一级建造师水利工程讲义之施工截流

1F412030 施工截流
1F412031 掌握截流方法
  在施工导流中，截断原河床水流，最终把河水引向导流泄水建筑物下泄，在河床中全面开展主体建筑物的施工，就是截流。截流是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。
  截流方式可归纳为戗堤法截流和无戗堤法截流两种。戗堤法截流主要有平堵、立堵及混合堵截流；无戗堤法截流主要有建闸截流、水力冲填法、定向爆破截流、浮运结构截流等。在工程实际中应根据当地水文气象、地形地质、施工条件以及材料等条件选择截流方法。
  一、戗堤法截流
  （一）平堵 
  平堵（如图1F412031－1所示）是先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车或其他运输工具运来抛投料，沿龙口前沿投抛。先下小料，随着流速增加，逐渐抛投大块料，使堆筑戗堤均匀地在水下上升，直至高出水面，截断河床。一般说来，平堵比立堵法的单宽流量为小，最大流速也小，水流条件较好，可以减小对龙口基床的冲刷。所以特别适用于易冲刷的地基上截流。由于平堵架设浮桥及栈桥，对机械化施工有利，因而投抛强度大，容易截流施工；但在深水高速的情况下，架设浮桥，建造栈桥比较困难。
 
（二）立堵
立堵（如图lF41⒛31－2所示）是用自卸汽车或其他运输工具运来抛投料，以端进法抛投（从龙口两端或一端下料）进占戗堤，直至截断河床。立堵在截流过程中所发生的最大流速，单宽流量都较大，加以所生成的楔形水流和下游形成的立轴漩涡，对龙口及龙口下游河床将产生严重冲刷，因此不适用于地质不好的河道上截流，否则需要对河床作妥善防护。立堵法无需架设浮桥或栈桥，简化了截流准备工作，因而赢得了时间，节约了投资，在许多水利工程（岩质河床）广泛应用。
 （三）混合堵
 混合堵是采用立堵与平堵相结合的方法，有立平堵和平立堵两种。
 1．立平堵。为了充分发挥平堵水力条件较好的优点，降低架桥的费用，工程中可采用先立堵、后架桥平堵的方式。前苏联布拉茨克水电站，在截流流量3600m3／s、最大落差3．5m的条件下，采用先立堵进占，缩窄龙口至100m，然后利用管柱栈桥全面平堵合龙。
 2．平立堵。对于软基河床，单纯立堵易造成河床冲刷，往往采用先平抛护底，再立堵合龙的方案。此时，平抛多利用驳船进行。青铜峡、丹江口、大化及葛洲坝等工程均采用此方式。
 二、无戗堤法截流
 （一）建闸截流
 建闸就是在泄水道中预先修建闸墩，并建截流闸分流，降低戗堤水头，待抛石截流后，再下闸截流。该方法在三门峡和乌江渡工程中曾成功采用，该法可克服7～8m以上的截流落差，虽然建闸截流可以减小戗堤进占时的落差，待进占合龙后再下闸截流。但这种方法需具备建造截流闸的地形地质条件。
 （二）水力冲填
 河流在某种流量下有一定的挟砂能力，当水流含砂量远大于该挟砂能力时，粗颗粒泥砂将沉淀河底进行冲填。基于这一原理，冲填开始时，大颗粒泥沙首先沉淀，而小颗粒则冲至其下游逐渐沉落。随着冲填的进展，上游水位逐步壅高，部分流量通过泄水通道下泄。随着河床过水断面的缩窄，某些颗粒逐渐达到抗冲极限值，一部分土体仍向下游移动，结果使戗堤下游坡继续向下游扩展，一直到冲填体表面摩阻造成上游水位更大的壅高，而迫使更多流量流向泄水通道，围堰坡脚才不再扩展，而在高度方向急剧增长，直至露出水面。
 （三）定向爆破
 在坝址处于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备时，可采用定向爆破截流。利用定向爆破，将大量岩石抛入河道预定地点，瞬时截断水流。在合龙时，为了瞬间抛入龙口大量材料封闭龙口，除了用定向爆破岩石外，还可在河床上预先浇筑巨大的混凝土块体，将其支撑体用爆破法炸断，使块体落入水中，将龙口封闭。
 1971年3月，碧口水电站在流量105m＇／s情况下，将龙口缩窄到⒛m宽，利用左岸陡峻岸坡，设计布置了三个药包，一次定向爆破堆筑了6800m＇，平均堆积高度为10m，成功地截断了水流。
 （四）浮运结构截流
 浮运结构截流就是将各种浮运结构拖至龙口，在埽捆、柴排护底下，装载置砂料，充水使其沉没水中，一次截断水流。其后进一步发展浮运结构成为封闭式钢筋混凝土浮箱，在浮箱之间留出缺口形成“梳齿孔”过流，由于缩窄龙口水流不大，浮箱容易沉放，最后，将缺口闸阀放下，即可达到截断水流的目的。截流用浮运结构包括旧驳船、钢筋混凝土等箱型结构。木笼也是一种浮运结构，我国新安江水电站曾采用这种方式截流。
 浮运结构截流的优点是成戗断面较小，用料较少；缺点是制作需大型设备，耗用钢材（钢缆和金属闸门）多，造价高，护底标准高，基床面要求平整，施工也受气候、水文等条件影响。
1F412032 掌握减少截流难度的技术措施
 截流工程是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度。截流工程的难易程度取决于河道流量、泄水条件、龙口的落差、流速、地形地质条件、材料供应情况及施工方法、施工设备等因素。
 减少截流难度的主要技术措施包括加大分流量，改善分流条件；改善龙口水力条件；增大抛投料的稳定性，减少块料流失；加大截流施工强度等。
 一、加大分流量，改善分流条件
 分流条件好坏直接影响到截流过程中龙口的流量、落差和流速。分流条件好，截流就容易，反之就困难。改善分流条件的主要措施有：
 1．合理确定导流建筑物尺寸、断面形式和底高程。导流建筑物不仅要满足导流要求，而且应满足截流的需要。
 2．确保泄水建筑物上下游引渠开挖和上下游围堰拆除的质量。这是改善分流条件的关键环节，不然泄水建筑物虽然尺寸很大，但分流却受上下游引渠或上下游围堰残留部分控制，泄水能力受到限制，增加截流工作的难度。
 3．在永久泄水建筑物泄流能力不足时，可以专门修建截流分水闸或其他形式泄水道帮助分流，待截流完成后，借助于闸门封堵泄水闸，最后完成截流任务。
 4．增大截流建筑物的泄水能力。当采用木笼、钢板桩格式围堰时，也可以间隔一定距离安放木笼或钢板桩格体，在其中间孔口宣泄河水，然后以闸板截断中间孔口，完成截流任务。另外也可以在进占戗堤中埋设泄水管帮助泄水，或者采用投抛构架块体增大戗堤的渗流量等办法减少龙口溢流量和溢流落差，从而减轻截流的困难程度。
  二、改善龙口水力条件
  龙口水力条件是影响截流的重要因素，改善龙口水力条件的措施有双戗截流、三戗截流、宽戗截流、平抛垫底等。
  （一）双戗截流
双戗截流采取上下游两道戗堤，协同进行截流，以分担落差。通常采取上下戗堤立堵。常见的进占方式有上下戗轮换进占、双戗固定进占和以上两种进占方式混合使用。也有以上戗进占为主，由下戗配合进占一定距离，局部壅高上戗下游水位，减少上戗进占的龙口落差和流速。
双戗进占，可以起到分摊落差，减轻截流难度，便于就地取材，避免使用或少使用大块料、人工块料的好处。但两线施工，施工组织较单戗截流复杂；双戗堤进度要求严格，指挥不易；软基截流，若双线进占龙口均要求护底，则大大增加了护底的工程量；在通航河道，船只需要经过两个龙口，困难较多，因此双戗截流应谨慎采用。
  （二）三戗截流
三戗截流是利用第三戗堤分担落差，可以在更大的落差下用来完成截流任务。
（三）宽戗截流
宽戗截流是增大戗堤宽度，以分散水流落差，从而改善龙口水流条件。
但是进占前线宽，要求投抛强度大，工程量也大为增加，所以只有当戗堤可以作为坝体（土石坝）的一部分时，才宜采用，否则用料太多，过于浪费。
  （四）平抛垫底
对于水位较深，流量较大，河床基础覆盖层较厚的河道，常采取在龙口部位一定范围抛投适宜填料，抬高河床底部高程，以减少截流抛投强度，降低龙口流速，达到降低截流难度的目的。
  三、增大抛投料的稳定性，减少块料流失
  增大抛投料的稳定性，减少块料流失的主要措施有采用特大块石、葡萄串石、钢构架石笼、混凝土块体等来提高投抛体的本身稳定。也可在龙口下游平行于戗堤轴线设置一排拦石坎来保证抛投料的稳定，防止抛投料的流失。
  四、加大截流施工强度
  加大截流施工强度，加快施工速度，可减少龙口的流量和落差，起到降低截流难度的作用，并可减少投抛料的流失。加大截流施工强度的主要措施有加大材料供应量、改进施工方法、增加施工设备投入等。