馮美升，胡 玉

（金安橋水電站有限公司, 云南 麗江 674100）

1 工程截流概況

金安橋水電站工程采用上、下游土石圍堰一次斷流、右岸2條導(dǎo)流洞全年導(dǎo)流的導(dǎo)流方式。2條導(dǎo)流洞的斷面為城門洞形，斷面尺寸為16 m×19 m，其中1號導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程為1 289.900 m、出口高程為1 287.182 m、洞長941.232 m。截流時只有1號導(dǎo)流隧洞進(jìn)行分流。

上、下游圍堰均為不過水土石圍堰，填筑總工程量為117.45萬m3。上游圍堰堰頂高程1 345 m，最大堰高61 m；下游圍堰堰頂高程 1 316 m，最大堰高34 m。上、下游圍堰堰體采用復(fù)合形式進(jìn)行防滲，河床部分以下采用混凝土墻防滲；岸坡巖體采用灌漿帷幕防滲；上部分層碾壓部分采用土工膜心墻防滲。圍堰迎水側(cè)水下部分采用拋大塊石或鋼筋籠塊石護(hù)坡，水上部分采用干砌塊石進(jìn)行護(hù)坡。

根據(jù)對截流水力學(xué)模型試驗(yàn)成果的研究分析，結(jié)合圍堰和導(dǎo)流洞的布置特點(diǎn)、現(xiàn)場地形、截流備料、道路、截流場地布置以及前期壩肩開挖的進(jìn)展情況，最終選用了60 m寬戧堤右岸單向進(jìn)占立堵截流方案，工程順利截流成功。

2 截流特點(diǎn)

（1）截流落差大。金安橋水電站位于高山峽谷區(qū)，河床相對狹窄，洪水峰高量大，洪枯水位變幅大。河床相對狹窄、坡降大，水流湍急，截流模型試驗(yàn)戧堤最大落差達(dá)6.61 m，最大流速6.25 m/s，屬大落差、高流速截流，截流難度大。

（2）場地交通條件困難?，F(xiàn)場因左岸陡峭，不具備布置截流場地的條件，道路布置也十分困難，故截流場地和道路均布置于壩址右岸，左右岸交通由下游約2 km處金安大橋連接。

（3）截流時僅1號導(dǎo)流洞可分流，分流條件差。

（4）地質(zhì)條件復(fù)雜。上游圍堰右岸地形平緩，左岸地形較陡，截流時對戧堤進(jìn)占制約性大，只能從右岸單向進(jìn)占；同時，玄武巖節(jié)理發(fā)育，開挖料中的大、中塊石料較少，最大粒徑以小于等于0.6 m石渣混合料為主，給截流大塊石備料增加了困難。

3 截流設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)截流時段和1號導(dǎo)流洞分流能力

根據(jù)設(shè)計(jì)文件以及金安橋水電站工程截流模型試驗(yàn)結(jié)果，截流設(shè)計(jì)以12月中旬截流作為基本研究條件。截流流量采用12月中旬10年一遇旬平均流量889 m3/s，非龍口段預(yù)進(jìn)占流量采用12月上旬10年一遇旬平均流量990 m3/s，預(yù)進(jìn)占戧堤裹頭保護(hù)流量采用12月20年一遇最大流量1 030 m3/s。

導(dǎo)流洞在進(jìn)口留有3 m巖埂時，1號導(dǎo)流洞的分流能力曲線見圖1。

圖1 1號導(dǎo)流隧洞的分流能力曲線

3.2 模型試驗(yàn)成果

施工截流完成了單戧雙向進(jìn)占、單戧單向進(jìn)占、單戧雙向進(jìn)占、護(hù)底試驗(yàn)、寬戧堤試驗(yàn)、雙戧堤試驗(yàn)等多種工況的水力模型試驗(yàn)，后又補(bǔ)充完成了60 m寬戧單向立堵進(jìn)占各種工況的模型試驗(yàn)。

采用寬戧堤單向立堵截流時龍口最大平均流速（戧堤軸線處）為5.54 m/s，相應(yīng)龍口寬18 m；龍口最大單寬流量為43.87 m3/（s·m），相應(yīng)龍口寬35 m；龍口最大單寬功率為 141.28 t·m/（s·m）， 相應(yīng)于龍口寬18 m；截流最終總落差為6.12 m。寬戧堤單向立堵進(jìn)占截流方案的龍口段水力學(xué)參數(shù)見表1。

3.3 截流方案的確定

截流模型的單戧雙向立堵、寬戧雙向立堵、雙戧雙向立堵、寬戧右岸單向進(jìn)占，下游圍堰尾隨進(jìn)占、寬戧單向立堵進(jìn)占，左岸裹頭和寬戧單向立堵進(jìn)占6種戧堤進(jìn)占時的水力學(xué)參數(shù)比較結(jié)果表明，寬戧堤單向立堵截流方案優(yōu)勢明顯。從水力學(xué)觀點(diǎn)看，寬戧堤能夠使龍口沖刷流速顯著降低，增大龍口前壅水高度，增大隧洞分流量，從而減少龍口水流流速、整體降低截流難度?？紤]到金安橋壩址區(qū)的左岸岸坡陡峻，左岸施工布置尤其是交通布置較困難，不適宜雙戧進(jìn)占施工布置。

綜合考慮模型試驗(yàn)的水力學(xué)成果、現(xiàn)場地形條件、截流完成對后續(xù)工程特別是防滲墻施工的影響等因素后，決定采用60 m寬戧堤右岸單向進(jìn)占、立堵截流的方式。

3.4 截流戧堤布置

按12月中旬Q=889 m3/s流量截流，截流模型試驗(yàn)成果表明：圍堰合攏閉氣后，圍堰上游水位為1 304.78 m?？紤]波浪爬高及安全超高，將戧堤頂高程定為1 307 m，截流戧堤軸線布置在上游圍堰軸線下游80 m處，頂寬48 m。預(yù)進(jìn)占起始高程為1 307 m，在戧堤預(yù)進(jìn)占中堤頭始終保持在水位2 m以上，即1 303 m高程，頂寬60 m，以減少戧堤合龍時的拋填強(qiáng)度，加快合龍進(jìn)展。在戧堤合龍后，填筑戧堤至設(shè)計(jì)高程1 307 m。

截流戧堤處河床水面寬度122 m，計(jì)劃預(yù)進(jìn)占長度為72 m，截流龍口段寬50 m。其中龍口段分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)，其長度分別為18、17、15 m。截流戧堤設(shè)計(jì)斷面為梯形，戧堤堤頂寬度為48～60 m，可以滿足8輛20～32 t自卸汽車在堤頭同時拋投。

表1 龍口段特征水力參數(shù)（流量889 m3/s、寬戧堤單向進(jìn)占，導(dǎo)流洞進(jìn)口有3 m巖?。?/p>

表2 截流拋投材料預(yù)備量

3.5 截流備料

截流戧堤預(yù)進(jìn)占及戧堤加高的石渣料為12.9萬m3，龍口段的戧堤填筑石料流失系數(shù)按1.3考慮，備料系數(shù)按1.5考慮，龍口段分區(qū)拋投工程量約為58 970 m3，龍口段備料量為88 455 m3，總的備料量為：石渣和塊石21.75萬m3、石籠2 900個、四面體160個。截流備料見表2。

4 截流施工

4.1 預(yù)進(jìn)占施工

預(yù)進(jìn)占在上游圍堰戧堤右岸單向進(jìn)占，戧堤預(yù)進(jìn)占段長72 m，工程量為102 600 m3，預(yù)進(jìn)占完成后戧前水位將壅高3.8 m左右，達(dá)到1 301.73 m高程，戧堤預(yù)進(jìn)占時間放在導(dǎo)流洞進(jìn)口巖埂拆除后進(jìn)行。預(yù)進(jìn)占主要利用大壩壩肩開挖料，自卸汽車運(yùn)輸至戧堤右端，端進(jìn)法卸料，推土機(jī)推趕，戧堤行車路線擬布置6～8車道，堤頭全面拋投。預(yù)進(jìn)占時首先拋投最大粒徑為0.2～0.35 m的石渣混合料。進(jìn)占至67 m時，采用下挑腳先進(jìn)占、上挑腳跟進(jìn)、軸線再跟進(jìn)的拋投方式，拋投0.35～0.8 m中石進(jìn)占至72 m，形成50 m龍口段。預(yù)進(jìn)占每天填筑7 000 m3，15 d內(nèi)預(yù)進(jìn)占完成。在預(yù)進(jìn)占拋投的過程中，由于流速逐步增加，河床被束窄，水流流態(tài)發(fā)生變化，采用大塊石與塊石鋼筋籠、四面體等特殊材料在下游護(hù)坡形成裹頭。

4.2 龍口截流

進(jìn)入50 m龍口截流階段，實(shí)際水情監(jiān)測加密到每小時觀測一次。上游來流量為829 m3/s，截流戧堤上游水位為1 296.59 m，戧堤下游水位為1 295.84 m，上游水位落差為0.75 m。導(dǎo)流洞進(jìn)口水位為1 296.7 m，分流量為154.13 m3/s，龍口過流量為674.87 m3/s，分流比為18.59%。龍口寬為50 m，龍口水面寬為39.94 m，龍口流速為2.33 m/s，推進(jìn)坡比為1∶1.44，龍口進(jìn)占高程為1 303 m。

龍口段截流開始時段進(jìn)占順利，單位時間最大拋投量為1 692 m3/h，主要采用大塊石料凸出下挑腳，然后上游石渣料推進(jìn)，并用鋼筋石籠在下游坡腳進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)推進(jìn)9.71 m時，龍口寬束窄至40.29 m，進(jìn)占推進(jìn)坡比為1∶1.46，龍口流速為 5.8 m/s，水位落差為1.72 m，河床主流略偏向左岸，填筑料沖刷和流失較嚴(yán)重，進(jìn)占比較困難。為有效控制填筑料的流失，采用大塊石上挑腳進(jìn)占，即在戧堤軸線部位偏向上游30°～45°方向拋投大塊石進(jìn)占，上挑腳拋投石渣料、下挑腳拋投塊石料，繼續(xù)進(jìn)占4.39 m形成35.9 m龍口，龍口流速和落差進(jìn)一步增大。

龍口寬由40.29 m繼續(xù)拋投6 h，單位時間最大拋投量為1 140 m3/h，龍口流速為6.69 m/s，最大落差為2.3 m，大塊石穩(wěn)定困難。隨機(jī)將大塊石拋投部位隨上挑腳向戧堤上游偏移，進(jìn)占效果明顯，水位落差被分配到較長龍口段，龍口下挑腳及時跟進(jìn)。

寬戧堤整體進(jìn)占至龍口寬35.7 m時，龍口束窄不明顯。在寬戧堤上游部位采用凸出上游挑腳，用大塊石料繼續(xù)進(jìn)占，但大塊石在坡腳不易穩(wěn)定，在戧堤上游開始拋投四面體和鋼筋石籠，鋼筋石籠由汽車吊先吊裝到25 t自卸車上，每車吊裝4個，然后采用鋼絲繩和卡環(huán)將4個鋼筋石籠在車上串在一起，直接卸在堤頭后，由推土機(jī)推趕。四面體采用25 t和50 t汽車吊吊裝到32 t自卸汽車，拉運(yùn)至堤頭自卸后用推土機(jī)推趕。初始拋投時鋼筋石籠4個為一串拋投，四面體單個拋投。在龍口形成防沖磯頭，以減小流失和穩(wěn)定龍口；然后用塊石料和石渣料快速拋投跟進(jìn)，并對戧堤下游坡腳用鋼筋石籠和大塊石進(jìn)行防護(hù)。用此方法進(jìn)占至龍口寬度29.18 m時進(jìn)占比較困難，龍口流速達(dá)到7.09 m/s，落差達(dá)到 3.19 m， 龍口單寬功率為 128.45 t·m/（s·m）。

繼續(xù)進(jìn)占仍采用凸出上挑腳進(jìn)占方法，但為了加大拋投強(qiáng)度，穩(wěn)定龍口，根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)占及堰前水位 （1 298.49 m）情況，將堤頭進(jìn)占高程降至1 301 m，戧堤寬度縮窄為40 m，并且鋼筋石籠在堤頭堆卸2～3車即8～12個后，用鋼絲繩全部串起后，由2臺推土機(jī)配合推趕入龍口，四面體則根據(jù)拋投鋼筋石籠后的穩(wěn)定情況，將3～6個串在一起，由2臺推土機(jī)配合推趕入龍口，先在龍口形成穩(wěn)定的防沖磯頭；然后采用大塊石及時跟進(jìn)，將龍口向前推進(jìn)，同時在上游挑腳用塊石料和石渣料跟進(jìn)，下游挑腳則采用鋼筋石籠護(hù)腳后，大塊石和鋼筋石籠同時拋投跟進(jìn)。此方法一直進(jìn)占至龍口寬剩余5 m時，采用大塊石快速拋投完成合龍。

在50 m龍口截流過程中，拋投材料總用量為38 952 m3（不含戧堤加寬、加高至設(shè)計(jì)寬度及高程的填筑量 20 018 m3）， 其中小石 （0.2～0.4 m）10 711 m3， 約占 27.5%； 中石 （0.4～0.8 m） 15 413 m3，約占39.5%；大塊石 （0.8 m以上）12 828 m3，約占32.9%；特殊材料用量為：鋼筋石籠779個，四面體155個。

龍口截流共歷時45 h，截流過程中實(shí)測龍口最大流速7.15 m/s，最大落差4.72 m，龍口平均單寬流量 50.06 m3/s·m， 龍口平均單寬功率 180.92t·m/s·m，龍口最大單位時間拋投強(qiáng)度1 785 m3/h，日最大拋投強(qiáng)度37 595 m3。

5 結(jié)語

金安橋水電站工程截流從指標(biāo)來看屬大落差、高流速的截流，現(xiàn)場條件復(fù)雜，截流難度相當(dāng)大。根據(jù)截流模型試驗(yàn)成果，確定了合理的截流方案。在短短2個月內(nèi)完成了截流指揮系統(tǒng)、施工布置、截流備料、機(jī)械設(shè)備組織等各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，所有參戰(zhàn)人員在截流期間精心組織、頑強(qiáng)拼搏、連續(xù)作戰(zhàn)，截流過程有條不紊，大江截流圓滿成功，成為第1座在金沙江干流首先實(shí)現(xiàn)大江截流的水電工程。

［1］ 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，1994.

［2］ DL/T5114—2000 水電水利工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.

［3］ 武漢大學(xué)，中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)院.金安橋施工截流模型 （動床）試驗(yàn)研究報(bào)告 ［R］.昆明：中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)院，2005.

［4］ 武漢大學(xué)，中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)院，中國水利水電第四工程局.金安橋施工截流模型 （動床）補(bǔ)充試驗(yàn)研究報(bào)告［R］.昆明：中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)院，2005.