(武警水電三總隊(duì)，成都，610036)

1 工程概況

亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，是以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)，并具有攔沙減淤等效益的綜合利用工程。工程分三期建設(shè)，一期先圍右岸，在一期枯水期圍堰保護(hù)下施工右岸導(dǎo)流明渠、混凝土縱向圍堰，并進(jìn)行廠房和左岸非溢流壩段水上部分的開挖。施工期原河床過流、通航；二期在全年擋水土石圍堰保護(hù)下進(jìn)行基坑開挖，河床表孔壩段、底孔壩段、電站廠房和左岸非溢流壩段的施工，施工期導(dǎo)流明渠過流，壩址斷航；三期再圍右岸導(dǎo)流明渠，施工升船機(jī)和右岸非溢流壩段，水流由左岸已建溢流壩段的底孔及表孔下泄，截流時(shí)水流由底孔下泄，三期施工期由升船機(jī)上閘首擋水發(fā)電，施工期壩址斷航。

本次為三期導(dǎo)流明渠截流，水流由左岸已建溢流壩段的底孔及表孔下泄，導(dǎo)流流量為2790m3/s。施工現(xiàn)場水文條件見表1、表2。

表1 亭子口水利樞紐不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果

項(xiàng) 目X0 02%X0 2%X1%X2%X3 33%X5%X10%X20%洪峰(m3/s)4340034500280002510022900212001800014700W24h(億m3)3225 320 518 316 715 413 1110 66W72h(億m3)66 252 342 237 734 331 626 8021 71W168h(億m3)10784 367 760 354 750 342 3734 06

表2 壩址水位流量關(guān)系

水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(m3/s)370 028377 56070385 020500370 5100378 06800385 521700371 0238378 57600386 022900371 5400379 08400386 524100372 0600379 59260387 025400372 5850380 010200387 526700373 01160380 511100388 028200373 51520381 012100388 529700374 01950381 513100389 031200374 52440382 014100389 532700375 02940382 515100390 034400375 53500383 016100390 536100376 04080383 517200391 037800376 54730384 018300391 539500377 05400384 519400392 041200

2 三期明渠截流設(shè)計(jì)

2.1 截流方式選擇

導(dǎo)流明渠圍堰截流采用從右岸至左岸單戧進(jìn)占，立堵法進(jìn)行截流。為減少龍口水位落差，降低截流施工難度，采用上、下游圍堰同時(shí)進(jìn)占，先上游、再下游截流的順序進(jìn)行。

2.2 截流時(shí)間

截流時(shí)間初步安排在2012年2月中旬，根據(jù)嘉陵江來水情況及二期工程進(jìn)展情況適時(shí)截流。

2.3 截流流量

截流流量選用2月份近兩年月平均流量，相應(yīng)截流流量為238m3/s。

2.4 截流戧堤軸線及龍口布置

為減小施工導(dǎo)流工程量，截流戧堤作為圍堰堰體的一部分，同時(shí)為避免截流大塊石流入防滲心墻施工區(qū)域內(nèi)，截流戧堤布置在圍堰下游側(cè)，戧堤與圍堰軸線平行，距圍堰軸線距離為19.75m。龍口布置在戧堤與縱向圍堰之間。

2.5 戧堤高程確定

截流流量按頻率為10%的1月份月平均流量確定，截流流量為238m3/s。查大壩底孔泄流能力表，當(dāng)流量為238m3/s時(shí)，截流后上游相應(yīng)水位為376.8m，考慮安全超高，上游截流戧堤高程確定為378m，戧堤高8m。

2.6 戧堤頂寬及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)截流強(qiáng)度分析，截流戧堤頂寬取15m，戧堤非龍口段采用徐家灣渣場回采石渣料填筑，上下游坡比為1∶1.5。龍口段采用混凝土預(yù)制塊、鉛絲石籠及大塊石填筑進(jìn)占。

2.7 截流水力學(xué)計(jì)算

經(jīng)過對不同龍口寬度泄流能力計(jì)算，并結(jié)合招標(biāo)文件提供的大壩底孔泄流曲線，當(dāng)戧堤進(jìn)占至龍口為30m(龍口底寬為18m)時(shí)，戧堤上游水位為374m，導(dǎo)流底孔開始分流。經(jīng)過計(jì)算不同龍口寬度水位流量泄流曲線及大壩底孔分流曲線，龍口最大流速為6.61m/s，最大單寬功率43.49t.m/s.m，上游戧堤進(jìn)占各項(xiàng)水力參數(shù)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 上游截流戧堤進(jìn)占過程龍口水力學(xué)指標(biāo)

龍口寬度(m)上游水位(m)龍口流量(m3/s)流態(tài)龍口水深(m)龍口平均水面寬(m)龍口平均單寬流量(m3/(s m)龍口平均流速(m/s)龍口落差(m)龍口水流單位功率[t m/(sm)]44372 9223840373 1423835373 5223830374 0023825374 4622320374 9319415375 3915712375 781218376 5434376 84非淹沒流1 7334 196 964 021 198 281 8830 367 844 171 269 882 1325 649 284 361 3912 902 452111 334 631 5517 562 8216 3513 644 841 6422 373 2711 7016 585 071 6627 524 087 0422 305 471 3129 214 224 3427 886 611 5643 492 792 8714 985 371 0415 581 051 123 573 400 441 57

3 三期明渠截流施工

3.1 截流施工布置

三期明渠截流施工布置見圖1。

圖1 亭子口水利樞紐三期截流施工平面布置

3.1.1 截流施工道路布置

本工程截流在導(dǎo)流明渠內(nèi)，戧堤頂高程為378m，與明渠兩岸已有道路高差較大，道路布置難度大。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，接場內(nèi)已有公路2-1#路上游段經(jīng)導(dǎo)流明渠進(jìn)口，沿道路明渠右岸岸坡修建至截流戧堤的施工道路R1。根據(jù)截流強(qiáng)度及明渠寬度，R1路面寬度8m，滿足雙向行駛要求。R1道路采用徐家灣渣場回采石渣混合料進(jìn)行填筑，表層鋪筑10cm厚砂礫石。道路起點(diǎn)高程約393m，終點(diǎn)高程378m，道路總長約100m，最大縱坡約15%。

3.1.2 截流料源規(guī)劃

截流材料主要為石渣料、大塊石、混凝土預(yù)制塊及鉛絲石籠等。石渣料、大塊石及鉛絲石籠所需塊石均取自右岸上游徐家灣渣場，從棄渣中選取粒徑合格的新鮮石渣、塊石作為截流材料，混凝土預(yù)制塊在右岸上游截流備料場預(yù)制。

3.1.3 截流備料場

截流備料場設(shè)置在右岸上游徐家灣渣場，面積約2.6萬m2，距截流戧堤距離約1km。截流備料場主要用于混凝土預(yù)制塊預(yù)制、堆放、大塊石堆存及鋼籠和鉛絲石籠加工及堆放。

3.2 截流材料準(zhǔn)備

3.2.1 混凝土預(yù)制塊

根據(jù)截流水力學(xué)計(jì)算結(jié)果，上游戧堤龍口從30m束窄到8m的過程中，龍口流速較大，最大流速達(dá)到了6.61m/s，因此該部位是截流施工最困難的部位。為確保截流時(shí)有足夠數(shù)量的抗沖材料，龍口部分采用混凝土預(yù)制塊輔助鉛絲石籠進(jìn)占。其粒徑計(jì)算參照《水利水電工程施工手冊》第5卷第六章6-4-1計(jì)算式，經(jīng)計(jì)算單個(gè)大塊石粒徑d=1.96m，相應(yīng)的體積為3.96m3，相應(yīng)的重力為9.5t。

根據(jù)材料粒徑計(jì)算公式計(jì)算不同流速條件下的材料粒徑見表4。

表4 不同流速拋投材料粒徑及重量

項(xiàng) 目指 標(biāo)流速(m/s)4 04 55 05 56 06 6材料粒徑(m)0 720 911 121 361 621 96材料重量(t)0 470 951 783 165 329 43

3.2.2 石渣料

石渣料主要用于靠近右岸岸坡24.45m范圍的戧堤填筑，石渣混合料從右岸上游的徐家灣渣場回采，選用較新鮮的砂巖等強(qiáng)度較高的巖石，一般粒徑10cm～80cm，20cm～60cm粒徑含量不小于50%。

3.2.3 大塊石

大塊石主要用于戧堤24.45m～35m范圍內(nèi)戧堤進(jìn)占，大塊石右岸上游的徐家灣渣場選取回采，大塊石料應(yīng)選用巖性較堅(jiān)硬的砂巖，粒徑為70cm～130cm，按大于80cm粒徑含量不小于50%進(jìn)行備料。

3.2.4 特大塊石

特大塊石主要用于龍口段35m～54.45m段戧堤填筑，特大塊石在徐家灣渣場選取回采，一般粒徑大于1.3m。

3.2.5 鉛絲石籠串

鉛絲石籠串用于輔助戧堤龍口段填筑進(jìn)占，鉛絲籠采用8號鉛絲編制而成，鉛絲網(wǎng)網(wǎng)格間距為10cm，石籠內(nèi)填裝不小于30cm的新鮮塊石。單個(gè)鉛絲石籠規(guī)格為1.0m×1.0m×2.0m，單個(gè)體積2m3，每3個(gè)鉛絲石籠組成一個(gè)鉛絲石籠串。

3.2.6 混凝土預(yù)制塊

為確保截流順利成功，預(yù)制部分混凝土預(yù)制塊，混凝土預(yù)制塊采用C20混凝土四面體，規(guī)格為3.5m×3.5m×2.5m，單個(gè)體積為5.3m3。四面體預(yù)制時(shí)埋設(shè)φ20mm鋼筋作為起吊吊環(huán)。

3.2.7 砂礫石過渡料

戧堤上游迎水面拋填2m厚砂礫石料，減少戧堤滲流量。砂礫石過渡料粒徑規(guī)格為5mm～40mm，從左岸砂石骨料系統(tǒng)取料。

3.3 截流施工方法

3.3.1 設(shè)備選型

石渣料、大塊石采用1.6m3挖掘機(jī)或3m3裝載機(jī)回采裝車，截流施工所用材料選用20t自卸汽車運(yùn)輸，鉛絲石籠及混凝土四面體采用16t汽車吊裝車，混凝土四面體采用40t汽車吊起吊拋投至預(yù)定位置。戧堤進(jìn)占采用320推土機(jī)推填平整。

3.3.2 設(shè)備布置

徐家灣渣場布置4臺1.6m3挖掘機(jī)、2臺3m3裝載機(jī)、1臺16t汽車吊，截流戧堤布置2臺320推土機(jī)、1臺40t汽車吊。

3.3.3 道路修建

接2-1#路上游段，沿右岸邊坡采用半挖半填方式修建道路至導(dǎo)流明渠進(jìn)口，再沿導(dǎo)流明渠右岸邊坡采用水下拋填方式填筑路基至378m高程，路基形成后，在表面鋪設(shè)10cm砂礫石作為路面結(jié)構(gòu)。路基回填料采用1.6m3挖掘機(jī)從徐家灣渣場回采裝20t自卸汽車運(yùn)輸，采用水下拋填方式填筑。砂礫石料從左岸砂石骨料系統(tǒng)取料，推土機(jī)推料平整，最后采用18t振動碾進(jìn)行碾壓。

3.3.4 回車平臺填筑

回車平臺采用挖掘機(jī)從徐家灣渣場回采石渣料裝20t自卸汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，端進(jìn)法拋填，使大部分拋投料直接拋入堤頭前方，推土機(jī)在堤頭配合施工?；剀嚻脚_填筑高程為378m，表面填筑10cm厚砂礫石面層。

3.3.5 非龍口段填筑

非龍口段采用石渣料及大塊石進(jìn)行填筑，靠近右岸岸坡20m范圍內(nèi)戧堤采用石渣料填筑，20m～30m范圍內(nèi)采用塊石料填筑。填筑用料均來自徐家灣渣場回采取得，采用端進(jìn)法拋填進(jìn)占，推土機(jī)在堤頭配合施工。

在進(jìn)占過程的同時(shí)，戧堤頂部碎石土尾隨鋪筑，并派專人養(yǎng)護(hù)路面，確保龍口合龍過程中大型車輛暢通無阻。

3.3.6 裹頭防護(hù)

當(dāng)戧堤進(jìn)占30m后，大壩底孔開始分流，龍口流速達(dá)4.63m/s，戧堤停止進(jìn)占，需要對裹頭進(jìn)行防護(hù)。

裹頭防護(hù)采用鉛絲石籠串防護(hù)。鉛絲石籠設(shè)在徐家灣渣場的截流備料場加工制作，鉛絲石籠規(guī)格為1.0m×1.0m×2.0m。鉛絲石籠采用16t汽車吊吊裝20t自卸汽車運(yùn)輸至堤頭，在戧堤堤頭每3個(gè)鉛絲石籠用φ10mm圓鋼連接形成一個(gè)鉛絲石籠串，采用40t汽車吊吊入龍口堤頭邊坡，終點(diǎn)對堤頭上下游轉(zhuǎn)角處邊坡進(jìn)行防護(hù)。

3.3.7 渠底增糙

導(dǎo)流明渠底板為混凝土結(jié)構(gòu)，表面光滑，不利于截流拋投穩(wěn)定。截流前在龍口底板擺放混凝土四面體，增加渠底糙率。

混凝土四面體在截流備料場預(yù)制，四面體規(guī)格為3.5m×3.5m×2.5m，單個(gè)體積為5.3m3，采用16t汽車吊吊裝20t自卸汽車運(yùn)輸至堤頭，再用40t汽車吊沿戧堤上下游邊線擺放2排，四面體提前戧堤進(jìn)占5m。

3.3.8 龍口段填筑

裹頭防護(hù)及渠底增糙完成后，開始龍口段填筑施工。本標(biāo)段戧堤龍口段寬度為15m，戧堤堤頭布置三個(gè)卸料點(diǎn)。堤頭線路布置共分為兩個(gè)區(qū)：拋投區(qū)長10m～20m，編隊(duì)區(qū)長20m。另根據(jù)不同部位填料的要求，采用不同的編隊(duì)方式。為確保堤頭車輛安全，汽車輪緣距戧堤邊緣不少于2m～3m，并安排專人布置標(biāo)識。不同材料車隊(duì)分別配以不同顏色、數(shù)碼標(biāo)志，堤頭指揮人員以相應(yīng)顏色的旗幟分區(qū)段按要求指揮編隊(duì)和卸料。

龍口段主要采用大塊石、特大塊石及鉛絲石籠串填筑進(jìn)占，大塊石、特大塊石及鉛絲石籠串均備在截流備料場。堤頭拋投方式主要采用凸出上挑角進(jìn)占。用鉛絲石籠串、特大塊石從戧堤軸線上游側(cè)進(jìn)占，再將石渣料、塊石料填在戧堤軸線下游側(cè)。

4 結(jié)語

2012年2月17日，亭子口水利樞紐三期明渠截流成功，為2013年下閘蓄水和提前發(fā)電目標(biāo)鋪平了道路，為保證工程穩(wěn)步推進(jìn)、造福老區(qū)和實(shí)現(xiàn)2013年投產(chǎn)發(fā)電目標(biāo)再立新功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從施工實(shí)際情況看，因地制宜擇優(yōu)選擇截流方式，截流前在龍口底板擺放混凝土四面體，增加渠底糙率，充分利用資源，合理布置施工現(xiàn)場，解決了三期明渠截流龍口流速高、落差大、拋投穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，確保了截流的成功。