彭 沖 彭 涌

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 概 述

沐若水電站工程地處馬來(lái)西亞婆羅洲島的沙撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，距民都魯市約200km。

施工導(dǎo)流采用土石圍堰全年擋水、左岸導(dǎo)流洞分流方式。擋水建筑物為全年擋水土石圍堰，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)P＝3.33%，流量Q3.33%＝3000m3/s。原設(shè)計(jì)在左岸布置2條導(dǎo)流隧洞，洞徑10.5m，2條隧洞泄流的導(dǎo)流方式。實(shí)際施工中1#導(dǎo)流隧洞發(fā)生塌方，設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將2#導(dǎo)流隧洞上游段與1#導(dǎo)流隧洞出口段結(jié)合，對(duì)已經(jīng)施工部分?jǐn)U挖，形成單洞導(dǎo)流方案。單洞方案為城門洞型，斷面尺寸為10.0m× 15.9m，過(guò)流面積約137m2?？紤]導(dǎo)流洞運(yùn)行需要，需盡量降低施工期導(dǎo)流洞水頭和減小洞內(nèi)流速，施工導(dǎo)流方案擬調(diào)整變更為采用過(guò)水圍堰+左岸導(dǎo)流洞（單洞）分流方式。截流邊界條件與原設(shè)計(jì)截流條件略有改變，截流時(shí)，上游水位有所抬高，給截流工作增加了難度。

2 基本條件

2.1 水文條件

沐若河洪水主要由降雨匯流形成，徑流對(duì)降雨的快速響應(yīng)是沐若河洪水的主要特點(diǎn)，降雨期間沐若河洪水流量增加很快，隨著雨后徑流的減少沐若河洪水流量也迅速消減。從水文資料月平均流量計(jì)算成果來(lái)看，7～8月流量較小為172m3/s，其他月份變化不大，變幅在（217～326）m3/s之間，沐若河枯水期很短，持續(xù)1～2個(gè)月，洪枯月平均流量最大相差147m3/s。

（1）設(shè)計(jì)洪水。沐若水電站壩址處施工期各種頻率設(shè)計(jì)洪水見表1。

表1 壩址各種頻率設(shè)計(jì)洪水洪峰流量

（2）壩址水位流量關(guān)系。各導(dǎo)流建筑物所處位置水位流量關(guān)系變化較大，導(dǎo)流隧洞進(jìn)、出口、上游土石圍堰及下游土石圍堰4個(gè)斷面相應(yīng)位置水位流量關(guān)系見表2，本階段采用導(dǎo)流洞出口水位流量關(guān)系推算。

2.2 地址條件

上、下游圍堰距壩軸線分別約為173m和227 m，壩址區(qū)河道均覆蓋第四系沖、洪積物，岸邊可見巨大的砂巖塊石，部分直徑大于（10～20）m。

表2 沐若水電站水位流量關(guān)系 水位：m 流量：m3/s

壩區(qū)巖石可分為三種類型：

（1）砂巖、雜砂巖：為細(xì)粒到中粒砂巖，其強(qiáng)度、顏色、抗風(fēng)化、裂隙間距、孔隙率和物質(zhì)組成等方面變化大。

（2）粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖：巖相與巖性變化較大，裂隙發(fā)育，鉆孔取芯?？闪褳楸∑瑺?。

（3）砂巖與泥巖或頁(yè)巖互層：砂巖與泥巖或頁(yè)巖呈有規(guī)律的互層狀產(chǎn)出。

3 截流設(shè)計(jì)

3.1 截流設(shè)計(jì)時(shí)段及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水文資料，6～8月為旱季，月平均流量為（160～210）m3/s，截流時(shí)段選擇為2010年4月底，截流龍口合龍的時(shí)間初步選定為2010年4月26～28日,實(shí)際合龍時(shí)間為2010年5月1日。

按照 《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303-2004）規(guī)定，截流標(biāo)準(zhǔn)采用截流時(shí)段重現(xiàn)期5～ 10年的月或旬平均流量，考慮到本工程截流的重要性及水文資料、導(dǎo)流洞施工進(jìn)度等不確定性，選取4月10%月平均流量435m3/s作為截流設(shè)計(jì)流量。

3.2 截流設(shè)計(jì)條件

3.2.1 導(dǎo)流洞泄流能力

截流階段Q=500m3/s以下導(dǎo)流隧洞泄流能力按明渠流由下游水位推算，按導(dǎo)流洞進(jìn)口預(yù)留巖埂的拆除高程420m、423m、426m進(jìn)行計(jì)算修正，計(jì)算結(jié)果見表3及圖1，Q=500m3/s以上計(jì)算成果見圖2。

表3 預(yù)留巖埂拆除后導(dǎo)流隧洞泄流能力表

圖1 Q=500m3/s以下導(dǎo)流洞泄流能力修正曲線（計(jì)算值）

圖2 Q=500m3/s以上導(dǎo)流洞泄流能力曲線（計(jì)算值）

3.2.2 截流邊界條件

沐若水電站采用左岸單洞導(dǎo)流方案。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的導(dǎo)流洞水位流量關(guān)系曲線資料以及導(dǎo)流洞進(jìn)出口水位流量資料，按導(dǎo)流洞進(jìn)口巖埂拆除殘留3 m（EL.423m）對(duì)導(dǎo)流洞過(guò)流曲線進(jìn)行修正，計(jì)算截流合龍時(shí)上游水位約428.37m。由于河床比降較大，合龍時(shí)截流落差約2.87m。進(jìn)口巖埂拆除高程對(duì)截流水力學(xué)影響很大，因此要求盡量將巖埂拆除至423m高程以下，以降低截流難度。

3.3 截流戧堤布置及戧堤高程的確定

大壩軸線距導(dǎo)流洞進(jìn)口約400m，該范圍內(nèi)河谷較為狹窄。經(jīng)比較，選擇截流戧堤布置在距大壩軸線上游約300m處。

合龍時(shí)，在435m3/s流量下，上游最高雍水水位為428.37m，考慮到戧堤安全超高，龍口段戧堤頂部高程取430m即滿足擋水需求。另考慮到沐若河水陡漲陡落的特性和截流道路布置情況，最終確定預(yù)進(jìn)占臨時(shí)戧堤高程為435m，戧堤頂面寬15m，端頭坡比按1∶1.25控制，上游面坡比為1∶1.3，下游面坡比為1∶1.5。

截流后進(jìn)行圍堰填筑，根據(jù)水情需要可快速加高戧堤至高程439m。

在左右岸上游預(yù)先作好防沖裹頭，依托江邊大石，用大塊石（粒徑>0.7m）或鋼筋石籠（2m×1.2m× 1.25m）護(hù)坡。

3.4 截流方式與龍口位置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件，利用左岸壩肩開挖料，料源充足，運(yùn)輸距離近，左岸沿江道路能保證機(jī)械設(shè)備順利進(jìn)場(chǎng)，而右岸渣料較少，擬采用從單向進(jìn)占單戧立堵截流方式，右岸設(shè)裹頭，龍口設(shè)在左岸，且龍口區(qū)不需要進(jìn)行平拋墊底，但應(yīng)視預(yù)進(jìn)占時(shí)間設(shè)置防沖裹頭。

3.5 截流水力計(jì)算

截流設(shè)計(jì)按導(dǎo)流洞進(jìn)口巖埂拆除至423m高程、戧堤進(jìn)占洪水標(biāo)準(zhǔn)500m3/s進(jìn)行計(jì)算,龍口水力學(xué)特性見表4及圖3。

表4 （巖埂3m）預(yù)留龍口55m寬度時(shí)龍口合龍水力學(xué)特性表

圖3 巖埂高程423m截流水力學(xué)特性曲線圖

3.6 龍口寬度的確定

考慮邊坡的穩(wěn)定,結(jié)合截流水利學(xué)計(jì)算及施工道路布置情況，龍口寬度確定為55m。在左右岸做裹頭，對(duì)左岸岸坡堰體預(yù)先填筑部分，作為道路、回車平臺(tái)用。

下游圍堰戧堤進(jìn)占在上游截流后進(jìn)行，由于河床落差較大，下游戧堤為靜水填筑。

3.7 龍口分區(qū)特性

3.7.1 龍口拋投料粒徑

拋投料粒徑的尺寸取決于龍口的流速,根據(jù)截流合龍過(guò)程中的水力條件變化,不同寬度龍口拋投料塊體粒徑按該區(qū)段可能出現(xiàn)的最不利水力條件計(jì)算求得。上游龍口不同寬度的拋投料粒徑見表5。

表5 不同龍口寬度時(shí)拋投物粒徑大小

3.7.2 龍口施工區(qū)段劃分

根據(jù)合龍過(guò)程中不同龍口寬度的水力學(xué)指標(biāo),將上游截流龍口分為4個(gè)區(qū)段：

兩岸裹頭及預(yù)進(jìn)占：拋投料粒徑以中小石為主，拋投適量大石，并用部分大塊石作為護(hù)岸；

第一區(qū)段：龍口寬度從55m束窄至40m，龍口平均流速為（2.39～2.70）m/s，龍口最大落差為0.895 m，拋投料粒徑以小石、中石為主，大石為輔；

第二區(qū)段：龍口寬度從40m束窄至30m，龍口平均流速為（2.70～3.01）m/s，龍口最大落差為1.78 m，拋投料粒徑以中石、大石為主，小石為輔；

第三區(qū)段：龍口寬度從30m束窄至20m，龍口平均流速為（3.01～1.76）m/s，龍口最大落差為2.38 m，拋投料粒徑以中石、大石為主，小石為輔；

第四區(qū)段：當(dāng)龍口寬度束窄至小于20m時(shí)，龍口最大流速為1.76m/s，拋投料粒徑以小石、中石為主，大石為輔。

3.8 截流材料

根據(jù)沐若水電站的施工條件及當(dāng)?shù)夭牧蠣顩r，選用石渣料及大塊石作為截流拋投材料。

截流戧堤材料數(shù)量按龍口分區(qū)水力學(xué)計(jì)算成果及龍口拋投技術(shù)確定。

上游龍口拋投料工程量的計(jì)算：龍口段考慮1.2的流失系數(shù),備料按1.3計(jì)，截流各階段拋投料粒徑及工程量見表6。

表中裹頭進(jìn)占拋投量為3277.02m3，另須進(jìn)行部分堰體填筑（約5000m3）作為道路、回車平臺(tái)用。

下游圍堰戧堤在上游截流后進(jìn)占，直至龍口合龍。拋投最大粒徑為0.3m以下的石碴混合料，由于河床落差較大，下游戧堤為靜水填筑，不計(jì)流失系數(shù)。

表6 龍口段戧堤材料特性及工程量表 m3

3.9 截流施工

3.9.1 施工程序

非龍口段先開始進(jìn)占施工，上游戧堤非龍口段按設(shè)計(jì)寬度填筑，并做好堤頭保護(hù)措施，形成寬55 m龍口，接著完成龍口段合龍，實(shí)現(xiàn)截流。

上游的戧堤施工程序?yàn)椋呵捌跍?zhǔn)備→岸坡段防滲施工→裹頭施工→截流戧堤進(jìn)占→龍口合龍→戧堤閉氣→戧堤加高。

3.9.2 施工方法

（1）設(shè)備選型。挖裝主要選用CAT320（斗容1 m3）、CAT330（斗容1.6m3）反鏟挖掘機(jī)，VOLVO360 (斗容2m3）反鏟挖掘機(jī)，CLG856（斗容3.0m3）裝載機(jī)。挖裝大塊石選用2m3反鏟挖掘機(jī)，挖裝石渣選用2m3、1.6m3反鏟挖掘機(jī)以及3.0m3的裝載機(jī)；鋼筋石籠吊裝采用LW250-2（25t）吊車，運(yùn)輸車輛均采用20t的自卸汽車。

（2）截流預(yù)進(jìn)占。非龍口段填筑料采用自卸汽車運(yùn)輸，端進(jìn)法拋填，使大部分拋投料直接拋入江中，推土機(jī)配合施工；深水區(qū)進(jìn)占時(shí)，為確保安全，部分采用堤頭集料，推土機(jī)趕料拋投。

預(yù)進(jìn)占拋投材料，一般用石渣料全斷面拋投施工，進(jìn)占過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)堤頭拋投料有流失現(xiàn)象，則在堤頭進(jìn)占前沿的上游先拋投一部分塊石形成挑角，在其保護(hù)下，再將石渣拋填在戧堤軸線的下游側(cè)。

必要時(shí)采用防沖裹頭保護(hù)。根據(jù)實(shí)測(cè)的水文、水情預(yù)報(bào)，當(dāng)流量較大時(shí)（流速達(dá)4m/s），采用拋投塊石（或鋼筋石籠）進(jìn)行裹頭保護(hù)。在進(jìn)占的同時(shí)，戧堤頂部碎石尾隨鋪筑，并派專人養(yǎng)護(hù)路面，確保龍口合龍過(guò)程中大型車輛暢通無(wú)阻。

（3）龍口段施工。上游戧堤堤頭車輛行駛線路，在戧堤堤頭分成兩路縱隊(duì)。堤頭線路布置共分為3個(gè)區(qū)：拋投區(qū)（長(zhǎng)20～25m），編隊(duì)區(qū)（長(zhǎng)25～30m）和回車區(qū)。為減少倒車距離，加快拋填速度，利用跟進(jìn)填筑的堰體部分進(jìn)行回車。為滿足強(qiáng)度要求，在上游戧堤堤頭布置2個(gè)卸料點(diǎn)。在上游戧堤一路靠上游側(cè)拋填塊石，另一路在中間及靠下游側(cè)拋填石渣。主要采用自卸汽車直接拋投,堤頭有塌滑趨勢(shì)時(shí)采用堤頭集料、推土機(jī)趕料進(jìn)占。所有運(yùn)輸車輛須掛牌，對(duì)運(yùn)輸?shù)牟牧戏謩e配以不同顏色標(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。

堤頭拋投方式主要采用全斷面推進(jìn)和凸出上挑角兩種進(jìn)占方式。

第Ⅰ區(qū)段：龍口寬度從55m束窄至40m,龍口平均流速在2.70m/s以下，龍口最大落差為0.895 m，拋投料粒徑以小石、中石為主，采用塊石及石渣全斷面進(jìn)占，靠近束窄口門堤頭處位置采用塊石拋投在迎水側(cè)抗沖，石渣料跟進(jìn)。為滿足拋投強(qiáng)度，視堤頭的穩(wěn)定情況，主要采用自卸汽車直接拋填，部分采用堤頭集料，推土機(jī)趕料方式拋投，在塌滑頻繁區(qū)，全部采用堤頭集料方式填筑。

第Ⅱ區(qū)段：龍口寬度從40m束窄至30m，龍口最大流速為3.01m/s，龍口最大落差為1.78m，拋投料粒徑以中石、大石為主，小石為輔。為減少?zèng)_刷流失，采用凸出上挑角施工，用塊石從戧堤軸線上游側(cè)進(jìn)占，再將石渣拋填在戧堤軸線下游側(cè)。在施工中以堤頭集料，推土機(jī)趕料方式拋投為主。

第Ⅲ區(qū)段：龍口寬度從30m束窄至20m，龍口最大流速為3.01m/s，龍口最大落差為2.81m，拋投料粒徑以中石、大石為主，小石、中石為輔。為減少?zèng)_刷流失，采用凸出上挑角施工，用塊石從戧堤軸線上游側(cè)進(jìn)占，再將石渣拋填在戧堤軸線下游側(cè)。在施工中以堤頭集料，推土機(jī)趕料方式拋投為主。

第Ⅳ區(qū)段：當(dāng)龍口寬度束窄至小于20m時(shí)，龍口最大流速為1.76m/s，拋投料以小石、中石為主。此區(qū)段水深逐漸變淺，有利于戧堤的穩(wěn)定，為減少?zèng)_刷流失，采用凸出上挑角施工，用塊石從戧堤軸線上游側(cè)進(jìn)占，再將石渣拋填在戧堤軸線下游側(cè)。在施工中以汽車直接拋投為主。

4 結(jié) 語(yǔ)

2010年5月1日，沐若工程河道實(shí)現(xiàn)安全順利截流，論證了在強(qiáng)降雨匯流形成洪水，河水暴漲暴落、河床比降大、落差高、水流急等條件下，截流方式及布置、非龍口段拋投材料、龍口寬度、龍口段拋投材料、拋投技術(shù)等技術(shù)參數(shù)與施工方式的科學(xué)合理性。

通過(guò)以上截流工程實(shí)施，得到熱帶季風(fēng)氣候條件下，河道截流設(shè)計(jì)與施工技術(shù)參數(shù)，為今后相似工程施工方案優(yōu)化提供了實(shí)踐依據(jù)。

[1]DL/T5114-2000.水電水利工程施工導(dǎo)流導(dǎo)則[S].

[2]SL252-2000.水電水利工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]水利電力部水利水電建設(shè)總局.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1991.