王升德，孔云洲

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水電站砂卵石河床快速截流施工探討

王升德，孔云洲

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水電站導流工程及主體工程建設(shè)通過多次截流的施工經(jīng)驗總結(jié)，提出原級配混凝土六面體截流施工工藝，實現(xiàn)了快速經(jīng)濟截流。

安谷水電站 截流施工 砂卵石河床 原級配特殊料物

1 概述

大渡河安谷水電站工程是大渡河干流梯級開發(fā)中的最后一級，樞紐位于四川省樂山市沙灣區(qū)嘉農(nóng)鎮(zhèn)(左岸)和市中區(qū)安谷鎮(zhèn)(右岸)接壤的大渡河干流上。該河段汊濠縱橫，心灘、漫灘極為發(fā)育，是典型的多汊灘險河道。河道下伏砂卵石地層，厚度12m～14m，底界高程364.9m～367.9m，屬強透水層，礫石粒徑大于150mm含量僅占總量的9.16%，起動流速僅為0.7m/s～0.8m/s，抗沖流速低。前期導流工程和主體工程施工，需通過多次截流以控制水流，受上游電站調(diào)峰影響，最大截流流量達2220m3/s。河道寬闊，加之砂石料的無序開采，河床地形變化較大，水流流速快，水深度4m～6m，截流施工難度大。

在以往截流施工中，龍口段進占時常通過拋投混凝土四面體或六面體、鋼筋石籠、馬槎體等特殊料物來保證拋投料物穩(wěn)定，減少料物流失，保證順利截流。截流過程中，特殊料物因塊體大，主要通過吊裝設(shè)備配合大型運輸設(shè)備進行拋投，截流施工組織時，特殊料物與普通料物分區(qū)布置，通過調(diào)度人員的統(tǒng)一精心安排，才能實現(xiàn)有序拋投。因此，常規(guī)截流施工方法中，因特殊料物材料占據(jù)比重大，大型設(shè)備短期投入量大，施工成本極高，且施工組織難度大。

2 原級配混凝土特殊料物制作

2.1 特殊料物粒徑選擇

根據(jù)截流合龍過程中水力條件的變化情況，各區(qū)拋投料物塊體粒徑按該區(qū)段可能出現(xiàn)的最不利水力條件計算，參照國內(nèi)類似工程實際經(jīng)驗，結(jié)合施工機械及拋投技術(shù)條件確定。

由伊茲巴什公式推導可得：

混凝土榪槎體重量按下列式計算：

G=πγd3/6

式中，γs為混凝土容重，取2.5t/m3；d為混凝土榪槎體折算為球體直徑(m)，按上述伊茲巴什公式計算；ν為束窄龍口軸線斷面最大平均流速(m/s)；其他同上。

特殊料物塊體粒徑與龍口段流速大小成正比，隨著塊體料徑的增大，拋投料物的穩(wěn)定性隨之提高，但對特殊料物的運輸與拋投設(shè)備提出更高要求。

2.2 原級配特殊料物制作

平原地帶河道中如沒有滿足截流條件的特殊料物，需要另加工制作，常采用的材料有混凝土塊體、鋼筋石籠、鉛絲石籠等，材料成本較高。

2.2.1 配合比試驗

為了滿足現(xiàn)場施工需要，混凝土六面體采用現(xiàn)場砂卵石配制，根據(jù)混凝土施工和易性及強度要求，現(xiàn)場進行砂卵石的級配試驗及混凝土的試配檢測，并對試配混凝土進行了3d、7d、28d抗壓強度檢測。其抗壓強度檢測結(jié)果見表1，表2。

表1 砂卵石篩分試驗結(jié)果 單位：mm；%

試驗編號<55～1010～2020～4040～6060～8080～100≥100127444258322283681002195524123821513932883200463426222412737704105222582130106197333

表2 混凝土拌和物及力學性能檢測結(jié)果

2.3 混凝土推薦配合比參數(shù)

為了保證現(xiàn)場高強度施工需要，根據(jù)配合比試驗成果，混凝土既要能滿足硬化性能要求，又要具有較好的施工和易性。

C20混凝土配合比采用表2中序號4試驗組合，即：1m3砂石料+350kg“山”牌P·C32.5R水泥，或1m3砂石料+300kg“嘉華”牌P·O42.5水泥，坍落度均控制在30mm～50mm。

C15混凝土配合比采用表2中序號5試驗組合，即：1m3砂石料+300kg“山”牌P·C32.5R水泥，或表2中序號3試驗組合，即1m3砂石料+250kg“嘉華”牌P·O42.5水泥，坍落度均控制在30mm～50mm。

2.4 預制混凝土施工

根據(jù)施工要求，混凝土塊采用C15混凝土預制，尺寸為1.5m×1.5m×1.0m和1.0m×1.0m×1.0m兩種，由混凝土拌和池統(tǒng)一供料。模板采用3015、2015及1015組合小鋼模拼裝，φ50mm架管加固，間距50cm，采用“十字”扣件連接，模板連接處采用U型扣，模板涂涮脫模劑或廢植物油，人工配合反鏟入倉?；炷翂K在澆筑工程中，必須振搗密實，在混凝土塊面層均勻布置兩根吊環(huán)，采用φ20mm鋼筋、埋深0.8m、外露半徑為5cm的半圓形吊環(huán)。混凝土塊預制完成達到設(shè)計強度后，由吊車裝入平板車運至施工點后安裝擺放整齊。

2.5 原級配混凝土特殊料物運輸與拋投

采用原級配混凝土制作的特殊料物，尺寸主要為1.5m×1.5m×1.0m，單塊重量約5.74t，滿足截流中龍口段占比較大的特殊料物粒徑及重量要求。塊體為六面體，運輸時可采用25t自卸汽車運輸4塊～6塊，且易卸車。吊裝時，選用常規(guī)8t或16t汽車吊即可實現(xiàn)吊裝。在施工過程中，采用CAT330型液壓反鏟也可實現(xiàn)裝車。

拋投時，原級配混凝土六面體體型規(guī)則，在堤頭防護或拋投時可準確定點，拋投時采用TY220型推土機、3m3輪胎式裝載機或液壓反鏟。在龍口困難段，單塊混凝土材料不能滿足穩(wěn)定要求時，可采用φ16mm鋼絲繩將若干數(shù)量的六面體串在一起，卡環(huán)固定后進行拋投。截流施工中，上述設(shè)備均為常規(guī)開挖設(shè)備，資源配置條件低，減少了為滿足大粒徑特殊料物拋投所需要的大型設(shè)備進出場費，降低了對截流戧堤堤頭及施工場地的要求，降低了施工組織難度，節(jié)約了施工成本。同時，原級配混凝土六面體材料在多次截流施工中可實現(xiàn)重復利用，在堰體及邊坡防護中亦可綜合利用，極大提高了混凝土料物的使用效率。

3 快速截流施工工藝3.1 龍口段戧堤堤頭拋投，主要采用全斷面推進和凸出上挑角進占兩種方式，根據(jù)不同口門寬度下的水深、流速特點分為不同區(qū)段，選擇不同的進占方式。對高流速、堤頭坍塌堤頭，采取凸出上挑角進占方式。

3.2 原級配混凝土六面體等大體積截流材料的拋投，均采用堤頭集料、推土機趕料方式，石渣以直接拋投為主。原級配混凝土串體采取在備料場吊裝，在車上穿繩以加快進度，運到堤頭卸料，用推土機趕料。

3.3 龍口段進占劃分為3個區(qū)段

第一區(qū)段：口門尚寬，采用上游側(cè)拋大石防沖，下游側(cè)石渣、中石齊頭并進，拋投方式視堤頭的穩(wěn)定、拋投強度和施工工期需要進行安排，部分采用自卸車全斷面拋投，對易塌滑區(qū)全部采用堤頭集料，推土機趕料拋投；

第二區(qū)段：為合龍最困難區(qū)段，采用凸出上游挑角進占，在堤頭上游側(cè)與戧堤成45°角用特大石或大中石等拋填，形成凸出5m～8m的防沖磯頭，寬8m～12m，在戧堤下游形成回流區(qū)，石渣尾隨跟進。拋投方式主要采用堤頭集料，

推土機趕料拋投。

第三區(qū)段：為流速最大區(qū)段，此時戧堤坡腳已開始逐漸合攏，水深變淺，戧堤已穩(wěn)定，為減少拋投料的沖刷流失，仍需繼續(xù)凸出上游挑角進占。挑角拋投材料采用混凝土六面體等，同時加寬防沖磯頭寬度。拋投方式視堤頭的穩(wěn)定情況，部分采用直接拋填，特大塊料等采用堤頭集料，推土機趕料。

4 結(jié)語

預制原級配混凝土六面體適應于安谷水電站截流施工的整體施工環(huán)境，很好地保證了施工工期和施工質(zhì)量，降低了施工成本。該項平原性河流快速經(jīng)濟截流施工方案，是根據(jù)現(xiàn)場施工條件和資源配置等多種因數(shù)綜合考慮確定，并且對施工中涉及的施工安全和戧堤穩(wěn)定進行了科學的水力驗算，保證了施工的可靠性。

王升德(1969.9-)，男，四川人，中專，工程師；

孔云洲(1987.5-)，男，湖北宜都人，本科，助理工程師。

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