水利水电工程施工中导截流技术的相关研究

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水利水电工程施工中导截流技术的相关研究

【摘要】随着我国社会经济的不断发展,水利水电工程项目建设越来越多,在其施工过程中,导截流是其中比较关键的一个环节。因此,必须解决在施工过程中导截流技术的相关难题,根据闸坝的实际情况,采取相应的解决措施,同时要考虑到闸坝工作人员的安全,以保证工程项目顺利完工。
  【关键字】水利水电工程;施工技术;导截流技术
  1、工程概况
  该电站采用低闸坝河床式长尾水渠开发方式,由闸坝和左、右岸防洪堤作为副坝形成水库。坝体坐落在软基上,围堰及基础采用悬挂式防渗墙,主体建筑物为Ⅲ级,相应导流建筑物级别为Ⅴ级,相应设计洪水标准为10~5年一遇洪水,导流设计洪水标准为10年一遇。
  2、水利水电工程施工导流方法
  2.1施工导流建筑物。导流方式采用已建成的4孔冲沙闸、4孔泄洪闸进行导流。第一阶段由围堰挡水,导流标准为10年一遇,利用左侧已建好的4孔冲砂闸和4孔泄洪闸过流,该时段施工河床右侧12孔泄洪闸、右岸储门槽坝段、上游右岸近坝段防洪堤等。第二阶段由闸门挡水,导流标准为10年一遇全年洪水。
  2.2龙口设计。龙口位置位于左侧,根据本工程预进占填筑渣料特性及河床束窄程度,确定龙口宽度为60.0m,龙口进占分三个区:Ⅰ区龙口宽度60m~30m,龙口平均流速3.333m/s~3.730m/s;Ⅱ区龙口宽度30m~10m,龙口平均流速3.765m/s~3.805m/s;Ⅲ区龙口宽度10m~0m,龙口平均流速3.726m/s~0m/s。当龙口合龙时,上游壅高水位为399.01m,龙口下游水位为397.00m,最大瞬时落差为1.88m。戗堤顶部高程定位400.50m。截流合龙后,围堰应继续加高至拦挡,即405.00m高程。龙口抛投料粒径计算如下:
  按伊兹巴什公式计算
  式中:v—流速;K—稳定系数(取0.90);γs—块石容重(取2.72);γ—水容重(取1.00);d—块石化引为球体的当量直径。
  计算结果如表1所示。
  表1 截流龙口进占分区及抛投材料量表
  2.3上下游围堰施工
  导流洞具备过流条件后,由左岸施工道路修建临时道路至上游围堰处,进行上游围堰填筑施工,依据防渗体的不同上游围堰分两期进行施工,第一期堰体填筑至464m高程,开始做C15混凝土心墙;第二期待混凝土完成之后,464m高程以上堰体填筑与混凝土防渗体同时进行。主要施工方法及措施:围堰填筑料源,围堰堰体填筑料源大巴开挖的土石料;黏土料由料场开挖;混凝土采用集中拌制。施工道路,围堰填筑施工道路同截流施工道路,由左岸施工道路修建临时施工道路至围堰基础,利用临时施工道路进行围堰的填筑,逐层进行围堰填筑。
  3、水利水电施工截流技术方法
  3.1截流材料
  截流材料主要为填筑料、粘土闭气料、大块石。戗堤填筑料主要采用临时堆存的大坝开挖料,料场补足;粘土闭气料主要采用料场覆盖层开挖料;大块石从左、右岸石方爆破料中选取,满足截流抛投材料的需要。大坝开挖的填筑料临时堆存在大坝下游处,同时为提高上料强度,预备8月中旬开挖料5000m3,满足戗堤填筑强度的需要。粘土闭气料利用覆盖层开挖料直接上料填筑;选取的大块石临时堆存在左岸戗堤施工平台上,便于抛投,块石大约堆存500m3。戗堤进占按8月多年月平均流量3.19m3/s设计,预进占区分布于左岸,戗堤预进占长度35m,5m宽龙口最大平均流速5m/s,结合戗堤左岸端部开挖,形成一个较大的回车场,道路采用小石和中石以及普通石渣,对外交通道路在截流前加高至463.3m高程,满足戗堤合拢过程中的施工需要,保证交通顺畅。
  3.2截流工艺
  3.2.1爆破截流施工。如果坝址处于峡谷地区,而且岩石坚硬,交通不便,岸坡陡峻,缺乏运输设备时,可利用定向爆破截流。为了在合龙关键时刻,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合龙时将其支撑体用爆破法炸断,使块体落入水中,将龙口封闭。但是应当指出,采用爆破截流,虽然可以利用瞬时的巨大抛投强度截断水流,但因瞬间抛投强度很大,材料入水时会产生很大的挤压波,巨大的波浪可能使已修好的戗堤遭到破坏,并会造成下游河道瞬时断流。除此外,定向爆破岩石时,还需校核个别飞石距离,空气冲击波和地震的安全影响距离。
  3.2.2下闸截流施工方法。人工泄水道的截流,常在泄水道中预先修建闸墩,最后采用下闸截流.天然河道中,有条件时也可设截流闸,最后下闸截流,三门峡鬼门河泄流道就曾采用这种方式,下闸时最大落差达7.08m,历时30余小时;神门岛泄水道也曾考虑下闸截流,但闸墩在汛期被冲倒,后来改为管柱拦石栅截流。
  3.2.3投抛块料截流施工方法。投抛块料截流是目前国内外最常用的截流方法,适用于各种情况,特别适用于大流量、大落差的河道上的截流。该法是在龙口投抛石块或人工块体(混凝土方块、混凝土四面体、铅丝笼、竹笼、柳石枕、串石等)堵截水流,迫使河水经导流建筑物下泄。采用投抛块料截流,按不同的投抛合龙方法,截流可分为平堵、立堵、混合堵三种方法。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块料,沿龙口前沿投抛,先下小料,随着流速增加,逐渐投抛大块料,使堆筑戗堤均匀地在水下上升,直至高出水面。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。
  结束语
  综合上述,由于对水利工程施工的影响因素很多,再加上我国水利工程施工情况与条件过于复杂,其具体的施工难度相对较大,对导截流技术的有效控制直接影响着工程建设的质量与进度。由此而知,导截流工程是整个水利枢纽施工的关键,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。因此事先必须经过充分的分析研究,采取适当措施,才能保证截流施工中顺利完成导截流任务。