水利工程截流施工相关问题探讨

摘要:在水利工作中为了能进行施工而堵截河道水流,迫使其流向预定通道的工程措施为截流。水利工程截流的方法多样,且受环境和实际情况的影响极大。因此,采取有效措施,提升水利工程截流施工水平,减少截流的难度,才能真正实现确保截流施工质量的目的。

关键词:水利工程 截流施工 常见方法

截流是水利工程中的关键项目环节,其施工过程具有一定的风险性,因此,必须在分析具体施工条件的基础上,周密计划、充分准备,采取合理有效的施工方法、措施,才能切实做好水利工程截流施工,为水利工程按预定计划保质保量地完成贡献应尽之力。

1、当前常见的水利工程截流方法分析

(1)立堵截流法。立堵截流是将截流材料从两岸或一岸向河床抛投进占,逐渐束窄直至河道全部断流。立堵截流不需要架设浮桥或栈桥,截流准备工作较简单,投资较省。但立堵截流随着戗堤进占,河床逐渐束窄,龙口流速较大,且因流速分布不均匀,需采用重量较大的块体;戗堤头端部场地狭窄制约了自卸汽车抛投强度,影响进占速度。立堵有单戗、双戗、多戗及宽戗。采用单戗代表是三峡大江、龙羊峡工程等;采用双戗的有三峡导流明渠、白山工程等;采用多戗的有卡博拉萨工程等;采用宽戗的有葛洲坝工程等。

(2)平堵截流需在河床中预先架设浮桥或栈桥,截流材料用汽车运至浮桥或栈桥上抛入水中,均匀地逐层抛填上升,直至抛出水面而使河道全部断流。平堵截流,龙口流速较小,流速分布均匀,可使用单个重量较小的截流材料;自卸汽车在浮桥或栈桥上全线抛投截流材料,可加大抛投强度和施工速度。但在通航河道上架设浮桥或修建栈桥对航运有影响,且增加工程量。平堵多用于栈桥、浮桥及缆道等工程等。

(3)平立堵截流法。平立堵是一种先期垫高或护固河床,借以减轻大流量、高落差条件下软基立堵难度的截流方法,如达勒斯工程等。

(4)立平堵截流法。立平堵是指先用立堵进占形成龙口,后为平堵合龙,如多瑙河铁门、布拉茨克工程等。

2、进行水利工程截流施工,截流时段的正确选择很重要

截流时段的选择,主要取决于水文气象条件、航运条件、施工期及控制性进度、后续工程的施工安排、截流施工能力和水平等因素,其中主要受水文条件和工期条件制约。我国的截流工作一般都安排在当年汛末至第二年汛前的非汛期进行,其间又分为汛后期、枯水期和汛前期三个阶段。据统计,大多数工程都是将截流时段尽可能地选在汛后期,因为截流后可利用整个枯水期施工,此时雨量少、水位低,是围堰施工、基坑开挖和混凝土浇筑的最佳季节。争取工期要付出相应的代价,因汛后期一般流量仍较大,且常有较大降雨导致流量突发性增大,给截流施工带来困难,因此必须做好足够的准备。枯水期流量小而稳定,有些山区河流几乎断流,此时截流较简单,但在争取工期方面有一定的损失。至于汛前期截流,此时洪水即将来临,截流后要付出与洪水搏斗的重大代价,对争取工期也没有多大好处,非万不得已,一般是不采用的。

在河流已进行梯级开发的条件下,上游已建水库显然能给下游水电站的截流工作带来主动和方便,这时可充分利用上游水库的调节库容,人为地控制下泄流量,以减小截流施工的难度,但必须结合上游水电站在电力系统中的负荷特性综合考虑。

3、进行水利工程截流施工,截流戗堤轴线和龙口位置的选择也很重要

选择戗堤轴线的目的在于有利截流,方便施工。若戗堤为土石坝的组成部分,则轴线位置选择的灵活性较小。在大多数情况下,截流戗堤是围堰堰体的一部分,戗堤轴线可根据围堰的布置来考虑,截流轴线究竟是在围堰的上游侧还是在下游侧,则需考虑围堰的结构形式。对于斜墙围堰,有时为了结合防渗体,可使戗堤轴线略偏于围堰上游侧;对于心墙围堰,若在上游围堰处截流,为方便心墙的基础处理和填筑,也常将戗堤轴线布置在上游侧。

影响龙口位置选择的因素很多。就地质情况来看,龙口最后的位置应设在不易冲刷的岩基或覆盖层不厚的岩基上,以免过大的冲刷,增加截流材料的流失,甚至戗堤突然塌方失事。就地形条件来看,龙口周围应有比较宽阔的场地,便于截流交通运输及材料的堆放,应与岸边交通配合起来考虑。就水力条件来看,最后口门设在深槽是不利的,因为深槽部位水流相当集中,单宽流量较大,将增加截流的困难。但有时为了保证航运要求的吃水深度,又不得不把龙口设在深水河槽处。另外,龙口位置与施工导流总体布置的关系也十分密切,如分期导流,一期围堰先围了深水河槽,二期围堰截流龙口就必然在浅水河床,反之龙口就必然在深水河槽部位。

综上所述,龙口位置的确定,一方面受导流方案的控制,另一方面,还必须考虑龙口的地质、地形、水利条件及其他特殊需要。

4、水利工程截流施工中减少截流难度的措施分析

4.1 加大分流量,改善分流条件

(1)合理确定导流建筑物尺寸,断面形式和底高程。

(2)重视泄水建筑物上下游引渠开挖和上下游围堰拆除的质量是改善分流条件的关键环节。工程实践证明,由于水下开挖的困难,常使上下游引渠尺寸不足,或是残留围堰的壅水作用,使截流落差大大增加,工作遇到不少困难。

(3)在永久泄水建筑物尺寸不足的情况下,可以专门修建截流分水闸或其他型式泄水道帮助分流,待截流完成以后借助于闸门封堵泄水闸,最后完成截流任务。

4.2 改善龙口水力条件

在截流施工中,落差在3m以内,一般问题不大。当落差4m以上用单戗堤截流,大多是在流量较小的情况下完成的如果流量很大,采用单戗堤截流难度就大了,所以多数工程采用双戗堤、三戗堤或宽戗堤来分散落差改善龙口水力条件完成截流任务。

4.3 增大投抛料的稳定性,减少块料流失

主要措施有采用葡萄串石、大型构架和异型人式投抛体;或投抛钢构架和比重大的矿石为骨料做成的混凝土块体等来提高投抛体的本身稳定;也有在龙口下游平行于戗堤轴线设置一排拦石坎来保证投抛料的稳定防止块料的流失。

5、结语

截流常常是水利工程建设的一道重要工序。如果截流施工不很有效控制,必将制约工程整体建设,如果截流失败,更会导致良好截流时机的丧失,甚至可能拖延工程工期达一年或造成断航的严重后果。因此,截流在水利工程施工中十分重要,必须采取有效措施予以控制。

参考文献

[1]夏永生,吴秀荣.《截流工程应注意的问题及对策》[J].水利天地,2010(6).

[2]姜灵,金泽龙.《刍议减少截流难度的措施》[J].黑龙江水利科技,2010(4).