田 洪，付昌凤，张 婷

(中国水利水电第五工程局有限公司长河坝施工局，四川 康定 626001)

1 概述

1.1 工程概况

长河坝水电站为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，坝址位于甘孜藏族自治州康定县境内，坝型为砾石土心墙堆石坝，电站总装机容量2600 MW，正常蓄水位高程1690 m，相应库容10.44亿m3，坝顶高程1697 m，最大坝高240 m。大渡河为不通航河道，枢纽无漂木任务。

电站施工导流采用土石断流围堰，两条初期导流洞均布置在右岸，导流方式采用断流围堰隧洞导流方式。导流洞过水断面均为12 m×14.5 m，进口高程均为1482 m，出口高程均为1475 m。上、下游土石围堰均按50年一遇洪水标准(流量5790 m3/s)设计，上 游 围 堰 堰 顶 高 程1530.5 m，最大堰高57 m，堰顶全长168 m，堰基河床覆盖层最大厚度约75 m，枯期河床水面宽80～106 m。

1.2 截流特点

(1)大渡河天然河床坡降大，水流湍急，10月下旬截流流量为838 m3/s，模型试验戗堤最大落差达 6.5 m，最大流速 7.76 m/s，属大落差、高流速截流，截流难度大。

(2)截流施工场地狭窄，施工布置困难是该工程的难点之一。

(3)根据工程实际情况，截流主要料源均布置在右岸，由于左岸不具备进占条件，因此，右岸单向进占对道路条件要求较高。

(4)截流施工强度需从堤头抛投强度、道路运输强度及备料场装料强度三个方面全面得到保证，才能满足截流成功。因受客观条件限制，场地条件和道路条件成为制约高强度施工的关键因素。

2 截流模型试验

2008年施工局委托四川大学进行动床水力模型试验，对截流进占各区段水力条件进行论证并提出各段的水力学指标和抛投方式、抛投料尺寸、重量和数量，为截流工程备料设计提供依据。由模型试验选择合理的戗堤位置、进占方式、进占分区及抛投物料。观测进占各区段的水流条件和各种水力特性指标，为截流设计提供设计参数和施工依据。

2.1 模型试验成果

在动床水力模型试验期间，通过不同流量、不同工况(导流洞有无残埂、是否需要护底等)组合情况下进行了多种截流方案的比选、优化，得出以下主要结论:

(1)当截流时段选择在11月下旬、来流流量(Q≤652 m3/s)较小时，可采用从右向左的单戗立堵方案，戗堤轴线位于上游围堰轴线上游68.3 m;而当来流流量Q＞652 m3/s后，则应采用双戗立堵截流方式。

(2)当截流时段选择在10月下旬或11月上旬、流量Q=1180 m3/s或Q=838 m3/s时，采用双戗从右向左单向立堵进占能够成功截流。截流戗堤与上游围堰结合，上戗堤轴线位于上游围堰轴线上游68.3 m，下戗堤轴线位于上游围堰下游56.7 m。预进占方式为:上戗堤右岸预进占长度为15 m，左岸不布置裹头，上戗堤龙口宽55 m，上游戗堤顶高程为1492 m，顶宽20 m，上下 游 坡度 为1∶1.5;下戗左戗堤预进占长度为15 m，并用大块石或块石串做裹头，厚度不小于8 m，下戗右戗堤预进占10 m，下游戗堤顶高程为1488 m，顶宽20 m，上下游坡度为1∶1.5。进占方式皆为从右向左单向进占，截流方式为双戗单向立堵截流。模型试验阶段双戗截流龙口水力学计算成果见表1和图1。

2.2 模型试验阶段与实施阶段条件对比

表1 模型试验阶段龙口水力学计算成果表 Q=838 m3/s

图1 双戗截流参数曲线图(Q=838 m3/s)

长河坝工程原计划于2008年截流，由于受客观条件限制，2008年未实施截流。工程计划于2010年10月下旬实施截流。2008年至2010年期间，河道两岸其他相邻工程施工时，部分石渣滚落至河床，河道已经缩窄，且经过两个汛期，上游围堰下戗堤及其下游河床受洪水掏刷有所下降。与2008年相比，同时段实测水面线在上游围堰上戗堤及其上游河床壅高约2 m，下戗堤及其下游河床水面线下降约1.5 m。同时，从实测导流洞分流情况、不同龙口宽度水力学计算成果等方面与原模型试验成果进行比较分析认为，2010年10月底实施截流仍可以原模型试验成果作为截流设计、施工依据。但为降低截流难度、确保截流成功，在具体实施过程中应考虑适时调整方案。

3 截流方案的设计

3.1 截流时段和截流流量

根据长河坝水电站总体工程进度安排，计划在2010年10月下旬至11月上旬实施截流，截流标准采用10年一遇，11月上旬平均流量为838 m3/s。

3.2 截流方案的选择

根据2008年水力模型试验成果，采用岸边堆渣、双戗单向(从右岸至左岸)进占立堵法实施截流。双戗截流方案的选择主要是根据现场的条件。因上戗堤左岸岸壁陡峭，水流流速较大，在左岸修筑进占道路难度极大，下戗堤左岸为2#支洞口平台处，该场地为左岸唯一的应急备料场，亦不具备进占条件。

3.3 截流水力学计算成果

该工程采用岸边堆渣、双戗单向进占截流，根据岸边实际堆渣情况后的导流隧洞泄流曲线、10%频率流量838 m3/s及相关实测地形资料等进行截流水力学计算，主要截流水力学计算成果见表2。

表2 龙口水力学计算成果表 Q=838 m3/s

3.4 截流戗堤布置及龙口位置

截流设计流量为838 m3/s，上游戗堤顶高程为1492 m，顶宽20 m，上下游坡度为1∶1.5;下游戗堤顶高程1488 m，顶宽20 m，上下游坡度为1∶1.5。

截流戗堤选在上游围堰上、下趾处，上戗堤轴线位于上游围堰轴线上游68.3 m，下戗堤轴线位于上游围堰下游56.7 m。双戗堤进占分区情况见图2。

图2 双戗堤进占分区示意图

龙口位置由地形、地质及水力条件决定，龙口周围应有广阔的场地，距离料场较近，力求放在覆盖层浅或基岩裸露的地段，尽量避开有顺流向的陡坡和深坑。根据该工程的地形位置及现场条件，河道右岸有施工道路通过且经过上游围堰处的公路路面高程为1491 m左右，与截流戗堤高程相当，具备较好的截流施工交通运输条件，因此，确定截流由右岸向左岸进占，将截流龙口布置在河道左岸。同时，为了使上下龙口错开以有利于分担落差，在下戗堤左岸进占15 m长，并做10 m长的大石料裹头。双戗互动进占龙口宽度曲线见图3。

3.5 截流抛投材料

该工程截流抛投料主要工程量见表3。

图3 双戗互动进占龙口宽度关系曲线图

表3 截流抛投料主要工程量表

4 截流施工准备

4.1 截流材料备料

根据现场地形条件，确保截流时高强度的抛投，将截流特殊材料的储备料场全部规划在上、下游围堰施工区域附近，共规划了16个截流备料、施工场地，截流备料系数见表4。

4.2 截流设备及人员配置

根据该工程截流特点、龙口抛投强度，截流施工设备配置情况见表5。

按机械设备配置的结果进行人员配备，以两班考虑，并配备施工作业过程中必须的普通工人，截流期间约投入的劳动力为230人次，详见表6。

表4 截流备料系数表

4.3 截流道路的布置

根据截流实施方案，结合现场施工条件，分别在左、右岸各布置了一条截流施工主干道。

该工程截流为双戗单向立堵截流，从右往左依次推进，右岸截流施工道路是本次截流的主要道路，且保证截流干道宽15～20 m，同时，在上下游戗堤之间形成一个较大的回车平台，以便于进占车辆在上下游戗堤上的行车、倒车，方便指挥管理，提高抛投强度。左岸利用场内交通洞从2#支洞口穿出，该道路将作为左岸部分截流材料的备料道路。

5 截流施工

5.1 前期实施过程简述

表5 截流施工机械设备配置表

表6 堰体填筑劳动力配备表

5.1.1 截流预进占

(1)上戗堆渣预进占。根据现场实际情况，为降低截流施工难度，在上戗堤轴线上、下各25 m范围堆渣填筑10 m宽平台。

(2)挑流丁坝进占。为增加导流洞分流效果，在上游1#导流洞进口填筑一石渣挑流丁坝。

(3)截流戗堤非龙口段进占。戗堤非龙口段进占施工于2010年9月20日～2010年10月20日进行。

上游戗堤:左岸不设裹头，右岸采用小石料预进占10 m，预留龙口宽度40 m。

下游戗堤:左岸裹头前5 m采用石渣料进占，后10 m在1486 m高程以下采用大石料进占以形成裹头，1486 m高程以上用石渣料填铺。右岸采用石渣料抛投预进占10 m，预留龙口宽度45 m。

5.1.2 截流戗堤龙口段进占

(1)上戗堤进占。上戗堤龙口段进占于2010年10月20日8时正式开始，经过24 h高强度抛投，21日8时，上戗堤龙口宽度约16 m，对应龙口流速5.9 m/s，戗堤上、下游水位落差2.57 m，上、下戗堤间水位落差1.12 m。随后采取特长大块石串先行，中石、小石料跟进的方式进占，至21日18时，上戗堤龙口宽度约10 m，对应龙口流速6.8 m/s(上戗堤龙口流态见图4)，戗堤上、下游水位落差4.23 m，上、下戗堤间水位落差1.15 m。此后继续抛投大量特大块石串，历时6 h仍无进占。

图4 2010年10月21日下午6时上戗堤龙口流态图

(2)下戗堤进占。至21日8时，下戗堤龙口宽度约27.6 m，戗堤上、下游水位落差0.22 m，上、下戗堤间水位落差1.12 m。随后采取中下部大石铺底，中上部中石、小石料跟进的方式进占。至21日11时，下戗堤龙口宽度约24.8 m，戗堤上、下游水位落差0.21 m。此后，因上戗堤流速湍急，水流直冲下戗堤龙口，历时3 h下戗堤无法进占。此时，原设计的双戗截流已无法实施，实际为上戗堤单戗单向立堵截流。

5.2 截流方案的调整

5.2.1 方案调整的原因

至21日22时，因上戗堤历时近6 h仅进占1 m，上戗堤单戗单向立堵截流方案无法实施;另因上游戗堤上游侧左岸山体内凹，可有效缓冲上游来水流速并起到壅水分担落差的作用，故紧急调整截流方案:以上游丁坝为上戗堤、原上戗堤为下戗堤进行双戗互动立堵进占。

5.2.2 方案调整后的实施情况

上游丁坝因落差、流速相对较小，上挑角以大石料为主，用中、小石渣料及时跟进，历时9 h，至22日7时成功合龙;下戗堤(原设计上戗堤)因流速高、落差大，在上游丁坝进占到一定程度、有效增加导流洞分流比后，上挑角仍采用大块石串缓慢推进，用大石、中石跟进，待上游丁坝基本合龙后，下戗堤随后合龙。

6 成功截流取得的经验

长河坝工程截流自2010年10月20日8时开始戗堤龙口段进占至10月22日7时成功合龙。通过本次截流，我们总结出了以下几点经验:

(1)高度重视。截流前，业主、设计、监理及施工单位参考截流水力模型试验，多次召开专题会对截流设计方案、截流施工方案进行讨论研究，并邀请专家对其进行审查。

(2)充分准备。2010年10月18日完成抛投料备料工作，设计抛投量约4.28万m3，实际储备约9.39万m3，备料系数达2.19;2010年10月18日截流所需设备及备用设备全部就位，且保证工况良好;提前对参与截流施工的各级人员进行技术、安全交底，并对有特殊要求人员(堤头作业人员、指挥员等)进行系统培训。

(3)合理组织。截流前进行实战演习，验证截流关键程序“料场装车→抛投料运输→堤头指挥卸料→推土机散料→空车有序返回”的合理性。

(4)因地制宜。

①根据截流水力条件调整方案。《双戗立堵截流的水力控制条件研究》将其总结为:采用双戗堤立堵截流的基本原则应是在截流全过程中，上、下戗堤各自的截流最大困难度都必须小于用单戗堤立堵的最大困难度;双戗堤立堵截流的控制水力条件是在保证下戗堤截流的最大难度小于单戗堤截流的最大难度的前提下能够壅水，以达到可以改善上戗堤合龙难度的目的。工程截流施工过程关系曲线见图5～7。对三个关系曲线图进行分析后得知，若采用原方案，10月21日11时下戗堤则无法继续进占，此时已变为上戗堤单戗立堵截流;至10月21日18时上戗堤龙口宽10 m、流速6.8 m/s、落差4.23 m，历时近6 h 无法进占，表明在深厚砂砾石覆盖层河床采用超长特大块石串强行单戗截流亦无法取得成功。截流方案调整后，上游丁坝及原设计上戗堤龙口水力条件明显好转，历时9 h顺利合龙。

②经济取材。长河坝工程区石材(花岗岩)丰富。该工程截流实践表明:超长特大块石串(前一串与后一串首尾相连)抗冲能力强，为最经济的抛投材料。

图5 上戗堤龙口宽度与流速曲线图

图6 龙口宽度与水位落差曲线图

图7 水位落差与时间关系曲线图

7 结语

长河坝工程截流属峡谷河床地带高流速、大落差双戗截流。该工程截流的成功，对保证长河坝电站总体工期发挥了至关重要的作用。目前，工程正在进行围堰防渗墙施工，在防渗墙造孔过程中遇到的地质条件与原设计基本符合，表明在前期截流过程中无大块石冲刷至围堰防渗墙轴线。长河坝水电站成功截流的施工经验可供类似条件工程参考。