拉洛水利枢纽高落差截流技术措施

2017-01-10郭俊波

中国水利 2016年20期

关键词：水力学龙口合龙

宋洋，郭俊波，李彬

（中国人民武装警察部队水电第三总队，610036，成都）

拉洛水利枢纽高落差截流技术措施

宋洋，郭俊波，李彬

（中国人民武装警察部队水电第三总队，610036，成都）

截流；高落差；措施；拉洛水利枢纽

截流是水利工程建设中的关键项目，截流的成败对工程建设有举足轻重的作用。截流中往往会遇到各种技术难题和突发情况，因此事前预计到各种困难并采取充分的技术措施，是截流成功的重要环节。

一、拉洛水利枢纽截流水力学参数概况

根据龙口截流计算成果表明，截流流量Q＝45 m3/s时，截流戗堤龙口合龙后，上游水位约为4 268.76 m，龙口最大平均流速为3.73 m/s，龙口最大流速（戗堤轴线水面上）约为5.60 m/s，相应于龙口宽30 m；龙口最大单宽功率68.42（t·m）/（s·m），截流最终总龙口落差为10.71 m。龙口水力学计算成果见表1。计算水力学参数可以衡量合龙过程中截流难度，以确定相应技术措施。

表1 截流龙口水力特性参数表(Q=45m3/s）

二、拉洛水利枢纽高落差截流采取的技术措施

1.根据水力学参数对抛投料进行详细分析计算

以截流水力学模型试验成果为依据，参考水利水电施工手册及类似工程施工经验，结合本工程截流水力学计算成果进行备料。备料场地以满足运距短、方便截流施工组织与管理、满足备料容量和防洪要求、不影响现场施工布置为原则进行选择。同时考虑备料系数1.3。

2.龙口保护及龙口护底

截流时，为减小水流对河床的冲刷，减小龙口合龙时截流难度，减小龙口及龙口下游侧抛投料流失，对左、右岸堤头抛投大块石、预制块（或钢筋石笼）形成裹头保护，并考虑在截流前合适时机（非龙口进占完成前，流量较小、河床水位较低时），利用挖掘机抛投大粒径块石料结合部分钢筋石笼，对河床进行保护并适当垫高龙口河床。

龙口河床护底方案是利用河床流量小进行龙口护底的机会，将龙口底高程抬高，将原来一次落差（导流洞分流）改为先由河床抬高的龙口分流（人为增加下游水深，减小落差）、再由导流洞分流，以减小截流难度。

根据《水利水电工程施工组织设计手册》中所述：“当河床有深厚的易冲刷的覆盖层时，为避免冲刷，常在龙口部位平抛护底，护底通常用大块石……初步设计时，可参照以下经验：护底长度在龙口下游约为最大水深的3～4倍，上游护底长度约为相应水深的2倍，即上下游护底总长度约为最大水深的5～6倍。”结合龙口布置设计，初步拟定龙口河床护底围：上游段宽15 m，下游段宽30 m，顺水流方向长约28 m，护底高度2 m，护底材料采用直径1 m左右的大块石。

3.采用宽戗堤分散龙口落差

由于截流最大落差达到10.71 m，龙口表面最大流速达到5.6 m/s。截流时总落差太大，原设计戗堤顶宽为6 m，加宽戗堤至13 m宽，宽戗堤可以分散龙口落差，同时能增大龙口的沿程阻力，减缓龙口的水力坡降。截流时实测龙口最困难段流速由5.6 m/s降至4.8 m/s。

4.增加抛投强度

增加抛投强度对顺利截流有重要作用。2016年9月30日进行戗堤龙口段合龙施工。截流戗堤龙口宽度30 m，当截流流量Q=45m3/h时，设计截流合龙历时20小时，龙口段总抛投工程量为5 779 m3，经计算，平均抛投强度为300 m3/h，考虑不均匀系数（按1.6考虑）最大抛投强度达480m3/h。而现场条件所能达到的平均最大抛投强度约为800 m3/h，可以满足抛投强度要求，即在20 h内可以实现龙口合龙。

施工中实际抛投强度达1000m3/h，主要采取如下措施增加抛投强度：

①增加投料车道。将堤头宽度由6 m增加至13m，增加了两个投料车道。

②合理规划交通。对戗堤上、取料场内、取料场至戗堤的交通进行合理规划并派专人指挥，提高运输效率。

③复核取料强度。对石渣料、块石料、特殊料取料场的强度进行复核，并备足设备，满足抛投强度需要。

④备足运输车辆。根据计算，左岸进占所需车数为12辆，按1.2富裕系数考虑，左岸进占需要25t自卸汽车共14辆。综上，按合龙期间最大抛投强度考虑，并充分考虑备用及富裕，需自卸车共计45辆，实际准备了54辆。对于钢筋石龙、混凝土预制块的运输车辆采取预先装载准备，处于随时待命状态。

5.防堤头塌滑施工措施

①在条件允许的情况下，尽量采取全断面整体推进，在采取上挑角进占时，一方面要尽量减少挑出的长度，另一方面要注意跟进补抛。

②采用自卸汽车直接抛填时，控制大型自卸汽车距堤头不少于2.5 m。采用堤头集料、推土机赶料回填时，自卸车距堤头前沿边线5 m卸料。

③戗堤两侧边2.5 m为安全警戒距离，此范围内不允许停放任何机械设备，堤头指挥人员也不允许在此范围内滞留。

④在堤头、堤侧以及各危险部位分别设置安全警示牌，堤头指挥人员穿救生衣，现场准备救生圈，加强专职安全员巡视工作。

6.应急预案

本次截流通过加大备料量、加大设备的强度保证系数等方法使截流顺利进行。但由于截流期间准确预测水情有很大难度，有可能发生超过戗堤抵御标准的洪水，对戗堤造成一定损坏。在龙口合龙时，由于车流量大，工作强度高，持续时间长，有可能造成人员或设备险情，特别是其他不可预见的不利截流的因素，如截流实际流量比设计流量偏大，将影响截流的顺利进行。故制定以下预案：

（1）超设计流量截流预案

截流合龙，当截流流量持续居高不下时，采取如下措施保证截流顺利进行：

①对已形成的截流戗堤堤头采用加大裹头保护范围，必要时对戗堤顶部也采用大块石保护，防止超标流量对戗堤的冲蚀。

②堤头实在难以推进或即使大块石也难以保护堤头时，可将准备好的装满大块石、钢筋石笼的自卸车由推土机直接推入龙口，以保护堤头，防止堤头继续塌滑。

③根据水文情况，减缓进占速度，择机合龙。

（2）截流抢险预案

①成立抢险组织机构，确定截流工作组即抢险工作组，发生险情时组织成立抢险突击队。

②派专人巡视，一旦发生险情应通过电话或对讲机，及时向抢险工作组报告。

③截流过程中，建议开展中长期水情预报工作，加密短期预报频率。中长期预报至少应有3天预警时间，以便发生超设计标准洪水时有时间做好预进占戗堤的保护工作（建议视流量的大小，由截流领导小组做出抢险决策），短期预报每3小时通报一次，便于戗堤进占工作的开展。

④截流期间，由业主将截流时间通报给其他承包商，发生超标洪水时，在必要的情况下应由截流领导小组做出支援命令。

⑤抢险方式为抛投块石或钢筋石笼。

⑥准备好救生艇、救生衣等设备，并在截流期间安排2名医护人员常驻现场，以便人员掉入河中时或发生其他人身伤害事故时能及时救护。

7.截流演习

在戗堤非龙口段进占过程中，选择适当时机，于计划截流前一天即2016年9月29日按8小时截流高峰强度模拟组织实战抛投演习，以检查机械设备、运输车辆、道路通行能力、交通指挥、通信联络、施工组织、现场指挥、戗堤进占速度和安全保障措施等能否适应高强度施工要求，并根据实战演习暴露的薄弱环节，及时采取对策迅速整改，然后再组织演习，直至达到截流所需的施工强度。