刘同林

摘要： 金沙水电站导截流工程具有流速大、截流落差高、施工工期紧等特点。为保证截流成功，利用水力学计算并开展模型试验，选取了预进占单戗立堵截流、截流戗堤与围堰分开布置的方法进行施工。结果表明：针对河道较宽和导流明渠狭窄、流速大的情况，预进占单戗立堵截流能有效降低截流风险和截流难度，可实现快速截流并降低投资成本。研究成果可为类似工程提供参考。

关键词： 导截流; 围堰工程; 导流明渠; 金沙水电站

中图法分类号：TV551.1 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.03.003

文章编号：1006 - 0081（2022）03 - 0010 - 04

0 引 言

截流工程是水利枢纽施工的关键，可直接影响工程进度。截流过程中，龙口位置的选择和龙口水力条件的改善尤為关键，若处理不到位将导致截流物料冲刷严重，增大截流风险。本文以金沙水电站二、三期截流施工为案例，通过借鉴三峡、二滩、观音岩等水电站截流经验，分析了单向立堵截流的经济性与安全性;通过截流模型试验数据，探讨了明渠截流在地形地质条件受限、龙口落差及流速增大等诸多影响因素情况下的戗堤布置与解决方法。

1 工程概况

金沙水电站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段上，该河段范围从观音岩水电站坝址至乌东德水电站库尾，天然河道长57 km，落差38 m，平均比降0.69‰。金沙水电站采用明渠分期导流方式，共分3期，导流明渠布置于右岸。一期进行右岸导流明渠和混凝土纵向围堰施工;二期主河床截流，在二期土石围堰和混凝土纵向围堰的保护下，对3孔河床溢流坝段、厂房坝段和左岸非溢流坝段进行施工，水流从导流明渠下泄;三期进行明渠截流，在三期上、下游枯水期土石围堰和混凝土纵向围堰保护下，对三期基坑内的2孔右岸溢流坝段和右岸非溢流坝段进行施工。

2 水文地质条件

金沙江河道较宽，左岸为缓坡地带，右岸边坡稍陡，围堰一带河床覆盖层以卵石为主，河床覆盖层厚度20～45 m，透水性强。观音岩水电站已建成运行，本文主要考虑观音岩水电站对金沙水电站施工分期设计洪水可能产生的影响。将观音岩水电站满发流量3 225 m3/s加上观音岩至金沙江区间的分期设计洪水作为金沙水电站坝址施工分期设计洪水。

3 截流难点

（1） 二期截流工程导流主要采用一期工程已建的导流明渠泄流，且要求一期上、下游围堰拆除及上游河床疏浚工程在二期围堰戗堤截流前完成，满足较好的分、过流条件。一期和二期工程分属不同单位施工，需由业主协调一期工程导流满足截流相关水力要求。

（2） 二期截流工程截流时间不明确，戗堤预进占时间较施工合同约定时间推迟，戗堤进占施工不连续，给后续围堰防渗工程、填筑施工进度和防洪度汛造成压力。

（3） 三期截流工程采用截流流量Q=1 470 m3/s，根据截流模型试验，龙口中心线处最大垂线平均流速达6.93 m/s，龙口下游的最大流速为9.31 m/s，截流最终落差为4.53 m，水力学指标高，截流难度大。

（4） 三期截流工程基本上是在导流明渠内截流，导流明渠过水面相对较窄、水深流急，导致抛投料容易流失，截流困难。

（5） 三期戗堤填筑道路必须经上游索道桥至戗堤堤头，上游索道桥通行能力低，且有限制（双/单车载重通行限制总重45 t/55 t、间距100 m、限速5 km/h），上游索道桥右岸桥头至戗堤堤头道路狭窄、道路坡度陡，不利于高强度截流施工。

4 截流方案对比

根据截流特点和已建成的三峡电站、二滩电站、观音岩电站等电站相关截流经验，金沙水电站二、三期截流均采用立堵截流方案，各备选了3种方案。通过对不同方案优缺点分析，最终确定最优截流方案。

4.1 二期截流工程

（1） 方案一采用单戗、单向立堵截流，从左岸向右岸进占，龙口位于河床右侧。该方案预进占工程量较小，协调量小，下游围堰抛投施工容易。但是，上游戗堤合龙过程中，流速高，落差大，戗堤端头冲刷大，所需截流特殊物料较多，成本较高，且增加后期围堰填筑量，不能尽早提供防渗墙施工操作平台，造成后期工期紧张，截流失败风险高。

（2） 方案二采用提前全断面预进占，单戗（宽戗）单向立堵截流。该方案虽能尽早提供部分上游围堰防渗施工工作面，工期有保证，截流较容易。但是，前期预进占工程量较大，截流工程量大，特殊物料备料较多，经济成本较高。

（3） 方案三采用上游提前全断面预进占，单戗（宽戗）单向立堵截流，下游围堰全断面跟进，先施工上游戗体围堰（防渗墙平台）预进占（左岸预进占约60 m，右岸上游预进占约20 m），河床靠右岸形成90 m龙口后，立即进行上游左侧戗堤端头裹头施工，然后进行上游龙口戗堤进占截流合龙。方案三具有方案二的优点，工期有保证，同时右岸预进占，龙口位置选择在覆盖层相对较浅的靠右岸的浅滩上，降低截流难度，但预进占使龙口束窄，单宽流量、流速增大，物料流失较多，特殊物料备料较多，经济成本较高[1]。

根据截流前分析，截流时间较投标阶段相应推迟，造成后续施工进度受挤压。2011年所测地形资料与2016年截流施工复测地形存在偏差，经多年冲刷，河床高程有所降低，对截流时的龙口流速及流量有一定影响。综合各种因素，为降低截流风险，保证截流一次成功，经对比优选方案三（图1）。实践证明，方案三大大降低了截流风险，达到了尽早提供围堰防渗施工平台的目的，为二期围堰满足防洪度汛要求创造了条件。

4.2 三期截流工程

三期截流时，金沙水电站2个表孔、1个表孔缺口与4个排沙孔同时泄流，泄流条件复杂，加之明渠截流落差超4 m，明渠岸坡陡峭、渠底平整光滑不利于抛投料的稳定堆积，截流难度较大。为实现安全经济截流，进行了截流模型相关试验[2]。根据现场实际情况，选取3种轴线位置进行模型试验，试验流量选取了Q=480 m3/s（最低流量），Q=950 m3/s（近几年常见流量），Q=1 470 m3/s（设计截流流量），按照3种截流方式进行分析，试验参数如表1所示。

（1） 方案一将截流戗堤布置于三期上游围堰处，由右向左采用单戗立堵方式进占，该方案需在截流前增设一条马道，以便抛投料的运输，马道高程1 007.0 m，宽7.0 m。坡度1∶1.5接明渠底板。但是，该方案的截流戗堤轴线位于坝轴线上游89.9 m处，其右侧为陡峭山体，需在明渠内铺设道路，以便进料车进出，道路施工困难，成本较高。

（2） 方案二是戗堤与围堰不结合，将戗堤轴线一端布置在纵向围堰头部，另一端与右岸道路相接，戗堤起点距离高程1 007.0 m的马道依然有近80 m的距离，同样需要预先铺设道路，以便进料车进出。该方案的截流戗堤轴线位于明渠进口处，道路交通较为方便。

（3） 为达到安全经济截流目的，方案三对方案二的截流戗堤轴线再次进行了优化，进占起点直接从高程1 007.0 m宽平台开始，另一端仍位于纵向围堰头部。戗堤顶高程为1 003.0 m，顶宽10 m。该方案的截流戗堤轴线位于明渠进口处，不用进行道路铺设，减少铺筑工程量[3-4]。

从表1可知，3个截流方案的截流落差、流速等水力学特性参数相差不大。但由于截流戗堤设计顶高程至少1 003.0 m，进出口底板高程分别为993.0，992.0 m，戗堤高10.0 m左右，采用截流方案一和方案二均需在明渠内填出路面宽至少7m的截流道路，而导流明渠宽仅35 m，截流道路必然占用导流明渠很大部分过流断面，致使明渠过流断面严重束窄、流速增加，截流戗堤及截流道路填筑期间必然会造成大量抛投料流失[5]。因此在考虑截流道路的填筑及截流抛填量以及截流难度等因素的情况下，截流方案三更为合理。实际截流中，针对制约截流的场地、道路、物料的粒径均做了相应优化，通过密切配合协调，导流明渠顺利实现三期截流。

5 结论与建议

二、三期截流是金沙水电站建设中的重大关键节点，截流的成功和围堰的良好运行为后续金沙水电站按期发电奠定了良好的基础。

（1） 及时掌握上游电站下泄流量极其重要。二、三期截流洪水标准主要受上游观音岩水电站发电泄水量的控制，因此业主加强了与观音岩水电站业主及电力调度中心的联系，及时准确掌握了截流时段内观音岩水电站的泄水情况，并据此实施二、三期截流和后续围堰填筑工作，避免戗堤截流失败的风险。根据现场实际截流情况，截流时段泄水流量小于投标阶段设计流量，降低了截流风险，顺利完成了二、三期截流[6]。

（2） 金沙水电站二、三期截流充分利用了水力学计算与模型试验成果，借鉴了三峡电站、观音岩电站等电站的截流经验。尤其在导流明渠截流方面，解决了导流明渠底板光滑，设计流量和水流流速较大，截流初始进占困难等问题。通过将戗堤布置在明渠进口处，使围堰与戗堤分开布置，降低了截流难度和经济成本，提高了施工效率。

（3） 三期截流前，二期围堰瘦身和拆除工作安排较为关键，需结合二期工程的实际完成情况、验收情況和洪水标准情况择机进行。在金沙水电站三期截流过程中，三期截流工程与二期上游围堰拆除时间部分重叠，造成三期截流水位略有壅高，给截流造成部分压力，但由于截流前储备了四面体和大块石，将2～3个四面体或大块石串成一体抛投，使得戗堤固根作用明显[7]。

（4） 三期截流工程中，根据实际情况优化了戗堤轴线，采用戗堤与围堰分离布置的形式，减少了截流难度。但是，期间出现了截流后戗堤闭气效果不佳的现象，在围堰防渗体系未彻底形成前，戗堤的渗流造成了围堰出现滑坡、堰体底部出现管涌等情况。因此，虽然戗堤与围堰分离布置可使施工效率提高，但截流过程中高速水流冲刷戗堤填料，使得戗堤填筑物料级配不连续，无法达到闭气效果。因此，如何在截流后提高戗堤闭气效果需进一步研究。

（5） 在预进占和截流合龙过程中，随着龙口束窄，流速变大，造成抛投物料冲刷增大，虽然投标阶段已明确了物料的流失系数，但由于上游流量大小的不确定性与物料选择等因素，易出现抛投物料工程量增减等合同争议。为防止出现合同争议，截流工程前后应对截流和基坑河床进行地形测量，测量精度须达到1/500;同时，应做好截流前水文监测工作，尤其在临近合龙前需安排非龙口段每2 h观测1次，龙口段每1 h观测1次且需昼夜不停检测，以便针对抛投物料粒径进行及时调整。

（6） 金沙水电站截流施工场地狭窄，又受山梁子抢险工程、花石崖危岩体、冷轧厂堆积体影响，截流能否成功具有不确定性。为此，通过金沙水电站各参建单位协同配合、详细规划，对不稳定因素加强监测，顺利完成了分期截流。

参考文献：

[1] 谭伟民.二滩水电站河床截流[J]. 水力发电学报，  2002（2）：44-56.

[2] 长江勘测规划设计有限责任公司. 金沙水电站明渠三期截流1∶80水工整体模型试验研究报告[R].  武汉：长江勘测规划设计有限责任公司，2019.

[3] 韩春影，李茜，李高正. 观音岩水电站三期截流设计与施工[J]. 水利水电技术，2013，44（5）：4-6.

[4] 孙来成. 混凝土导流明渠截流关键技术研究[J]. 水利水电技术，2015， 46（6）：115-119，125.

[5] 马光明. 引汉济渭黄金峡水利枢纽导流设计与施工要点浅析[J]. 陕西水利，2020（1）：164-165，168.

[6] 郭熙灵，黄国兵，李学海. 深厚覆盖层条件下施工导截流关键技术问题研究[J].长江科学院院报，2011，28（6）：10-15.

[7] 肖焕雄. 再谈关于立堵进占截流的一些问题[J]. 人民长江，1978（3）：32-42，26.

（编辑：江 文）

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