高海拔地区深水河道截流施工技术的研究与应用

曹栋

（中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川 成都 611130）

0 引言

当前，在三峡明渠、龙滩、长洲枢纽、锦屏一级、锦屏二级、沙湾、龙开口、亭子口、桐子林、杨房沟等重要水利项目的拦河工程中，均采用了立堵截流技术。由于该技术不需要搭建栈桥和浮桥，可以减少拦河施工的成本，因此成为当前最佳的拦河技术。拦河施工中石料的抛投一般采用直接抛投、集中推运抛投和卸料冲砸抛投等方式。在建造高流量的深海河道时，使用钢筋笼、混凝土四面体和巨型块石填补空隙，建立一个阻挡洪水的区域。目前，我国高海拔地区截流工程普遍采用的大块石抛填方法为单个块石抛填或将石块整体凿穿，用钢丝绳捆扎串联后抛填。例如，夏仲平［1］对水利水电工程导截流技术进行研究，提出采用混凝土四面体进行抛填的截流方法；针对高海拔地区截流施工技术，陈蕾［2］提出采用凿穿大块石进行串联处理的方式，王宪芝［3］提出采用大型钢筋石笼的方式抛填截流。这些截流方式解决了块石串联的问题，但无法解决施工效率和施工成本的问题。在高海拔地区，由于钻孔工作量大，钢丝绳用量多，钢丝绳穿入块石难度大，大型块石在现场的汽车运输成本高，因此造成整体成本投入较大、施工效率低下，尤其在高海拔地区人工劳动强度显著降低的情况下，弊端更为明显。因此，在高海拔地区的大流速深水河道，如何高效、精准地完成截流一直是截流工程的难点问题之一。本文针对这个技术难题，以加查水电站截流施工工程为例，提出高海拔地区大流速深水河道的截流技术措施，以期为类似高海拔地区深水河道的截流施工提供借鉴。

1 工程概况与水文气象

1.1 工程概况

加查水电站位于西藏自治区山南地区加查县境内，距离加查县城上游约5 km，距上游梯级加查水电站约8.5 km，距下游梯级冷达水电站约26 km。加查水电站是雅鲁藏布江干流中游桑日至加查峡谷段规划5级电站的第5级，加查县城距山南地区行署泽当镇约140 km，距拉萨约325 km，山南到林芝的306 省道从右岸通过，对外交通较方便。本工程为二等大（2）型工程，开发任务为发电，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。电站具有日调节能力，河床式厂房内安装3台120 MW 发电机组，总装机容量为360 MW，设计引用流量为1 210 m3/s，额定水头为34 m，平均年发电量为17.045亿kW·h。

1.2 水文气象条件

加查水电站坐落在青藏高原，该地区空气非常稀少，大气干燥，属于高原的温带半潮湿气候。坝址位于桑日—加查峡谷末端，加查县城上游约5 km处，集水面积为158 031 km²，雅鲁藏布江流域的径流主要由降水、冰雪融水和地下水补给共同组成。经调查，羊村水文站多年平均流量为986 m³/s，多年平均径流量为311.2 亿m³，径流的年内分配不均匀。加查气象站在坝址以下约35 km 处，测站海拔为3 260 m。气象站多年平均气温为9.3 ℃，其中极端最高、最低气温分别达到32.5 ℃和-16.6 ℃；平均年降水量为527.4 mm，长年日均蒸发雾量为2 084.1 mm，长年日均相应温湿度为51%，长年平均压力为685.5 hpa；多年平均风速为1.6 m/s，每年的最大定时风力达到19.0 m/s；全年平均太阳辐射量为2 605.7 h，最高的冻结层高达19 cm。一年中的11 月到次年的4 月是干季，5月到10月是湿季。

2 截流施工技术要点

（1）在截流施工现场预先布置块石加工区，对大型块石进行钻孔，深度一般为40 cm，通过高强植筋胶锚入ϕ25 mm 钢筋作为连接件，将连接件上部弯曲成圆形吊环。

（2）在截流施工中，将大型块石用钢丝绳穿过圆形吊环形成整体，钢丝绳通过预制圆形吊环穿入比常规的方法更高效、经济，同时能达到快速吊装、运输、抛填的效果，解决常规方法施工钻孔工作量大、钢丝绳用量大、投入成本高等问题。块石串在龙口能迅速抵挡水流冲刷，为抢占截流先机提供有利条件。

（3）将高强植筋胶锚入钢筋材料，植筋胶锚固6 h后即可达到起吊拉拔的强度，可有效克服严寒气候对锚固强度的影响。

（4）形成整体的块石串在大型河道工程截流施工中实用性强，能在龙口快速形成稳固段，为实现成功截流提供有利条件。将块石串的串联组合应用于截流工程，可节约钢筋石笼、混凝土四面体等材料的投入。

3 施工工艺流程操作要点

截流施工的流程为测量放样→截流预进占施工→块石串制作→块石串吊装→龙口施工（合拢）。

3.1 测量放样

戗堤的建造需要进行精确的测量和放样，使用彩色旗帜区分其轴线、边缘及材料的分布范围、最大高度和最大宽度［2］。

3.2 截流预进占施工

使用25 t 的自动运输工具将石灰和石料直接运送到戗坝上。在运输过程中，需根据堤坝的稳固状态决定使用哪种运输工具。运输石灰和石料的方式一种是从堤坝上直接运输，另一种是从河床上运输；如果是河道内运输，应选择从河床上运输。开挖石灰和石料过程使用1.6 m³和2.0 m³的液压反铲挖掘机，并且安排装载机保证建筑物的安全。

3.3 块石串制作

在截流施工现场布置块石加工区，提前在加工区对大型块石进行钻孔。采用手风钻在大型块石中间钻孔40 cm，预埋ϕ25 mm 钢筋并留吊环，用割枪在预埋钢筋的端头切割5 cm 长的豁口，将专用的楔子打入块石的孔中，打入前在孔中注满植筋胶，保证块石与预埋钢筋能够牢固地连结，植筋胶锚固的块石在高海拔地区间隔6 h 后即可吊装使用；端头带楔子的吊环装置与大型块石形成坚固整体，截流施工中将5～6个大型块石连接成一体。

3.4 块石串吊装

使用16 t车辆吊把块石串吊运至25 t自装卸车，每辆车可以容纳5～6个块石。利用高强度的钢丝绳、卡环把这些块石紧紧地连结在一起，运输至堤坝的最前端，用320/220推土机联合推入龙口截流。

3.5 龙口施工（合拢）

（1）在戗堤龙口段，可采用全断面推进和凸出上游挑角2种进占方式。

（2）为提高安全性，使用一种新的技术建造堤坝。这种技术可使堤坝的顶部与河岸轴线呈30°～45°的夹角，然后使用钢筋混凝土结构构建一个挡水堤坝，挡水堤坝由碎石、碎砾等材料支撑。根据堤坝的状态，选择使用不同的自动运输工具完成抛填工作。

（3）为确保抛填的有效性，采用凸出上游的挑角法抛投块石串。块石串由工人在戗堤堤头串成串，钢筋石笼串和大块石串采用推土机推赶，在龙口形成防冲矶头，达到减少物料流失和稳定龙口的目的，然后用块石料和石渣料快速抛投跟进，并用钢筋石笼对戗堤下游的坡脚进行防护。

3.6 注意事项

（1）戗堤非龙口段进占抛投采用的是中、小粒径的材料，当堤头抛投的材料出现损耗时，应先从堤顶的上游处抛投较多的大型的抛投物，维持堤顶的稳定，使堤头水流在下游侧形成回流缓流区，再将中、小石块抛填在戗堤轴线的下游侧和上游侧。

（2）为提升效率，应尽快将现场废弃物清理干净，然后使用石头和沙子填补河床。派遣专业人员修复河岸，以便能够顺利完成拦河作业。

（3）为确保施工安全，采取单戗双向立堵进占的龙口合龙，把戗堤的顶部提升到1～1.5 m 的位置。为了更好地实现进占，可以利用自卸汽车把大块的土方运到河里，或利用大型推土机把河里的土方运到岸边。

（4）进行截流前，为确保自卸汽车、挖掘机、装载机、推土机、吊车等重要工程设施的正常运行，需要定期维护和保养设备。此外，操作者只有在获得相应的技术资格认可后才可以进行相关工作。

（5）为确保戗堤的稳定性，需要增派专业的管理团队监督施工过程中的机器操控及汽车行驶的安全；建立石碴埂，定期检查堤岸的稳定性，如果发生崩溃，立即采取措施，避免灾难性后果的发生。

（6）在进行抛掷操作时，应使用水平斜坡测量船尾到河岸的距离。

（7）为提高效率，一个车队的车辆尽可能装载固定料场的抛投物。应将所有装载同一种材料的汽车做上标记，按照队伍编号进行管理。

4 质量控制和安全措施

4.1 质量控制

（1）加强对重点和难点工序的研究，实施严格的生产流程和标准，避免出现质量问题。

（2）必须仔细审核和监督储存区域，满足工程所有的材料需求。如果发现问题，必须立即采取措施更换材料、重新组装材料等，确保达到最佳的储存效果。

（3）在施工现场，对工艺流程、方法和参数进行实际测试，编写测试报告并提交监理工程师审核，以便为施工提供指导。

（4）在使用抛填材料时，必须遵守相关的工艺标准。将材料搬运到新地点前，应对材料进行全面的质量检查，确保材料的安全性。

4.2 安全措施

（1）所有起重操作都应该有专人监督。操纵者应确保操纵的安全性，避免任何形式的超载。此外，应避免将未知的重物放置操纵台外，以防止发生意外。孔内套管起拔必须先用液压千斤顶将套管顶升至地面后，再用起重设备吊放至指定部位。

（2）严禁任何人员在吊车、反铲作业范围的半径内指挥、站立。

（3）指挥人员必须接受专业的技能培训。指挥人员在指挥过程中需要使用标志性的口号和哨子并穿着带有反光标识的背心。

（4）在戗堤的两端，需每隔2.5 m 进行一次安全检查，确保人员安全。在检查过程中，要及时悬挂、安装有效的防护措施，如钢丝绳、插销、救生装具及其他紧急情况的报告牌。

（5）在进行自卸货运输时，应确保车辆与堤坝之间的间隔至少有5 m。为确保工程的顺利进行，应使用抛投的方法堆放物品。在进行堆放时，确保司机的座椅和前挡风板处于静止状态，并且及时启动装载机和推土机，以备不时之需。

5 结语

本文提出在特殊环境下用专用装置及材料对大型块石进行串联处理，能有效抵挡高流速水流冲刷，在龙口快速形成稳定区；同时，能减少材料用量，节约成本及工期，为实现成功截流提供有利条件。该技术的成功应用，减少了人力、材料、设备等投入，有效节约工程成本约138.5 万元，经济效益显著。该技术解决了高海拔地区大流速河道截流效率低、钻孔工作量大、运输成本高、成本控制难度大等诸多问题，在复杂环境截流工程中具有较高的推广价值。