沙灣電站二期導流及截流施工專項施工組織設計1工程概述11主體工程概述111地理位置沙灣電站樞紐工程位于四川省樂山市沙灣區葫蘆鎮河段，距葫蘆鎮上游約10KM。電站樞紐為大渡河干流下游梯級開發中的第一級，樞紐上游115KM為已建成的銅街子電站，下游為規劃的安谷電站，樞紐距樂山市城區445KM，電站下游約70KM處有成昆鐵路通過（軫溪車站），壩區內有省道S103線通過，交通便利，地理位置優越。112樞紐特性該工程以發電為主，兼顧灌溉和航運功能。電站裝機容量480MW（4臺120MW/單機裝機容量），額定水頭245M，正常蓄水位4320M，設計引用流量22032M3/S（45508M3/S），保證出力151MW，年利用小時數5015H，年發電量2407億KWH，總庫容4867萬M3，正常蓄水位以下庫容4554萬M3。樞紐采用一級混合開發方式，即建壩壅水高155M，與上游銅街子尾水相銜接，河床式廠房，廠后接長9015M的尾水明渠，尾水渠利用落差145M。樞紐區壩（壩2）線長69982M，水工布置從左岸右岸分別為面板土石壩、左儲門槽、泄洪沖砂閘、主廠房、右儲門槽及安裝間和右岸接頭壩。沙灣電站屬二等大（2）型工程。主要建筑物非溢流面板壩、泄洪沖砂閘壩、電站主、副廠房、尾水渠、升壓站等為2級建筑物。次要建筑物攔砂坎、上、下游導墻等為3級，臨時建筑物為4級。113二期工程概況沙灣電站分兩期施工，采用二段二期常規施工導流方式，一期圍護右岸，束窄左岸河床導、泄流；二期圍護左岸，一期已建成的五孔沖砂閘分流、導泄流。一期主要施工任務為五孔沖砂閘壩、電站主、副廠房、右儲門槽、安裝間、右岸接頭壩、尾水渠、升壓站等土建及金屬結構安裝工程；二期工程主要分標項目施工任務（但不限于）二期五孔泄洪閘工程、左儲門槽、左岸非溢流壩（含基礎處理）、二期縱向圍堰加高、二期過水圍堰（含基礎處理及汛后圍堰加高）等的土建以及五孔泄洪閘金屬結構設備安裝等和為完成本合同項目需要的所有臨時工程。二期工程計劃自2008年9月1日開工，至2010年5月31完工，合同工期21個月。12水文條件大渡河流域內的徑流主要由降雨補給，徑流的年際、年內變化與降雨特性基本保持一致。徑流的年際變化較小，枯季徑流較為穩定。根據上游銅街子水文站19372002年資料統計匯總分析，多年平均流量1490M3/S，系列內最大年平均流量為1990M3/S（1949年），最小年平均流量1130M3/S（1987年），相差僅176倍。但徑流在年內分配較不均勻，豐水期5月10月水量占年水量801，11月4月只占197，而最枯的2月份僅占209，年最小流量一般出現在2月。表11沙灣電站分期洪水成果表各頻率設計值（M3/S）P（）統計時段P2P333P5P10P20P333P501月17301730173017301730173017302月17301730173017301730173017303月17301730173017301730173017304月17301730173017301730173017305月33303180305028102540230020706月9月989092908800794070306300565010月428040903930363032903000272011月209020001920178017301730173012月173017301730173017301730173010月5月430041203970369033803110284010月4月428040903930363032903000272011月5月373035203350304026902400211011月4月2130203019501800173017301730表12沙灣電站壩下150水位流量關系曲線表（節點間距010M）水位水位00001002003004005006007008009041300672696726761414008038519059671031111191281371484150015917218720322023825727729832141600345381425475526581639701767836水位水位0000100200300400500600700800904170091299310801170126013601460157016801800418001920204021602290241025402670281029503090419003230337035203670382039704120428044404600420004760493050905260542055905760593061106290421006470665068407030722074107610780080008200422008400861088309050928095109740999010200105004230010700110001120011400117001190012100123001250012700表13過渡期各月旬平均流量頻率計算成果表各頻率設計值（M3/S）P（）統計時段均值（M3/S）2510205090上旬498760700649591489358中旬60910809538547465784054月下旬72712001090997890708481上旬9601740155013901220923573中旬1190185017001570142011708425月下旬1540255023102110189015001020上旬2270364033203050275022201550中旬193028002610244022501900145010月下旬1540224020801950179015201160上旬120016801580148013801190933中旬983133012601190111097578811月下旬8291080103098192582468413樞紐地質工程條件樞紐區河床覆蓋層深厚，最大厚度高達660M。主要由第四系上更新統沖、洪積（Q3ALPL）堆積層以及第四系全新統沖積（Q4AL）堆積層組成。沖洪積堆積層主要分布于河流左岸級階地及河床內左、右兩側深切河槽中部、下部。物質組成成分上部為漂礫卵石夾砂，砂夾卵礫石，局部夾砂層透鏡體；中部為礫卵石及漂礫卵石夾粉土；下部為礫卵石夾砂，層中夾粉細砂層透鏡體；沖積堆積層廣泛分布于河床及漫灘中部、上部。按其組成物質差異分為兩層，上部2層為漂卵礫石夾砂，局部夾粉細砂層或砂夾卵礫石透鏡體，厚66332M，下部1層為卵礫石夾砂，厚0260M。131二期上游圍堰工程地質條件上游圍堰布置在上游側距壩軸線約768614664M處。圍堰左端頭與左岸岸坡相接，岸坡段地表分布第四系人工堆積（Q4）雜填土，厚0044M。河床覆蓋層中部、上部地層為第四系全新統現代河流沖積堆積（Q42AL）層，按物質成分差異性分為兩層，上部第層為漂礫卵石夾砂，厚度00309M，下部第層為礫卵石夾砂，厚度00175M。河床下部為第四系上更新統沖、洪積堆積（Q3ALPL）層，物質成份為礫卵石夾砂及礫卵石夾粉土，厚73279M，層中局部分布第四系上更新統冰水堆積（Q3FGL）之孤塊石夾粘土。河床覆蓋層中漂卵礫石主要成分為花崗巖、閃長巖、輝綠巖等，粒徑一般220CM，最大3035CM，呈次圓次棱角狀，分選性差；砂主要為中細砂，含量約1020。132二期下游圍堰工程地質條件下游圍堰布置在下游側距壩軸線約253528334M處。圍堰端頭與左岸岸坡相接，該段岸坡地形平緩，地表分布第四系人工堆積（Q4）之雜填土，厚056M。河床覆蓋層中部、上部地層為第四系全新統現代河流沖積堆積（Q42AL）層，按物質成份的差異分為兩層，上部第層為漂礫卵石夾砂，厚55160M，下部第層為礫卵石夾砂，厚度0170M；河床下部為第四系上更新統沖、洪積堆積（Q3ALPL）層，物質成份為礫卵石夾粉土，底部為礫卵石夾砂，厚0489M。河床覆蓋層中漂卵礫石主要成分及透水性與上游圍堰基本相同，僅泥質白云巖透水率為20195LU，以弱透水巖層為主，具有較好的隔水性能。14水流控制特點沙灣電站采用二段二期導流方式，一期工程采用全年擋水土石圍堰，通過束窄的左岸河床導流；二期工程圍堰設計為允許過水土石圍堰，枯水期通過已建成的五孔沖砂閘過流、泄流，豐水期二期基坑主動充水，淹沒基坑過流、渡汛。下面僅對二期工程水流控制特點進行分析，具體特點如下因二期圍堰設計為允許過水的土石圍堰，其擋水圍護期間需經歷一個汛期（2009年6月2009年9月），兩個枯水期（2008年12月2009年5月與2009年10月2010年5月），且汛期期間基坑需主動充水過流防洪、渡汛。為減小汛期圍堰過流后恢復工程量，能盡快恢復主體工程施工，則過流前、后必須確保圍堰穩定，加強過流面防護，并按設計要求，在洪水紅色預警來臨前，采取基坑預先充水平壓、緩流措施，減小水流沖刷，保證堰體完整和穩定性，避免后期大范圍、高強度的維護恢復、返工重筑，增加施工成本投入；圍堰下伏砂卵石，屬強透水層，滲透量大，而一枯期間基坑內工作任務繁重，施工強度高。為確保基坑能在干地施工，不受高強度經常性排水及滲水影響，需及早進行圍堰塑性砼防滲墻的施工。為此，在上、下游圍堰布置期間，需合理選擇戧堤位置及寬度，以能盡早滿足為防滲墻施工提供操作平臺位置為宜，縮短基礎處理與主體工程工期，但相應增加了圍堰戧堤進占拋投強度及工程量；二枯期間（2009年10月2010年5月）圍堰要求能具有臨時擋水發電要求功能，則要求將上游圍堰加高到設計高程4327M，并加強防滲處理，保證機組發電正常運行；截流初選設計流量981M3/S（P10），水流由一期已建的五孔沖砂閘分流，截流難度大、重要性強、右岸河道因河床疏浚整治不理想，導致分流效果將會很差、風險高，必須經過充分準備、精確計算、輔以模型試驗及風險分析，配備足夠的施工機械設備及料物，精心組織、時勢截流，方能確保截流一次性成功；圍堰設計在2009年6月9月期間允許過水，基坑充水防洪、過流渡汛，由于基坑面積大，輔助設施多，部分永久建筑物被淹沒，河沙淘刷，長時間停工水中浸泡，造成基坑清理、清淤工作量巨大，重復投入費用高，恢復極為困難；圍堰在整個擋水期間，須作好圍堰的維護，加強監測，確保主體工程正常施工及人員設備安全。15施工難點結合沙灣電站實際工程地質及水文條件，沙灣電站二期工程導、截流工程有如下幾個施工難點二期工程導流主要采用一期工程已建的五孔沖砂閘分流渲泄流量，且要求一期上、下游圍堰拆除及上游河床疏浚工程在二期圍堰戧堤截流前完成，滿足較好的分、過流條件，目前一期工程剩余的土建及金結安裝工程任務均較繁重，工期都極為緊張，施工壓力較大，與二期截流工程干擾影響較大，上游河床疏浚效果及沖砂閘分流效果直接影響到截流泄流龍口流量、流速及水深等水力要素，給截流工程增加施工難度；河床多屬抗沖刷能力弱的松軟砂礫石或砂卵石層，卵石、礫石表面光滑，極容易被高流速水流沖刷掏空，尤其是護底材料可能會全部被沖走，須反復高強度施工護底；戧堤預進占材料、龍口截流拋投材料均難以站穩腳，穩定性較差、沖距大、流失量大，有效利用率較低；且因進占戧堤端頭處水流流速集中，戧堤端頭極容易坍塌，臨時裹頭保護工程量大，截流風險及難度均較大。截流流量主要受上游銅街子及龔嘴電站發電調蓄能力影響，需及時了解上游已建的電站發電運行及來水情況，合理選擇適當流量，使截流材料備料合理。條件允許的情況下，截流過程中可通過水庫調度協調上游電站，將上游來水攔蓄起來，減少發電機組數量，從而減少上游來水流量及降低截流難度。限于附近區域大塊石料物（D04M）較少，二期截流工程所需的大塊石及特殊料物較多，目前僅能依靠高成本投入加工編制鉛絲籠、預制砼榪槎體等特殊料物；有用料場地規劃困難，占地范圍廣，場地平整、臨建設施輔助工程量巨大，準備工作工程量大，施工成本高。因左岸河床被束窄到一定距離形成龍口后，流速較高（高達40M），落差較大（高達24M），普通材料自穩能力差，沖距大，材料流失大，考慮用鉛絲籠平面護底或擋坎形式護底，護底工程量較大，且施工極為困難，普通汽車吊、履帶吊僅能施工離戧堤端頭20M30M設備旋轉空間范圍，且動水中摘勾、卸料困難，如無特殊大型駁船配合，龍口中部深水、高流速范圍將極難施工。因種種原因，二期工程合同簽定有所拖延，上游移民問題至今未及時得到妥善解決，導致二期工程所有前期準備工作遲遲無法正常啟動開展，順利進行，尤其是圍堰截流材料備料顯得十分倉促，工期壓力十分緊張，風險較大，施工成本投入相應大幅度增加。二期截流工程施工道路及施工用電線路規劃布置較困難，河床左岸線路、網路較多，負載用戶特殊，且大部分網線在二期主體工程壩肩范圍內，改建協調困難，施工成本費用較高。二期工程基坑圍護圍堰設計為過水圍堰，需多次加高、培厚，機械使用時間很不均衡；后期維護及清理、設備拆遷及恢復、基坑清理等重復工作量較大，施工組織設計較為困難。2導流施工21導流方案二期工程圍堰設計為允許過水土石圍堰，滿足兩個枯水期擋水及汛期過流防洪渡汛要求，通過上、下游橫向圍堰橫斷原左岸已被束窄河床進行擋水，引導河道水流沿右側一期已建成的五孔沖砂閘進行分流、泄流。22導流標準二期過水土石圍堰，使用期間需經歷兩個枯水期（擋水）與一個汛期（過流）。其中，一枯擋水時段為2008年12月2009年5月，二枯擋水時段2009年10月2010年5月。經水文資料分析，兩枯水期導流標準為20年一遇（洪水重現期T20年，P5），相應設計流量為3970M3/S；汛期（2009年6月2009年9月）當超標準洪水（3970M3/S）來臨時，提前紅色預警，基坑主動充水，子堰潰堰后淹沒基坑過流，防洪渡汛。23導流程序沙灣電站二期工程計劃從2008年9月1日開工，到2010年5月31日工程完工，合同工期21個月，共經歷兩個枯水期和一個汛期，根據施工總進度安排，導流程序如下（前期一期工程導流程序及導流標準詳見其他相關資料）2008年8月10月，進行二期截流準備，一期工程過流建筑物完建，期間仍由一期圍堰擋水，原左岸束窄河床導流；2008年10月下旬，開始進行二期圍堰截流戧堤預進占（采用雙戧雙向預進占，上下游、左右岸同時施工），初步考慮2008年11月底截流（截流設計流量981M3/S）；2009年2月9日前完成圍堰防滲墻施工和一期縱向圍堰拆除，并開始基坑初期排水，2009年2月中旬至5月底進行二期基坑開挖和底板砼施工；該施工時段由原一期圍堰擋水，束窄左河床導流逐漸向二期上、下游圍堰擋水，一期已建五孔沖砂閘和廠房機組發電過流過渡，過渡轉折點以一期上、下游橫向圍堰拆除過流（滿足過流缺口）為界；二期過水圍堰保護工程于2009年4月20日前完成；二期過水圍堰擋水子堰加高至4290M，并要求于2009年5月1日前完成，擋水設計流量3970M3/S。期間二期圍堰擋水，一期已建五孔沖砂閘和廠房機組發電過流。2009年6月1日2009年9月30日，根據水文站水情預報，當河道來水流量超過3970M3/S（P5），預超越5650M3/S（P50）時，提前進行基坑充水平壓，防洪渡汛，基坑項目停工。期間暫無擋水建筑物，河道水流通過漫淹過水圍堰，淹沒二期基坑泄流及一期已建五孔沖砂閘和廠房機組發電過流渡汛；2009年10月上旬完成上游圍堰加高至4327M，形成二枯圍堰擋水發電條件。期間二期加高圍堰擋水，一期已建五孔沖砂閘和廠房機組發電過流；2010年5月上旬，二期上、下游圍堰拆除，期間由原一期已建五孔沖砂閘和廠房機組發電過流逐漸向十孔沖砂、泄洪閘過流，全壩段擋水進行過渡；表24施工導流特性表導流時段擋水導流方式設計標準設計流量2008年9月2009年11月一期圍堰擋水、原束窄左岸河床過流2008年12月2009年5月一枯上、下游二期圍堰擋水，一期已建沖砂閘及機組發電過流P5Q3970M3/S2009年6月2009年9月基坑過水，沖砂閘及機組發電過流2009年10月2010年5月二枯上、下游圍堰擋水，一期已建沖砂閘及機組發電過流擋水發電設計水位4320M24分流建筑物過流能力及上游河床疏浚寬度保障二期圍堰一、二枯擋水期間，河道水流設計流量3970M3/S（P5）完全（不考慮滲漏）靠一期已建的五孔沖砂閘分流宣泄（截流前，須將一期上游橫向圍堰全部清挖（或清挖一定寬度B的過流缺口）至設計底板4165M，至少滿足截流期間設計流量981M3/S（P10）能分流引導至沖砂閘處泄流。所以，需根據水流流量校核圍堰擋水期五孔沖砂閘泄流能力及計算上游河床過流缺口B寬度。經過相關水力計算，五孔沖砂閘完全滿足泄流能力；上游河床過流缺口寬度B必須滿足三個時間段均能較好條件過流，則BMAX835M，985M，1058M1058M，綜合考慮最終取B120M，即自上游右岸臨建房處至上游橫向圍堰段需全部清挖。25圍堰結構根據沙灣電站水文特性、水文地質條件、導流標準及導流設計流量對圍堰結構進行設計，其中堰頂頂部高程以相應設計洪水流量，通過相關水力要素計算，按照導流標準選擇一定超高值，并兼顧砼防滲墻施工平臺高程綜合考慮，計算最終堰頂高程，堰頂寬度、堰身邊坡需視通道要求及規范要求選取。251下游圍堰結構形式根據一枯、二枯擋水期，設計擋水流量3970M3/S，查表12，下游水位41950M，考慮波浪爬高、堰體沉陷等因素增加一定超高值，則一枯下游圍堰堰頂高程（戧堤高程）取4205M；過水期根據河流流速沖刷情況及規范施工過流面板鋼筋砼08M，則下游圍堰最終堰頂高程4205M08M4213M，堰高48M；下游圍堰兩側坡面坡比迎水面與背水面均取115，堰頂寬暫取110M，具體見下圖21；（注下游圍堰堰體要求一直使用到完工拆除，期間允許過流防洪渡汛一次）；圖21下游過水圍堰設計斷面型式上252上游圍堰結構形式根據導流程序可知，上游圍堰須在不同時間段內根據擋水要求、經濟投入等情況分期加高，滿足不同時段內攔蓄不同來水流量，最終汛期過流后圍堰恢復加高須滿足擋水發電要求水位（設計水位42995M（P1），正常水位4320M及校核水位43295M（P005），則根據上述三種水位要求，上游圍堰最終設計頂高程應高于正常水位4320M，考慮一定超高值與浪高雍水位，堰頂高程取4327M（與兼作二期縱向圍堰的沖砂閘導墻高程4327M平齊），堰高162M。其中，一枯期間（09年4月以前）擋水設計流量3970M3/S，根據擋水期間下游水位4195M，以此水位推算上游圍堰攔蓄擋水后雍高水位50M90M（部分機組已發電，分流渲泄部分流量），并滿足圍堰過流面板厚08M，則最終取4265M，堰高100M；09年4月09年6月超標洪水來臨前，其擋水標準需進一步提高（初步以5650M3/S設計計算子堰尺寸、規模等，攔蓄試驗水位42882M），子堰加高至4290M，堰高125M（子堰高25M），要求滿足超標準洪水來臨時，子堰主動潰堰，基坑充水過流防洪渡汛；過流防洪渡汛進入二枯期間，修復圍堰，并加高培厚至臨時發電水位高程4327M，滿足擋水發電要求，具體參見下圖22；圖22上游過水圍堰設計斷面型式253縱向圍堰結構形式縱向圍堰前期一期工程施工期間，已經對沖砂泄洪閘孔數進行調整優化，由原設計四孔優化為五孔，進一步確保了沖砂閘分流能力，施工期間并對一期縱向圍堰進行了適度瘦身、削薄，然后施工沖砂閘上、下游導墻，現目前已經基本完建，完全滿足擋水要求。26二期圍堰總體布置二期圍堰布置在河床左岸，上、下游橫向圍堰橫斷左岸河流，縱向圍堰沿水流方向布置，上游橫向圍堰長26120M（樁號0099260），下游橫向圍堰長26449M（樁號0194180），上游、下游防滲墻樁號位置分別為0122460與0194180。其圍護范圍根據基坑內水工建筑物結構尺寸及位置關系，并兼顧圍堰填筑量、過流防洪渡汛條件及后期基坑初期排水工程量，綜合考慮道路布置及材料堆放空間確定圍堰平面位置，具體參見二期圍堰總平面布置圖。27圍堰工程量根據招標文件內容中的圍堰結構型式計算圍堰相關工程量，具體詳見下表25表25沙灣電站二期圍堰工程量匯總計算表3截流設計根據二期圍堰擋水導流標準、截流設計流量、圍堰結構型式及防滲墻施工位置等對圍堰戧堤位置及型式、抗沖能力、穩定性、龍口位置及寬度、龍口水力要素、河床抗沖刷護底（厚度、寬度）、龍口分區特性、截流材料粒徑及重量選擇、截流時間及施工拋投強度進行分析計算，確保二期截流一次性成功。31截流方案限于施工場地限制及通道布置，上、下游圍堰左岸戧堤預進占500M，右岸預進占120150M，初步考慮龍口位置設置在靠左岸河床。截流初步采用雙戧堤單向立堵截流方式，非龍口段上、下游兩戧堤左、右兩側同時預進占，待龍口形成后，進行河床清理及戧堤端部裹頭、龍口護底（僅上游戧提）等龍口截流合攏準備工作施工；并通過水力計算選擇合理截流方式及拋投材料，截流后立即進行合攏、閉氣、砼防滲墻等施工，圍堰加高培厚等施工任務；311初步擬定方案比較截流方案一（單戧（窄戧提，斷面面積約1375M2）單向立堵截流）戧堤按照設計圖紙樣式、斷面尺寸（窄）及位置布置，采用上、下游戧堤非龍口段左、右側同時預進占，靠河床左岸側預留龍口寬度65M，形成龍口后，下游龍口暫停拋投材料進占，然后進行上、下游戧堤端頭鋼筋籠裹頭及上游龍口段護底施工；最后采用上游龍口單戧堤單向（從左至右）進占立堵方式截流合攏，待上游戧堤截流合攏閉氣后，再在靜水流中進行下游戧堤預留龍口進占合攏。優點預進占及截流合攏工程量較小，截流材料備料工程量及拋投強度小，單戧堤截流合攏施工組織方便，前期工期輕松；上游戧堤截流合攏攔斷上游來水后下游戧堤將形成在靜水位中進占合攏，上游圍堰拋投施工變得較為容易。缺點上游戧堤合攏過程中，水位不斷雍高，流速高，落差高達40M，窄戧堤端頭抗沖刷能力弱，極易坍塌，通道寬度受限，并且截流特殊材料備料需較多，粒徑大，截流風險很大；上游圍堰體截流后期堆筑量大，強度高，且不能盡早提供砼防滲墻施工操作平臺，后期工期較為緊張，前期富裕工期利用率低。截流方案二（提前全斷面預進占，單戧（窄戧或寬戧）單向立堵截流）將上游圍堰體整個全斷面作為戧堤同時（采用上、下游挑角法）預進占，下游跟進，形成龍口后，下游暫停進占，進行裹頭及上游龍口護底，然后采用上游戧堤原設計窄斷面（斷面面積約1375M2）單向（從左至右）立堵合攏或采用“上挑角法”寬斷面（斷面面積約314M2）截流合攏，通過寬戧堤增加前沿摩阻，分散落差，最后進行下游戧堤在靜水流中進占合攏。優點后期圍堰施工填筑工程任務減輕，能盡早提供一部分圍堰施工砼防滲墻，工期得到有效保證；寬戧堤截流可分散落差，增加前沿摩阻，截流變得較為容易，但因前期種種原因，導致截流策劃、組織、準備、備料等均顯得極為倉促，短時間內難以儲備大量特殊料物，所以暫不考慮寬斷面截流。缺點前期預進占工程量巨大，落差仍較大，截流工程量大，特殊料物備料較多，經濟成本投入較高。截流方案三（雙戧單向（或雙向）立堵截流）將上游圍堰體整個斷面作為戧堤同時（采用上、下游挑角法）預進占，下游圍堰跟進，形成龍口后，進行裹頭及上游龍口護底，然后將上游戧堤作為主導戧堤按原設計小斷面單向（從左至右）立堵截流合攏，過程中右側可通過壩頂公路通道運輸材料，右側輔助拋投材料，短時間內變單向為雙向進占，間接增加拋投強度，在上游戧堤截流最困難的時候，下游戧堤龍口繼續進占，縮窄河床，超前上游戧提，雍高兩戧提間中間水位，使上游龍口斷面處水流成“淹沒流”狀態，降低流速，并在雍水影響時間內協助上游戧堤渡過進占困難區段；上游戧提合攏后，下游龍口尾隨跟進進占截流合攏，通過多戧堤相互按照設計落差分配比分散一定落差，雍高水位、改變流態、降低流速，使截流變得較為容易，風險進一步減小。優點能盡早提供砼防滲施工平臺，工期得到有效保證；采用多戧堤分散落差、降低流速，且右側戧堤協助變單向進占為雙向進占立堵截流，增加拋投強度，截流風險降低。缺點預進占工程量較大，且雙戧堤龍口同時進行，施工機械投入量較大，道路布置較為困難，施工干擾較大；截流特殊材料備料量大，且裝車、拋投等施工強度較高；理論計算煩瑣，流態變化復雜，分界點難以控制，上、下游戧堤具體分散落差值難以精確計算，僅能分析預估，下游戧堤進占具體數值寬度、超前量計算極為復雜，且下游戧堤需在高流速動水中進占合攏。312最終方案選擇經計算及分析比較，方案二與方案三作為選用方案，優先選用截流方案二，應急備用方案三。優先采用方案二，即先施工上、下游戧堤預進占（左岸預進占50M，右岸預進占120150M），縮窄原左岸河床導流，河床中部靠左岸形成65M龍口后，立即進行上、下游左、右側戧堤端頭裹頭（視戧提端頭流速實際大小情況，左側戧提裹頭可用大塊石、挑角法代替，右側則必須用鉛絲籠施工裹頭）及上游龍口河床護底，然后進行上游龍口戧堤進占截流合攏。截流過程中，上游龍口截流最困難區段（梯形斷面向倒三角形斷面過渡段）因受大落差及高流速影響，即使特殊料物也有可能無法滿足繼續拋投特殊料物進占前行，此時需考慮采用方案三作為應急預案，即上游戧堤龍口作為主導截流拋投點，通過存在一定距離的上、下游戧堤同時分散落差，降低龍口流速。要求下游戧堤龍口拋投材料進占，超前上游戧提一定距離，并滿足雍高兩戧堤中間水位高程，使上游戧堤龍口軸線處水流流態呈“淹沒流”，從而降低流速，然后在高水位、低流速情況下，高強度拋投特殊材料，使上游龍口截流困難區段一氣呵成的截斷水流，最后在靜水流中完成下游戧堤剩余龍口段進占截流合攏。313建議優化新增3道路根據一期工程完建情況及一期圍堰拆除料物就近堆存點位置，建議增加形成一條橫穿右岸上壩公路至縱向圍堰的通道（3路），以“手肘形”樣式從8閘墩放坡至縱向圍堰上。其優點主要有以下四點其一，截流期間使右側輔助拋投部分材料，間接變單戧單向立堵截流方式為上、下游雙戧（根據道路布置情況，從左至右，右側輔助）單向（或雙向）立堵截流方式，從而增加拋投強度；其二，截流期間一期上游橫向圍堰及下游尾水渠縱向圍堰（棧橋以上）已完成清挖，戧提貫通前無施工通道連通縱向圍堰與其他周邊區域，期間使縱向圍堰單獨孤立，右側人員、設備無法就位，所有施工項目不得不停工；其三，形成3施工通道后，可考慮將一期圍堰拆除有用料物（如大塊石、砼防滲墻拆除料等）直接堆放在縱向圍堰規劃料場內，或直接用于預進占及截流，減少棄料運距，且不至于因通道被挖斷后，不得已將部分機械空閑在縱堰上；其四，形成3通道后，可降低一期圍堰前期拆除工程量，緩解工期，后期利用該通道運輸圍堰棄料。32截流時段及截流標準截流時段選擇根據截流時段選擇原則，結合二期工程總體進度計劃及樞紐水文情況（尤其過渡期各月旬平均流量頻率計算成果表）合理選擇截流時間，盡量選擇枯水期小流量時段（但此時不一定選最小流量），經過咨詢業主、設計、監理等單位，最終確定在2008年10月下旬開始上、下游戧堤非龍口段預進占，11月底（初步計劃11月30日截流）進行戧堤截流合攏，具體時間可根據水文站水文預報及監測情況分析選擇后期小流量時間進行（如12月份中下旬）。根據截流時間（2008年11月底），采用該時段內一定頻率的某種特征流量值作為設計流量。根據類似工程經驗一般采用P510的頻率設計，本工程取頻率P10，查表13可得，截流設計流量為981M3/S，實際操作時可協調上游龔嘴、銅街子電站水庫調度、調控發電機組數目來改變上游河床來水流量，使其更有利于截流施工。33戧堤設計戧堤的布置位置及結構體型選擇原則需綜合考慮防滲墻施工平臺位置及拋投填筑工程量。將截流戧堤作為圍堰堰體的組成部分，確保戧堤在堰體內的位置有利于圍堰的滲透穩定，減少截流過程中堰體基礎覆蓋層的沖刷，并避免大塊體流失到防滲軸線范圍內，增加防滲墻施工難度。下游戧堤軸線基本與防滲墻中軸線一致（0194180），戧堤設計全長26449M（含一期縱向土石圍堰寬度），戧堤頂高程4205M（按擋水期設計擋水流量查下游流量及水位曲線，加一定安全超高值），底板平均高程4165M，戧堤頂寬11M（滿足兩輛車同時進占拋投），上、下游邊坡坡面坡比設計為115。上游戧堤軸線靠防滲軸線（0122460）的下游側（0099260），戧堤全長26120M（含一期縱向土石圍堰寬度），戧堤頂高程4215M（按下游固定水位推算上游戧堤河床水面線計算出雍高水位，加一定超高值），河床底板平均高程4165M，戧堤頂寬20M，上、下游坡面邊坡115；預進占戧堤作為截流過程中車輛的中轉場地，可以滿足23輛20T以上自卸汽車同時拋投的要求（至少雙車道）。另外，為盡早提供砼防滲墻施工操作平臺，將上游戧堤非龍口段圍堰全斷面預進占，即填筑到整個圍堰占壓寬度。331戧堤結構型式上游戧堤為盡早提供砼防滲墻施工操作平臺，上游非龍口段戧堤填筑至整個圍堰寬度，僅龍口截流段縮窄至標準斷面，減少龍口段拋投強度工程量。見下圖31；圖31上游圍堰戧堤非龍口段/龍口段截面型式下游戧堤下游戧堤非龍口預進占段與龍口截流段戧堤斷面型式保持一致，見圖32；圖32下游圍堰戧堤非龍口段/龍口段截面型式上上332戧堤頂高程戧堤頂高程的確定須結合擋水設計流量3970M3/S查表13流量水位曲線（4195M），并考慮一定超高值，結合砼防滲墻施工平臺高程及圍堰最終成型設計斷面型式綜合考慮確定頂高程。先計算確定出下游戧堤頂高程4205M（4195M10M），然后推算上游戧堤擋水雍高水位375M及擋水要求確定上游截流戧堤頂高程（41709375M42083M），取42150M，考慮后期一枯擋水五孔沖砂閘分流能力及防滲墻施工操作平臺，上游寬戧堤預進占期間將按照42470M進行控制，與戧提同步預進占（除截流龍口段外），最終將施工至4265M，后期再堆筑施工圍堰上部子堰至4290M。34截流水力學計算通過相關水力學計算理論知識推算龍口不同寬度時落差及流速，以此ZV作為選擇合理的截流方式、截流龍口段分區特性、截流材料粒徑及重量選擇，截流拋投材料備料等理論依據。341計算參考理論公式圍堰左右兩側預進占后，形成龍口，上游水位逐漸雍高，隨著龍口寬度的縮窄及拋石體的堆筑，龍口流量和沖砂閘泄水建筑物的分流量都在隨時間而變化，在截流所劃分的時段內，可近似按照恒定流計算。截流過程中，河道來水流量分四部分SRDGQQ其中河道來水流量（截流設計流量981M3/S）；龍口泄流量；分流建筑物沖砂閘泄流量；GD上游河床調蓄流量；戧堤滲流量；RQSQ為計算方便，上游河床調蓄流量，戧堤滲流量忽略不計，則RSDG342計算思路3421單戧單向立堵方式單戧單向立堵方式需按照寬頂堰公式進行計算，計算出230HGBMQN龍口不同口門寬度B上、下游水位，然后判斷流態，最后推求龍口軸線水深H、落差Z0、流速V及其他水力要素。3422雙戧單向立堵方式上、下游水位落差高，考慮雙戧堤截流，靠雙戧堤分散落差，使下游戧堤進占到一定距離，確保上游戧堤進占到最困難的時候，受到下游戧堤雍水使上游戧堤龍口軸線上水流為緩流，關鍵是上下戧堤進占配合計算和上戧堤困難時，下戧堤及時壅水為上戧“解危”的壅水時間計算。要充分發揮雙戧堤立堵截流的優越性，必須解決兩個問題落差的分配與控制問題。影響落差分配的因素很多，如截流河段的比降、護底條件及可靠性、兩個戧堤之間的距離及水下的復雜地形、兩個戧堤進占的速度配合、截流的總落差大小和兩個戧堤之間的岸坡條件及流態變化等。在選定一種落差分配方式后的上、下戧堤口門水力計算時，就應綜合考慮以上因素，從理論推導及現場觀測方面分析，落差的控制主要還是表現為上、下游戧堤口門寬度配合比上。下上B通過選用設計不同龍口落差比（小于10的數值）計算，截流龍口水力計算按照通過上、下游龍口流量相等（不考慮戧堤滲漏量）的相互關系，視龍口為梯形或倒三角形過水斷面的寬頂堰，用簡化的寬頂堰公式計算龍口泄流量。計算時水位由下游逐漸推至上游，下游水230HGMBQ位取截流設計流量相應水位，經下游龍口水位雍高，然后將下游龍口的上游水位作為上游龍口的下游水位（該水位即為兩龍口中間水位），由上游龍口水位雍高而推算龍口上游水位，并假設上游龍口上游水位與沖砂閘進口水位相等，最后以此次上游水位求出截流龍口泄流量及沖砂閘分流量。保證雙戧堤立堵截流效果優越于單戧立堵截流方式，需校核雙戧堤立堵截流的水力控制條件，并計算出下戧堤至少需要進占多少米與雍水時間，才能使下戧堤的上游水位達到某一特征值，使上戧堤龍口軸線處水流形成淹沒流，降低上游戧堤截流難度。3423圖解法單戧單向截流方式計算過程較為簡單，視下游水位為定值（41709M），推算上游水位即可求得相關水力要素，下面以備用方案雙戧單向立堵計算為例，下圖為水力計算圖解法計算模型圖33計算模型示意圖圖解法計算步驟單戧單向截流方式計算模型及計算過程較為簡單，只需通過固定戧堤下游水位，然后通過相關水力計算推算戧堤上游水位，繪制沖砂閘分流量、龍口泄流量及上游水位曲線簇，從而計算其他水力要素。雙戧雙向截流方式計算較復雜，可簡單分為兩個單戧堤進行計算，具體如下計算上、下游龍口不同寬度的泄水曲線假設上、下游龍口寬度，下游水位取截流設計流量相應的水1,0NBN位，按照擬定的落差分配比（1/41/2最為理想，本例按05設計計算）推算兩戧堤龍口中間水位（下游戧堤龍口上游水位），并繪制上游水位兩戧堤龍口中間水位流量關系曲線；繪制右岸泄洪沖砂閘聯合分流泄流曲線；將上游龍口泄水曲線及沖砂閘泄流曲線組合為聯合泄流曲線，按截流設計流量，求出不同龍口寬度的泄流量及相應的上游水位；由上游龍口分流量及上游水位計算其龍口水力學指標；按上游水位兩戧堤龍口中間水位流量關系曲線查得兩戧堤龍口中間水位，并以此水位及龍口分流量計算下游龍口水力學指標。圖34聯合泄流曲線簇表31二期工程截流單戧堤立堵水力指標計算比較匯總表表32二期工程上/下游截流雙戧堤立堵水力指標計算比較匯總表（僅供參考）35龍口位置及寬度B選擇按照單戧單向立堵方式進占時，根據龍口位置及寬度選擇標準選擇龍口寬度B為65M，平均速度405M/S，龍口分流量為40744M3/S；按照雙戧單向立堵方式選擇時，截流采用上、下游戧堤同時拋投進占，上游作為主導截流戧堤，下游尾隨進占（但需高強度拋投，超前上游戧堤進占一個特征值后停止）。通過下游龍口攔蓄上游龍口來水雍高兩龍口中間水位，待下游戧堤進占到一定數值后，使中間水位逐漸雍高到一定水位后（滿足淹沒出流條件或）使上游龍口形成淹沒水流。龍口寬度仍為08HHSHK25165M，此時上游龍口平均流速405M/S，下游龍口平均流速402M/S，流量40744M3/S，具體請參見二期工程圍堰上、下游戧堤龍口布置示意圖。36龍口段分區及材料選擇361材料粒徑及重量選擇根據截流合龍過程中的水力條件變化情況，各區拋投料物塊體粒徑按該區段可能出現的最不利水力條件計算，參照國內類似工程實際經驗，結合本標施工機械及拋投技術條件確定。由伊茲巴什公式推導可得；其中K值按照查司特芬遜公式曲線表221VRGDS2COS2TG圖選取，一般取K090；石料容重26T/M3；水容重10T/M3；SR混凝土榪槎體重量公式63DG式中混凝土容重，取24T/M3；SR混凝土榪槎體折算為球體直徑M，按上述伊茲巴什公式計算；D束窄龍口軸線斷面最大平均流速M/S；其他同上；V按最大流速472M/S進行計算得G470T,本工程設計砼榪槎體重量約525T，若實際施工時不滿足施工穩定，則需要考慮將多個（兩個或三個）預制砼榪槎體串接起來一起形成榪槎體串體同時拋投。表33上游龍口段單戧堤截流分區及材料粒徑計算表（單戧單向進占）表34上/下游雙戧堤龍口段截流分區及材料粒徑計算表（雙戧雙向進占）362龍口施工區段劃分及拋投料物數量截流戧堤龍口均從左岸向右岸單向立堵進占，為便于施工時控制拋投材料，根據合龍過程中不同龍口寬度的流速、落差等水力學指標，單戧單向進占時VZ將龍口劃分為三個施工區段，上游戧堤龍口區段劃分及拋投料物數量如下圖35及表35（上、下游戧堤均按單戧單向進占方式進行備料，滿足單戧和雙戧單向進占，現場實際實施時可根據理論計算量分批次加工）。第一區段龍口寬65M35M，龍口平均流速441M/S，落差300M。拋投材料為直徑04M以下石碴，直徑04M08M石料、鉛絲石籠和砼榪槎體；第二區段龍口寬35M15M，龍口平均流速472M/S，落差353M。拋投材料為直徑04M以下石碴，直徑04M11M石料、鉛絲石籠和砼榪槎體；第三區段龍口寬15M0M，龍口平均流速427M/S，落差375M。拋投材料為直徑04M以下石碴，直徑04M09M石料、鉛絲石籠和砼榪槎體。表35上游戧堤龍口拋投材料數量表（按單戧單向進占計算）圖35上游圍堰截流龍口分區示意圖（單戧單向進占）同理可得若采用雙戧堤時下游龍口截流分區及材料備料情況，詳見下圖36及表36表36下游戧堤龍口拋投材料數量表（若采用雙戧單向進占）圖36下游戧堤龍口截流分區示意圖（若雙戧單向進占）37截流材料及備料龍口段根據河床原始斷面計算出的凈拋投材料總量單戧單向進占時設計拋投量7813M3，儲備量13944M3；如按雙戧單向進占時（未計入流失量及河床覆蓋層沖刷量）設計拋投量11777M3，儲備量20683M3。龍口拋投料物石碴（D04M）、大石料（D04M08M）、超大塊石料（D08M11M）、鉛絲籠、砼榪槎體按富裕系數17備用，護底及裹頭鉛絲石籠按富裕系數15備用，材料量見下表砼榪槎體備料621M3（其中含護底270M3），鉛絲石籠備料3415M3（其中含裹頭防護2752M3），大石料（D04M08M）、大石料（D08M11M）單戧單向進占時備料總計12891M3,雙戧單向進占時需儲備19629M3。（儲備料直接堆存于王壩子碴場內或有用料場）。表36龍口段截流材料備料表38截流施工381截流場地規劃3811規劃原則考慮石料來源、戧堤區段材料、場地平整和臨時施工道路等輔助工程量、鉛絲石籠加工及砼榪槎體預制方法及堆放位置等因素，盡量將戧堤龍口段拋投的大石料、鉛絲石籠及砼榪槎體堆放在距截流戧堤較近的場地，以縮短合攏時拋投車輛的運距、減少機械投入量，提高堤頭進占拋投強度；并且規劃的料場后期可用于主體工程施工材料臨時堆放點或加工堆放點，增強其使用功能，避免重復經濟投入，減少施工成本。3812場地規劃有用料場規劃截流料物除石渣料直接從王壩子渣場取料外，其它特殊截流料物均堆存在備料場內，初步考慮全部堆存在左岸（靠業主辦公樓外一線），具體位置根據現場實際地形選取，將準備的特殊截流料物（主要指大石04M11M）按照不同尺寸大小、重量、材源等分門別類進行堆放，并預留出施工通道，便于后期截流期間機械吊裝、挖運、運輸等。現場臨時備料場布置因河床左岸地形寬闊、交通便利，所以在左岸上、下游2公路附近區域各設一個截流臨時備料場，上游布置在2公路有用料堆場內，下游布置在下游圍堰頭2公路旁（靠業主辦公樓處）。一期圍堰拆除有用料規劃一期圍堰拆除料物滿足條件的材料（部分砂卵石、砼防滲墻爆破拆除有用料），抗沖刷能力強，滿足戧堤預進占的砂礫石或砂卵石和大直徑爆破碎砼塊直接堆存在原一期縱向土石圍堰上或建議上游圍堰提前寬戧堤進占，直接作為臨時堆存點（但不得干擾一期圍堰拆除及截流拋投運輸通道），該部位的堆存料部分料用于戧堤右岸預進占材料，特殊直徑材料可用于截流龍口不同分區特殊材料。鉛絲籠加工場地規劃根據圍堰體所需要的鉛絲籠工程量及占地面積大小在現場選取，初步考慮在河床左岸靠業主辦公樓外河邊空曠場地內臨時堆料場（需預留上、下游戧堤預進占及截流行車通道），將卵石成堆堆放，然后組織人員編制鉛絲籠（2施工營地鋼筋廠內），并在臨時堆存料場內砂卵石裝籠，成品整齊碼放在成品料區。砼預制廠規劃砼預制廠初步考慮布置在左岸上游王壩子碴場內，主要用于堆放截流期間特殊材料砼榪槎體預制及堆放（5486M2）、上、下游圍堰加高培厚砼預制體加工及堆放（544655M2）、后期泄洪閘壩頂交通橋預制梁預制及堆放空間（5180M2）等，MAX（5486M2、544655M2、5180M2）5486M2，便于施工規劃，最終占地規劃面積取6000M2，其中僅加工場地及臨建設施場地需用C15素砼找平（可考慮分期找平），厚度控制在1520CM，確保場坪平整，保證砼預制塊及梁、板澆筑質量及成型效果，堆碼場地可用推土機或裝載機推平整修、碾壓，滿足場地平整。具體規劃形式及位置選擇請參見二期圍堰截流總布置平面示意圖。382料源規劃一期工程施工主要以砂卵石開挖為主，石塊塊石開挖量較小、且塊度小、重量輕、抗沖刷能力弱，表面光滑，自穩能力差，部分普通塊石并不能滿足截流拋投或戧堤進占穩定性，水流沖刷流失嚴重，甚至影響截流成功。經工程量計算，截流期間大塊石（D04M）需求量較多，且附近區域難以找到大量成品料，大部分需要人工開采或從外工地其他棄料場遠距離運輸大直徑石料、編制鉛絲籠、預制特殊、異形預制件。為確保截流一次性成功，減少特殊料物備料量備料及降低施工成本，特殊料物料源初步從以下幾點考慮一期圍堰拆除料滿足（但預計利用率較低）戧堤提前預進占料可直接作為上、下游戧堤右岸預進占拋投材料，多余料物預留部分堆存在就近有用料場內，作為后期圍堰閉氣或加高、培厚材料；提前組織策劃，安排人員收集施工區域附近大塊石，并分類集中堆放，組織人員編制鉛絲籠備料，預制特殊預制件（砼榪槎體及砼預制件）；一期工程臨建設施（如砼集水池、房屋、網格梁等）拆除廢棄塊石集中堆放在現場臨時堆放點；對一期圍堰拆除料（主要指防滲墻塑性砼及導向槽、鋼筋籠等）進行篩分，挑選出大塊石、鋼筋籠等分類集中堆放；根據上述材料準備量及總需求量，推求剩余需求量，策劃就近開山取料（已經策劃在右岸沫江堰內山山體內削峰取料）、或從其他棄碴場遠距離運輸大直徑塊石（如銅街子電站附近棄料）；表36上、下游圍堰戧堤施工工程量計算表表37附近區域取料特性表序號儲料場儲量（M3）利用量（M3）備注1一期上游圍堰拆除料11萬2一期上游圍堰靠河便道拆除料4萬55萬用于右岸上游戧堤預進占序號儲料場儲量（M3）利用量（M3）備注3一期下游圍堰拆除料7萬1萬用于下游戧堤預進占4王壩子碴場60萬6萬左岸上、下游戧堤進占及截流5一期縱向圍堰拆除料13萬25萬用于截流及龍口段圍堰加寬加高383截流道路布置截流施工道路布置考慮與圍堰填筑施工道路相結合，并盡量利用場內現有施工道路，因截流施工運輸車輛噸位大、數量多、車次流量大，故要求主要截流道路路基夯實堅固，路面平整，寬度滿足車流量要求，各施工道路特見下表。表38截流施工道路布置特性表編號路面寬度M路面結構型式最大縱坡道路用途備注1路10泥結石6右岸施工主干道接下游交通橋至壩頂，已建2路10泥結石6左岸截流運輸主要道路接左岸備料場（王壩子碴場）至左岸上下游圍堰，已建3路10砼泥結石10一期上下游圍堰拆除期間，至縱向圍堰主要道路壩頂永久公路，接1路至一期縱向圍堰，在8閘墩與縱向圍堰間墊石碴形成“手肘形”道路至縱向圍堰，自建4路10泥結石6