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是否采用立平堵截流方式,需根据水利工程施工的具体条件确定。一个重要的原则是,立平堵的综合难度应该小于单独平堵或单独立堵的综合难度,否则不宜采用立平堵法截流。
多瑙河上捷德普—铁门(Jerdap—Iron Gate)水电站采用立平堵方式截流,戗堤全长249.5米,其中立堵进占149.5米,其余100米在栈桥上抛投,平堵截流。立堵段截流时流量为3600立方米每秒,平堵段截流时流量为3250立方米每秒,截流最大落差3.72米,最大流速7.15米每秒,抛投的最大块体是25吨混凝土四脚体。在平堵段截流前,为了造成河床粗糙条件,抛筑了粗块石槛,这对降低龙口流速,减少抛投材料流失起到良好作用。
在施工导流中,截断原河床水流,最终把河水引向导流泄水建筑物下泄,在河床中全面开展主体建筑物的施工,就是截流。截流施工的程序包括戗堤进占——龙口加固——合龙——闭气,截流以后,还需对戗堤进行加高培厚,修成围堰。截流的基本方法主要包括立堵法截流和平堵法截流。
立堵法截流:将截流材料从龙口的一端或从两端向中间抛投进占,逐步束窄龙口,直至全部拦断。立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥,准备工作比较简单,费用较低。但截流时龙口的单宽流量较大,出现的最大流速较高,而且流速分布很不均匀,需用单个重量较大的截流材料。截流时工作前线狭窄,抛投强度受到限制,施工进度受到影响。立堵法截流适用于:大流量、高落差、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软基河床只要护底措施得当,采用立堵法截流也同样有效。
平堵法截流:沿戗堤轴线,在龙口处设置浮桥或栈桥,用自卸汽车沿龙口全线均匀地抛投戗堤材料,逐层上升,直至戗堤露出水面。平堵法截流龙口的单宽流量较小,出现的最大流速较低,且流速分布比较均匀,截流材料单个重量也小,截流时工作前线长,抛投强度较大,施工速度较快。但在通航河道上,龙口的浮桥或栈桥会碍航。平堵法截流通常适用于在软基河床上。
截流设计首先应该根据施工条件,充分研究两种方法对截流工作的影响,通过试验研究和分析比较来选定。有的工程亦有先用立堵法进占,而后在小范围龙口内用平堵法截流,这就称为立平堵法。严格说来平堵法都是先以立堵进占开始,而后平堵,类似立平堵法,不过立平堵法的龙口较窄。
降低水利工程立堵截流施工难度的有效措施
截流施工在水利工程建设中的重要性是不言而喻的,是保证施工质量、工期的关键环节,必须引起足够的重视。而立堵截流是目前世界水利工程施工中应用最为广泛的施工方法,如何采取有效措施,降低立堵截流施工的难度,这值得水利工程建设者们深入探讨和研究。
单戗立堵截流在黄丰水电站施工中的应用
以黄丰水电站为例,详细介绍了黄丰水电站截流施工方案、施工过程,说明截流最终落差在3 m左右、龙口流速6~7 m/s左右的截流工程,只要采取可靠技术措施,配备足够的大型施工机械,现场施工组织得力,单戗立堵截流方式是较为经济合适的施工方式。
平堵截流是在沿戗堤轴线的龙口架设浮桥或固定栈桥,或利用缆机等其他跨河设备,全线均匀抛投块石、混凝土块体等材料形成戗堤,逐层水平上升,直到戗堤露出水面。平堵法截流龙口的单宽流量较小,出现的最大流速较低,且流速分布比较均匀,截流材料单个重量也小,截流时工作前线长,抛投强度较大,施工速度较快。但在通航河道上,龙口的浮桥或栈桥会碍航。平堵法截流通常适用于在软基河床上。与立堵截流相比,平堵截流抛投工作面大,水力条件较好,但准备工作量大,需架桥,造价高,已较少采用。
20世纪30年代,苏联学者C.B伊兹巴什提出有指导意义的平堵截流理论,使平堵截流在苏联和一些国家逐渐兴起。平堵截流过程中,随龙口流速与单宽流量的变化,抛投同一粒径石料,戗堤将形成不同的轮廓。抛投初期,龙口流速小,戗堤形成近似等腰三角形断面。随着堆石体高度的迅速增加,流速与单宽水流量有所增长,落差显著增大,这时戗堤升高速度减缓,部分块石开始从坡面上滑动,戗堤形成近似梯形断面。继续抛投,块石将沿斜坡下滚,直至稳定在戗堤下游侧,此时堆石体缓慢升高,而沿宽度方向迅速扩展,戗堤顶面形成陡坡段。由于戗堤顶部溢流量逐渐减小,故戗堤向下游面的扩展也逐渐停止,此时,戗堤开始迅速升高,戗堤顶部露山水面,即最后合龙的轮廓。实际截流过程中,随着流速的增长,抛投粒径逐渐加大,戗堤只出现近似三角形断面和梯形断面。
截流过程中的落差约为最大落差的一半时,是平堵截流最困难的时刻,这时全龙口相应流速最大,为使堆石体均匀上升,抛投强度很大,抛投工作十分紧张。
平堵截流过程中,随龙口流速与单宽流量的变化,抛投同一粒径的石料,戗堤将形成不同的轮廓。抛投初期,龙口流速小,戗堤形成近似等腰三角形断面。随着堆石体高度的迅速增加,流速与单宽水流量有所增长,落差显著增大,这时,戗堤升高速度减缓,部分块石开始从坡面上滑动,戗堤形成近似梯形断面。继续抛投,块石将沿斜坡下滚,直至稳定在戗堤下游侧,此时堆石体缓慢升高,而沿宽度方向迅速扩展,戗堤顶面形成陡坡段。由于戗堤顶部溢流量逐渐减小,故戗堤向下游面的扩展也逐渐停止。此时,戗堤开始迅速升高,戗堤顶部露出水面,即最后合龙的轮廓。在合龙之前,一定要在龙口的上方架设浮桥。由于是沿着龙口全宽均匀平层抛投,所以其单宽流量较小,出现的流速也较小,进而需要的单抛投材料的重量也相对较轻,但是,抛投的强度要大,施工的速度也要加快,并且,在施工的过程中,要禁止两侧的船只由此通行。
在施工导流中,截断原河床水流,把河水引向导流泄水建筑物下泄所采用的工程措施就是截流。截流实际上是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。截流施工技术要求高、难度大。截流施工的程序:戗堤进占→龙口加固→合龙→闭气。 截流以后,还需对戗堤进行加高培厚,修成围堰。