高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法
2023-10-17 20:55:14 3
專利名稱：高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法
技術領域：
本發明所屬技術領域為水電工程導截流施工領域，特別涉及一種高水力學指標下 窄戧截流進佔合龍的施工方法。
背景技術：
隨著水電開發條件的越來越惡劣，受地形、施工場面、施工導流等諸多因素限制， 特別引水式水電站，其首部工程施工工期為非控制性項目，大部分採用枯期圍堰擋水，基坑 施工，汛期圍堰過水方案，因此圍堰體型較薄，導流常採用單洞導流，分流條件不理想，在難 以採用寬戧或雙戧、多戧進佔截流合龍時，只有採用窄戧截流進佔合龍，但在大流量、流速 高、流態複雜、峽谷地段、高強度、深水中、場地狹窄及在施工區域無儲料場、安全隱患突出 的條件下使截流得以順利實施，截流難度大，怎樣在這些情況下實現安全順利合流，目前並 沒有好的方法。
發明內容
本發明公開了一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，該方法在分流 條件惡劣，龍口流態複雜，無法按常規方法實施截流合龍的情況下，使大江順利截流合龍。為了實現這個目的，本發明的採用的技術方案為，一種高水力學指標下窄戧截流 進佔合龍的施工方法，在部分築成但尚未合龍的截流大壩上，加寬截流龍口進佔窄戧段向 上遊部分，該加寬部分當作潛堰用以分散落差以改善龍口流態、減少單寬功率、降低勢能。其中，進佔窄戧段加寬部分還兼做上遊凸拋特殊材料專用道路，加大拋填強度。接著選取部分重量較大石塊，用鋼繩串接，以3 4塊石為一小串，再將小串串接 為每串60t以上的長塊石串，將長塊石串其中一部分從窄戧段加寬處橫向拋入，再將剩下 部分順龍口方向拋入，起到錨樁作用。同時，由於在龍口水力學指標較高且流態複雜區域，截流向前推進困難，在進佔過 程中必須增設消能措施，採用大塊石、特大塊石、塊石串和加長加重塊石串上挑角凸拋進 佔，上挑角凸拋按100 60°方向進行實驗，最後選定45°左右上挑角凸拋兼消能式進佔 得以在複雜高水力學區域向前推進，也是截流成功的關鍵技術之一。最後，在龍口水力學指標較高且流態複雜區域，此階段戧提下遊角流速最大，截流 向前推進困難，且容易發生塌提等安全事故，因此在上遊凸拋挑角進佔的同時，在戧提下遊 角，不但要有跟進進佔的措施，而且確保戧提安全，經實驗與分析用鋼絲繩把鋼筋石籠連成 長串，用推土機從提頭推趕鋼筋石籠串從下遊平拋壓腳，類似趕羊，以確保戧提穩定和截流 向前推進，中部採用摻合料跟進補齊填築的措施，這樣不但確保進佔進度、戧提安全、而且 合理使用料源較為經濟。採用本發明，在大流量、流速高、流態複雜、峽谷地段、高強度、深水中、場地狹窄及 在施工區域無儲料場、安全隱患突出的條件下，使截流順利實施。且改進拋填工藝，得以使 龍口流態複雜高水力學指標區域安全、快速進佔截流，且減少拋填物流失量，減少大塊石等特殊材料衝集到防滲牆軸線，確保後續圍堰防滲牆施工進度，節約了工程成本。由於大江提 前截流，且達到了理想效果，從而確保主體工程施工進度和工程安全度汛，拓寬高水力學指 標窄截流施工應用範圍，取得了較好的社會效益。
圖1為本發明戧提截流龍口分區示意圖；圖2為採用本發明施工示意圖。
具體實施例方式為了使本發明更容易被理解，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做更詳細說 明。截流設計關鍵要素研究受地形、施工場面、施工導流等諸多因素限制，某二級水電 站大江截流在高水力學指標的情況下，只能採用窄戧單戧、單向進佔截流進佔合龍，為保證 大江能順利截流合龍，需先對截流施工進行水工模型實驗，同時根據實際邊界條件對截流 關鍵要素展開研究，鑑於模型實驗的局限性，不能完全模擬實際地形、施工布置、拋填技術、 現場水文條件，而施工邊界等在不斷變化中，存在諸多不確定因素，加之試驗拋投材料與實 際施工拋投材料在工藝上存在差異，模型縮尺的影響以及局部動床的模擬與原型河段的相 似性等，都直接影響拋投材料截流時的穩定性，考慮到工程重要戰略地位和截流難度，特別 是在分流條件差，龍口水力條件極為複雜，且與理論計算差別較大時，必須採用的截流關鍵 技術，結合工程截流的特點和模型試驗從截流設計主要要素和截流關鍵技術進行研究。參閱圖1，截流實施措施的具體步驟為a.對龍口段科學分區劃分為四區，以模型試驗參數為指導，經驗計算覆核，數學 幾何仿真模型模擬河床坡降對拋填物各質點進行受力分析，對龍口各區科學的確定備料系 數和備料粒徑，如龍1區採用1. 5的備料係數，龍2區前半部和龍4區採用1. 6的備料係數， 龍2區後半部和龍3區水力學指標高，採用1. 8的備料係數。截流進佔分區及拋填設計根 據龍口水力學指標，將龍口分為四區共50. OOm長，編號分別為龍1、龍2、龍3和龍4，每區寬 度分別為 10m、10m、IOm 禾P 20m。龍1區(B = 50-40m)龍口最大流速4. 28m/s，拋投含大石20%以上石渣和一般
石渣；龍2區前半段(B = 40-35m)龍口最大平均流速6. 49m/s，在上挑角拋投大石、特 大石，跟進拋投含大石20%以上石渣；龍2區後半段和龍3區(B = 35-20m)試驗測定在進佔25米時最大流速7. 37m/ s發生在此階段，主要發生在開始進入三角形斷面處。此階段為施工困難區段，雖模型試驗 拋投大石就能截流，但考慮到不利因素準備總重20T特大塊石串、鋼筋石籠串和混凝土四 面體串等特殊拋投料在戧提上下遊角凸拋進佔，中間跟進拋投大塊石和含大石20%以上的石渣。龍4區流速逐漸下降，此時水位壅高，龍口水流收縮較大，流量及流速有較大回 落，落差卻有較大的增長，合龍終落差4. 59m。繼續拋投特大塊石料、鋼筋石籠和含大石 20%以上石渣，加大拋投強度使龍口儘快合龍。
截流實際流量大於746m3/S ；截流實際落差4. 6m ；實際最大流速-J. 4m/s。b.因地制宜科學的備料粒徑設計特殊拋填材料根據模型實驗最大粒徑為5t的 摻合料均能順利合龍，但通過經驗計算和數學仿真模型試驗分析，考慮到龍口河床底部水 力坡降大，衝刷嚴重，單寬功率增大，高速水流衝擊作用下，拋填料穩定性差，模型實驗難以 真實反映其實際受力特點，5. Ot大粒徑特殊材料是滿足不了要求的，導流洞按設計工況下 分流，經驗計算與分析15t以上特殊材料才能穩定，確定特殊拋填料單重不小於20t。c.制定科學快速進佔措施在提頭採用8%坡度下壓進行拋投，同時控制戧提頂 面高出水面0. 8 1. 5m左右的安全措施，拋投料出水面後即採用石渣加高，並用級配較好 的石渣料進行鋪築，形成良好進佔路面以提高進佔速度，在拋投過程中，視提頭邊坡穩定情 況，自卸汽車將塊石儘量直接拋入水中，同時對卸在提頭前沿上的塊石及大塊石串用推土 機推入水中。d.制定科學的實施方案根據場地的實際情況制定右岸預進佔35m，鋼筋石籠裹 頭，大孤石拋入深槽局部護底，進佔合龍採用左岸為主，右岸拋填特殊材料為輔的措施。在 左堰頭科學合理布置設備，對設備編組編隊，設拋投區、編組區，待令區，龍1、龍2區可同時 三列運輸汽車同時有序拋填進佔，龍3、龍4區四列運輸汽車同時有序拋填進佔。e.實施演練以指導施工在龍1區和龍2區進行截流演練，並取得一系列參數指 導施工，同時確定是否啟動截流關鍵技術。f.道路優化布置由於唯一備料場距戧提5km，必須結合已有公路修築滿足高拋 填強度的上提施工道路，通過優化設計，形成截流進料運輸環型路。g.結合施工道路設中轉料場在左岸環行道路路設中轉料場，導流洞開挖洞渣直 接卸在該部位，為預進佔和龍1區填築料，截流施工時作為環形施工道路基礎，不但優化了 道路布置，而且可節約成本。參閱圖2，同時由於分流條件差，水力學指標高、龍口流態極為複雜，上述b步驟實 施截流難以順利完成，因此在部分築成但尚未合龍的截流大壩上，加寬截流龍口進佔窄戧 段向上遊部分，該加寬部分2當作潛堰用以分散落差以改善龍口流態、減少單寬功率、降低 勢能。其中，進佔窄戧段加寬部分2還兼做上遊凸拋特殊材料專用道路，加大拋填強度。接著選取部分重量較大石塊，用鋼繩串接，以3 4塊石為一小串，再將小串串接為每串60t以上的長塊石串3，將長塊石串3其中一部分從窄戧段加寬處橫向拋入，再將剩 下部分順龍口方向拋入，起到錨樁作用。同時，由於在龍口水力學指標較高且流態複雜區域，截流向前推進困難，在進佔過 程中必須增設消能措施1，採用大塊石、特大塊石、塊石串和加長加重塊石串上挑角凸拋進 佔，上挑角凸拋按100 60°方向進行實驗，最後選定45°左右上挑角凸拋兼消能式進佔 得以在複雜高水力學區域向前推進，也是截流成功的關鍵技術之一。最後，在龍口水力學指標較高且流態複雜區域，此階段戧提下遊角流速最大，截流 向前推進困難，且容易發生塌提等安全事故，因此在上遊凸拋挑角進佔的同時，在戧提下遊 角，不但要有跟進進佔的措施，而且確保戧提安全，經實驗與分析用鋼絲繩把鋼筋石籠連成 長串，用推土機從提頭推趕鋼筋石籠串從下遊平拋壓腳，類似趕羊，以確保戧提穩定和截流 向前推進，中部採用摻合料跟進補齊填築的措施，這樣不但確保進佔進度、戧提安全、而且合理使用料源較為經濟。
本發明在具體實踐中達到了理想效果，確保了主體工程施工進度和工程安全度 汛，拓寬了高水力學指標窄截流施工應用範圍，取得了較好的社會效益。
權利要求
一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，在部分築成但尚未合龍的截流大壩上，其特徵在於加寬截流龍口進佔窄戧段向上遊部分，該加寬部分當作潛堰用以分散落差以改善龍口流態、減少單寬功率、降低勢能。
2.根據權利要求1所述一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，其特徵在 於所述進佔窄戧段加寬部分還兼做上遊凸拋特殊材料專用道路，加大拋填強度。
3.根據權利要求1所述一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，其特徵在 於該方法還包括選取部分重量較大石塊，用鋼繩串接，以3 4塊石為一小串，再將小串串 接為每串60t以上的長塊石串，將長塊石串其中一部分從窄戧段加寬處橫向拋入，再將剩 下部分順龍口方向拋入，起到錨樁作用。
4.根據權利要求3所述一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，其特徵在 於該方法還包括消能式進佔這一步驟。
5.根據權利要求4所述一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，其特徵在 於所述消能式進佔為採用大塊石、特大塊石、塊石串和加長加重塊石串上挑角凸拋進佔， 上挑角凸拋為100 60°。
6.根據權利要求5所述一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，其特徵在 於所述上挑腳為45°。
7.根據權利要求4所述一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，其特徵在 於該方法還包括在龍口水力學指標較高且流態複雜區域，在戧提下遊將串接好的鋼筋石 籠串從下遊平拋壓腳，中部採用摻合料跟進補齊填築。
全文摘要
本發明公開了一種高水力學指標下窄戧截流進佔合龍的施工方法，該方法通過對窄戧堤的設計關鍵要素研究、制定相應實施措施、實施截流關鍵技術，從而使得在大流量、流速高、流態複雜、峽谷地段、高強度、深水中、場地狹窄及在施工區域無儲料場、安全隱患突出、截流難度大的情況下實現安全順利合流。確保了主體工程施工進度和工程安全度汛，拓寬了高水力學指標窄截流施工應用範圍，節約了工程成本，取得了良好的社會效應。
文檔編號E02B7/04GK101845804SQ20101017870
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月20日 優先權日2010年5月20日
發明者任俊友, 常明雲, 舒向東, 趙玉 申請人:中國水利水電第五工程局有限公司