專利名稱：高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)樗姽こ虒?dǎo)截流施工領(lǐng)域，特別涉及一種高水力學(xué)指標(biāo)下 窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法。
背景技術(shù)：
隨著水電開發(fā)條件的越來越惡劣，受地形、施工場面、施工導(dǎo)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(xiàng)目，大部分采用枯期圍堰擋水，基坑 施工，汛期圍堰過水方案，因此圍堰體型較薄，導(dǎo)流常采用單洞導(dǎo)流，分流條件不理想，在難 以采用寬戧或雙戧、多戧進(jìn)占截流合龍時(shí)，只有采用窄戧截流進(jìn)占合龍，但在大流量、流速 高、流態(tài)復(fù)雜、峽谷地段、高強(qiáng)度、深水中、場地狹窄及在施工區(qū)域無儲(chǔ)料場、安全隱患突出 的條件下使截流得以順利實(shí)施，截流難度大，怎樣在這些情況下實(shí)現(xiàn)安全順利合流，目前并 沒有好的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，該方法在分流 條件惡劣，龍口流態(tài)復(fù)雜，無法按常規(guī)方法實(shí)施截流合龍的情況下，使大江順利截流合龍。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明的采用的技術(shù)方案為，一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流 進(jìn)占合龍的施工方法，在部分筑成但尚未合龍的截流大壩上，加寬截流龍口進(jìn)占窄戧段向 上游部分，該加寬部分當(dāng)作潛堰用以分散落差以改善龍口流態(tài)、減少單寬功率、降低勢能。其中，進(jìn)占窄戧段加寬部分還兼做上游凸拋特殊材料專用道路，加大拋填強(qiáng)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(shí)，由于在龍口水力學(xué)指標(biāo)較高且流態(tài)復(fù)雜區(qū)域，截流向前推進(jìn)困難，在進(jìn)占過 程中必須增設(shè)消能措施，采用大塊石、特大塊石、塊石串和加長加重塊石串上挑角凸拋進(jìn) 占，上挑角凸拋按100 60°方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后選定45°左右上挑角凸拋兼消能式進(jìn)占 得以在復(fù)雜高水力學(xué)區(qū)域向前推進(jìn)，也是截流成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。最后，在龍口水力學(xué)指標(biāo)較高且流態(tài)復(fù)雜區(qū)域，此階段戧提下游角流速最大，截流 向前推進(jìn)困難，且容易發(fā)生塌提等安全事故，因此在上游凸拋挑角進(jìn)占的同時(shí)，在戧提下游 角，不但要有跟進(jìn)進(jìn)占的措施，而且確保戧提安全，經(jīng)實(shí)驗(yàn)與分析用鋼絲繩把鋼筋石籠連成 長串，用推土機(jī)從提頭推趕鋼筋石籠串從下游平拋壓腳，類似趕羊，以確保戧提穩(wěn)定和截流 向前推進(jìn)，中部采用摻合料跟進(jìn)補(bǔ)齊填筑的措施，這樣不但確保進(jìn)占進(jìn)度、戧提安全、而且 合理使用料源較為經(jīng)濟(jì)。采用本發(fā)明，在大流量、流速高、流態(tài)復(fù)雜、峽谷地段、高強(qiáng)度、深水中、場地狹窄及 在施工區(qū)域無儲(chǔ)料場、安全隱患突出的條件下，使截流順利實(shí)施。且改進(jìn)拋填工藝，得以使 龍口流態(tài)復(fù)雜高水力學(xué)指標(biāo)區(qū)域安全、快速進(jìn)占截流，且減少拋填物流失量，減少大塊石等特殊材料沖集到防滲墻軸線，確保后續(xù)圍堰防滲墻施工進(jìn)度，節(jié)約了工程成本。由于大江提 前截流，且達(dá)到了理想效果，從而確保主體工程施工進(jìn)度和工程安全度汛，拓寬高水力學(xué)指 標(biāo)窄截流施工應(yīng)用范圍，取得了較好的社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明戧提截流龍口分區(qū)示意圖；圖2為采用本發(fā)明施工示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明更容易被理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做更詳細(xì)說 明。截流設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素研究受地形、施工場面、施工導(dǎo)流等諸多因素限制，某二級水電 站大江截流在高水力學(xué)指標(biāo)的情況下，只能采用窄戧單戧、單向進(jìn)占截流進(jìn)占合龍，為保證 大江能順利截流合龍，需先對截流施工進(jìn)行水工模型實(shí)驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際邊界條件對截流 關(guān)鍵要素展開研究，鑒于模型實(shí)驗(yàn)的局限性，不能完全模擬實(shí)際地形、施工布置、拋填技術(shù)、 現(xiàn)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(yàn)拋投材料與實(shí) 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(dòng)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(shí)的穩(wěn)定性，考慮到工程重要戰(zhàn)略地位和截流難度，特別 是在分流條件差，龍口水力條件極為復(fù)雜，且與理論計(jì)算差別較大時(shí)，必須采用的截流關(guān)鍵 技術(shù)，結(jié)合工程截流的特點(diǎn)和模型試驗(yàn)從截流設(shè)計(jì)主要要素和截流關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。參閱圖1，截流實(shí)施措施的具體步驟為a.對龍口段科學(xué)分區(qū)劃分為四區(qū)，以模型試驗(yàn)參數(shù)為指導(dǎo)，經(jīng)驗(yàn)計(jì)算復(fù)核，數(shù)學(xué) 幾何仿真模型模擬河床坡降對拋填物各質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析，對龍口各區(qū)科學(xué)的確定備料系 數(shù)和備料粒徑，如龍1區(qū)采用1. 5的備料系數(shù)，龍2區(qū)前半部和龍4區(qū)采用1. 6的備料系數(shù)， 龍2區(qū)后半部和龍3區(qū)水力學(xué)指標(biāo)高，采用1. 8的備料系數(shù)。截流進(jìn)占分區(qū)及拋填設(shè)計(jì)根 據(jù)龍口水力學(xué)指標(biāo)，將龍口分為四區(qū)共50. OOm長，編號分別為龍1、龍2、龍3和龍4，每區(qū)寬 度分別為 10m、10m、IOm 禾P 20m。龍1區(qū)(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(qū)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(jìn)拋投含大石20%以上石渣；龍2區(qū)后半段和龍3區(qū)(B = 35-20m)試驗(yàn)測定在進(jìn)占25米時(shí)最大流速7. 37m/ s發(fā)生在此階段，主要發(fā)生在開始進(jìn)入三角形斷面處。此階段為施工困難區(qū)段，雖模型試驗(yàn) 拋投大石就能截流，但考慮到不利因素準(zhǔn)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游角凸拋進(jìn)占，中間跟進(jìn)拋投大塊石和含大石20%以上的石渣。龍4區(qū)流速逐漸下降，此時(shí)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(xù)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(qiáng)度使龍口盡快合龍。
截流實(shí)際流量大于746m3/S ；截流實(shí)際落差4. 6m ；實(shí)際最大流速-J. 4m/s。b.因地制宜科學(xué)的備料粒徑設(shè)計(jì)特殊拋填材料根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)最大粒徑為5t的 摻合料均能順利合龍，但通過經(jīng)驗(yàn)計(jì)算和數(shù)學(xué)仿真模型試驗(yàn)分析，考慮到龍口河床底部水 力坡降大，沖刷嚴(yán)重，單寬功率增大，高速水流沖擊作用下，拋填料穩(wěn)定性差，模型實(shí)驗(yàn)難以 真實(shí)反映其實(shí)際受力特點(diǎn)，5. Ot大粒徑特殊材料是滿足不了要求的，導(dǎo)流洞按設(shè)計(jì)工況下 分流，經(jīng)驗(yàn)計(jì)算與分析15t以上特殊材料才能穩(wěn)定，確定特殊拋填料單重不小于20t。c.制定科學(xué)快速進(jìn)占措施在提頭采用8%坡度下壓進(jìn)行拋投，同時(shí)控制戧提頂 面高出水面0. 8 1. 5m左右的安全措施，拋投料出水面后即采用石渣加高，并用級配較好 的石渣料進(jìn)行鋪筑，形成良好進(jìn)占路面以提高進(jìn)占速度，在拋投過程中，視提頭邊坡穩(wěn)定情 況，自卸汽車將塊石盡量直接拋入水中，同時(shí)對卸在提頭前沿上的塊石及大塊石串用推土 機(jī)推入水中。d.制定科學(xué)的實(shí)施方案根據(jù)場地的實(shí)際情況制定右岸預(yù)進(jìn)占35m，鋼筋石籠裹 頭，大孤石拋入深槽局部護(hù)底，進(jìn)占合龍采用左岸為主，右岸拋填特殊材料為輔的措施。在 左堰頭科學(xué)合理布置設(shè)備，對設(shè)備編組編隊(duì)，設(shè)拋投區(qū)、編組區(qū)，待令區(qū)，龍1、龍2區(qū)可同時(shí) 三列運(yùn)輸汽車同時(shí)有序拋填進(jìn)占，龍3、龍4區(qū)四列運(yùn)輸汽車同時(shí)有序拋填進(jìn)占。e.實(shí)施演練以指導(dǎo)施工在龍1區(qū)和龍2區(qū)進(jìn)行截流演練，并取得一系列參數(shù)指 導(dǎo)施工，同時(shí)確定是否啟動(dòng)截流關(guān)鍵技術(shù)。f.道路優(yōu)化布置由于唯一備料場距戧提5km，必須結(jié)合已有公路修筑滿足高拋 填強(qiáng)度的上提施工道路，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成截流進(jìn)料運(yùn)輸環(huán)型路。g.結(jié)合施工道路設(shè)中轉(zhuǎn)料場在左岸環(huán)行道路路設(shè)中轉(zhuǎn)料場，導(dǎo)流洞開挖洞渣直 接卸在該部位，為預(yù)進(jìn)占和龍1區(qū)填筑料，截流施工時(shí)作為環(huán)形施工道路基礎(chǔ)，不但優(yōu)化了 道路布置，而且可節(jié)約成本。參閱圖2，同時(shí)由于分流條件差，水力學(xué)指標(biāo)高、龍口流態(tài)極為復(fù)雜，上述b步驟實(shí) 施截流難以順利完成，因此在部分筑成但尚未合龍的截流大壩上，加寬截流龍口進(jìn)占窄戧 段向上游部分，該加寬部分2當(dāng)作潛堰用以分散落差以改善龍口流態(tài)、減少單寬功率、降低 勢能。其中，進(jìn)占窄戧段加寬部分2還兼做上游凸拋特殊材料專用道路，加大拋填強(qiáng)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(shí)，由于在龍口水力學(xué)指標(biāo)較高且流態(tài)復(fù)雜區(qū)域，截流向前推進(jìn)困難，在進(jìn)占過 程中必須增設(shè)消能措施1，采用大塊石、特大塊石、塊石串和加長加重塊石串上挑角凸拋進(jìn) 占，上挑角凸拋按100 60°方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后選定45°左右上挑角凸拋兼消能式進(jìn)占 得以在復(fù)雜高水力學(xué)區(qū)域向前推進(jìn)，也是截流成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。最后，在龍口水力學(xué)指標(biāo)較高且流態(tài)復(fù)雜區(qū)域，此階段戧提下游角流速最大，截流 向前推進(jìn)困難，且容易發(fā)生塌提等安全事故，因此在上游凸拋挑角進(jìn)占的同時(shí)，在戧提下游 角，不但要有跟進(jìn)進(jìn)占的措施，而且確保戧提安全，經(jīng)實(shí)驗(yàn)與分析用鋼絲繩把鋼筋石籠連成 長串，用推土機(jī)從提頭推趕鋼筋石籠串從下游平拋壓腳，類似趕羊，以確保戧提穩(wěn)定和截流 向前推進(jìn)，中部采用摻合料跟進(jìn)補(bǔ)齊填筑的措施，這樣不但確保進(jìn)占進(jìn)度、戧提安全、而且合理使用料源較為經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明在具體實(shí)踐中達(dá)到了理想效果，確保了主體工程施工進(jìn)度和工程安全度 汛，拓寬了高水力學(xué)指標(biāo)窄截流施工應(yīng)用范圍，取得了較好的社會(huì)效益。
權(quán)利要求
一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，在部分筑成但尚未合龍的截流大壩上，其特征在于加寬截流龍口進(jìn)占窄戧段向上游部分，該加寬部分當(dāng)作潛堰用以分散落差以改善龍口流態(tài)、減少單寬功率、降低勢能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，其特征在 于所述進(jìn)占窄戧段加寬部分還兼做上游凸拋特殊材料專用道路，加大拋填強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，其特征在 于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(jù)權(quán)利要求3所述一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，其特征在 于該方法還包括消能式進(jìn)占這一步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，其特征在 于所述消能式進(jìn)占為采用大塊石、特大塊石、塊石串和加長加重塊石串上挑角凸拋進(jìn)占， 上挑角凸拋為100 60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，其特征在 于所述上挑腳為45°。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，其特征在 于該方法還包括在龍口水力學(xué)指標(biāo)較高且流態(tài)復(fù)雜區(qū)域，在戧提下游將串接好的鋼筋石 籠串從下游平拋壓腳，中部采用摻合料跟進(jìn)補(bǔ)齊填筑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高水力學(xué)指標(biāo)下窄戧截流進(jìn)占合龍的施工方法，該方法通過對窄戧堤的設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素研究、制定相應(yīng)實(shí)施措施、實(shí)施截流關(guān)鍵技術(shù)，從而使得在大流量、流速高、流態(tài)復(fù)雜、峽谷地段、高強(qiáng)度、深水中、場地狹窄及在施工區(qū)域無儲(chǔ)料場、安全隱患突出、截流難度大的情況下實(shí)現(xiàn)安全順利合流。確保了主體工程施工進(jìn)度和工程安全度汛，拓寬了高水力學(xué)指標(biāo)窄截流施工應(yīng)用范圍，節(jié)約了工程成本，取得了良好的社會(huì)效應(yīng)。
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(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者任俊友, 常明云, 舒向東, 趙玉 申請人:中國水利水電第五工程局有限公司