劉曉博，宋 洋，陳 濤

（中國人民武裝警察部隊水電第三總隊，610036，成都）

拉洛水利樞紐截流拋投材料計算分析

劉曉博，宋 洋，陳 濤

（中國人民武裝警察部隊水電第三總隊，610036，成都）

截流；拋投材料；粒徑；尺寸；數量；拉洛水利樞紐

截流是水利工程施工的重要環(huán)節(jié)，確定截流拋投材料的尺寸和數量是截流中的關鍵問題。合理計算拋投材料數量、尺寸、拋投時機有關參數，并在施工過程中根據水流變化及時計算調整拋投材料，對整個截流具有十分重要的指導意義。

一、拉洛水利樞紐截流基本情況

根據拉洛水利樞紐截流計算成果，龍口合龍時上游水位為4 268.64 m（Q＝45 m3/s），考慮安全超高，確定龍口進占堤頂高程4 269.2 m。根據設計要求，為保證戧堤不受洪水漫溢和沖刷，截流戧堤上游堰體填料應及時跟進填筑，在防滲墻施工平臺上游側15 m寬度填筑至4 269.2 m高程，并在圍堰上游側增加1 m高擋水子堰，子堰后期水位回落后拆除。戧堤斷面形式為梯形，上、下游坡比均為1∶1.5；主河床高程約為4 258.3 m，進占時戧堤填筑高約10.4 m；子堰底寬7 m，頂寬3 m，高1 m，上下游坡比均為1∶2。

左、右岸非龍口進占時，將戧堤與上游圍堰一起填筑，進占時戧堤頂4 269.2 m高程，填筑寬度達40 m以上；龍口進占時，戧堤寬度按9m控制。

本工程非龍口段進占分別自左、右岸同時向河道中間進占，預計左岸非龍口段進占180 m，右岸非龍口段進占90 m，預留龍口寬30 m，龍口布置于靠近右岸側。

截流流量Q＝45 m3/s時，截流戧堤龍口合龍后，上游水位約為4 268.76 m，龍口最大平均流速為3.73 m/s，龍口最大流速（戧堤軸線水面上）約為5.60 m/s，相應于龍口寬30 m；龍口最大單寬功率68.42（t·m）/（s·m），截流最終總龍口落差為10.71 m。

二、拋投材料計算

1.截流材料選擇及尺寸確定

根據截流合龍過程中的水力條件變化情況，各區(qū)拋投料物塊體粒徑按該區(qū)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，結合施工機械及拋投技術條件確定。

截流塊石粒徑計算：

式中，d為截流塊石化引為球體的直徑，m；v為束窄龍口最大流速，m/s；K為綜合穩(wěn)定系數；γs為塊石容重，2.6t/m3，混凝土塊取2.4t/m3；γ為水容重，1.0t/m3。

上述公式對于單個拋投塊體及群體拋投料分別取不同K值，單個塊體（立堵）K值取0.86，群體拋投混合料（立堵）K值取0.93。

由龍口合龍水力計算得到的龍口流速，分別計算龍口不同寬度拋投的塊石粒徑。龍口流速45m3/s，戧堤高程4 269 m，戧堤頂寬12 m，龍口寬度取30 m。各流速對應的拋投材料最大粒徑計算成果見表1。

表1 龍口段合龍拋投材料匯總

2.截流材料數量確定

立堵截流按設計斷面計算工程量，計算公式：

式中，W為戧堤體積，m3；為龍口平均寬度，m；Ω為戧堤斷面面積，m2。

計算得截流期間各種材料拋投用量見表2。

根據現場施工條件及對當地開挖材料狀況的了解，宜選用石渣料（＜30 cm）、塊石料（30～70 cm）、特殊料（＞70 cm）作為截流拋投材料。石渣料主要采用現場邊坡開挖石渣料及砂礫石料，塊石料自壩肩爆破開挖料進行分選，特殊料為現場制備混凝土預制塊和鋼筋石籠。特殊料的尺寸特性見表3，特殊料拋投用量見表4。

3.不同粒徑材料數量拋投規(guī)劃

根據截流水力學計算成果表，隨著龍口寬度的變化相應拋投材料粒徑和數量有變化。本工程將龍口合龍過程寬度和高度劃分區(qū)段，按分區(qū)最大流速來計算所需材料粒徑和數量（見圖1、圖2）。

表2 截流戧堤進占及龍口合龍拋投材料

表3 截流特殊料拋投材料尺寸特性

表4 截流特殊料拋投材料用量

圖1 龍口縱斷面拋填圖

圖2 戧堤龍口橫斷面

拋投材料分為3個區(qū)層，Ⅰ層4 265 m以下，主要拋投塊石料和預制塊體以及鋼筋石籠混合以石渣料，視水流和拋投體穩(wěn)定情況，在龍口下游側拋填大塊物料，上游側填石渣料。根據水位庫容關系曲線，在11小時內完成4 265 m以下拋填，則龍口合龍，拋填量為4 608 m3（含Ⅰ層3 744 m3和Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-6、Ⅱ-7共864 m3），拋投強度410 m3/h。Ⅱ層為4 265～4 268 m，拋填石渣料和砂礫石，拋填量1 476 m3，可在4小時內填完。Ⅲ層4268～4269m，拋填石渣料和砂礫石，拋填量560m3，可在2小時內填完。

三、結語

通過拉洛工程截流實際情況來看，截流過程中的實際材料使用情況和上述計算基本吻合，但仍存在以下問題需要改進：

①備料量計算過于保守，所用的塊石和石渣混合料在拋投過程中流失率較小，按30%計算流失量偏大，根據用料情況，實際流失率約15%。

②戧堤滲透流量和上游河槽調蓄流量導致截流設計拋投料粒徑偏大。因此對截流戧堤的滲漏量和上游調蓄流量進行計算,為截流水力計算提供參考,對促進江河截流施工組織設計經濟、合理、高效等方面具有重要的意義。

[1]肖煥雄.施工水力學[M].北京：水利電力出版社，1992.

[2]水利水電施工組織設計手冊[M].北京：中國水利水電出版社，1996.

責任編輯 張瑜洪

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1000-1123（2016）20-0058-02

2016-10-18

劉曉博，工程師。