5 施工阶段优化调整
5.1 截流时段和截流标准选择
根据黄河上游河段水文特性和玛尔挡水电站施工准备阶段的实际情况,截流时间调整为2013年11月下旬进行,但截流标准采用P=20%不变。经水力学计算分析,11月下旬截流平均流量为372m3/s,对应的戗堤前最高水位为3096.70m。10月20日军功站实测坝址径流量为463m3/s,11月20日实测坝址径流量为295m3/s。于是业主决定实施主河床上游围堰截流,承包商于2013年11月20日开始进占,2013年11月26日开始合龙,此时戗堤前堰址水位略低于截流所选定的标准,至11月28日完成围堰合龙,合龙历时72h一次性截流成功。
5.2 戗堤优化调整
(1)将戗堤位置由围堰轴线下游侧调整到围堰轴线上游侧,即将戗堤轴线位置调整布置在围堰轴线的上游侧79.25m处,使戗堤成为上游围堰堰体的组成部分。调整后的截流戗堤顶长约104.50m,戗堤顶高程为3098.00m,戗堤顶宽调整为20m,戗堤按梯形断面设计,迎水面坡比为1∶1.5,背水面坡比为1∶1.5,调整后堤长增加约20m,戗堤顶部高程降低7m,戗堤顶宽减少10m,工程量减少一半以上。
(2)设计单位曾考虑利用左岸过坝交通洞下叉洞唯一交通条件,采用从左岸向右岸进占的单戗堤立堵截流方式,但因上游围堰位于峡谷之中,两岸陡峻,场地狭小,作业困难,抛投强度受到制约。如果龙口布置于围堰下游侧,受河床自然坡降较大影响,特殊材料准备量需要增加一倍以上,应急处理措施也发挥不了效力,截流安全风险显存,故研究确定作进一步优化调整。
(3)鉴于截流之前导流洞进口的0号施工支洞已经形成的有利条件,截流可以利用0号施工支洞与左岸低线过坝交通洞的下叉洞修筑道路,形成物资、截流材料的循环道路。同时提供为截流准备的特殊材料堆放场地,缩短了运输距离,保证了抛投强度,可为截流创造有利条件。
5.3 截流戗堤断面尺寸与龙口位置
戗堤总长104.5m,从左岸预进占,龙口留在右岸,龙口宽度设为70m。根据合龙过程中不同宽度龙口的流速、落差及单宽能量等水力学指标,龙口段进占共划分为三个区,以便于施工时控制抛投材料及采用适当的抛投技术。
Ⅰ区龙口宽度从70m进占至50m,进占长度20m,龙口流速先逐步增大后再逐步减小,50~60m龙口时流速达到最大值,该区是龙口进占最困难段、流速最大、水力指标最高、抛投强度最高的区段;Ⅱ区抛投龙口宽度从50m进占至20m,进占长度30m,龙口流速由4.46m/s减小至3.37m/s;随着水位升高,导流洞的分流能力逐步加大,Ⅲ区抛投龙口宽度从20m进占至合龙,龙口流速由3.37m/s迅速减小至0m/s,水下的三角堰已逐渐变窄,水深也逐渐变浅,戗堤稳定性好转,抛投难度随即消失。
5.4 截流施工
玛尔挡水电站右岸无施工道路,故采用单向立堵法进行截流。左岸仅布置了一条0号交通洞至截流戗堤顶部3098.00m高程,截流只能由左岸向右岸进占。截流之前,利用0号施工支洞洞口形成回车平台,由左岸向右岸进占。在进占过程中,当左岸戗堤进占至龙口部位时利用钢筋笼对龙口进行裹头防护,保证预进占堤头填料的稳定,避免在龙口合龙施工时因裹头坍塌造成人员、设备的损伤。
在上游围堰戗堤沿线填筑备料平台施工时,需控制围堰轴线两侧5m范围内填料的粒径,尽可能采用粒径小于40cm的石渣料,避免大块料的集中及特大石的出现,以降低后续围堰防渗墙施工难度,保证防渗墙施工质量。
综上所述,截流方式采用上游围堰单向立堵法进占正确,同时截流设计中的关键选择了合适的截流时段以及根据实际地形选择合适的戗堤位置。从时间上看,11月下旬与10月底完成截流,截流完成时间虽然晚了近1个月,但围堰完工时间并没有因此滞后。
实施阶段调整为11月下旬截流,降低了戗堤顶部高程,大幅减少了特殊材料的用量,同时降低了截流的难度。如果按原计划时间截流,戗堤顶部高程要比调整方案高7m,两者相比较:一是戗堤工程量要增加一倍以上;二是围堰合龙时特殊材料备用量也要增加;三是黄河10月下旬径流量远高于11月下旬径流量,鉴于河床自然坡降较大,预计围堰合龙时困难不小,因而截流风险不可低估。