任务1.3 截流方法
【引例1.3】某水电站工程位于新疆维吾尔自治区呼图壁县西南，电站装机容量95MW，该工程导截流及上游围堰施工有以下特点。
（1）戗堤“合龙”时壅水过高。因围堰轴线处河床高程为1148.22m，导流洞进口底板高程为1160.00m。故在截流时，戗堤前水位壅高约12m才具备分流条件。经计算分析，戗堤合龙时龙口水流流速大（3.08m/s），上、下游落差大（6.37m）。
（2）上游围堰堰基渗水、排水量大。在戗堤“合龙”时，龙口需抛投大量块石，因块石间空隙大，势必在龙口处渗漏水较多。为确保上游围堰填筑施工质量（上游围堰为坝体一部分），需加大上游围堰基础渗水、排水工作，为上游围堰填筑提供旱地作业条件。
（3）上游围堰施工场地过小。依据设计图纸，上游围堰上游坡脚与戗堤下游坡脚相接，造成上游围堰施工场地过小，且不利于戗堤后排水坑槽布置。
（4）上游围堰沥青心墙混凝土需在冬季施工。根据合同节点工期要求，2010年9月份实现截流施工后，需要完成戗堤压实、闭气、基坑抽排水、上游围堰基础开挖、上游围堰高程1166.50m以下的砂砾料填筑及高喷板墙等施工作业，最快也需两个多月，即到2010年11月底完成上述工作。随后进行上游围堰高程1166.50m以上堰体填筑及沥青心墙混凝土防渗体施工，此时已进入冬季（合同技术条款文件要求，沥青心墙施工外界最低温度不低于5℃），给堰体沥青心墙混凝土施工带来诸多不便。
【思考】
（1）为什么要截流?
（2）截流的方式有哪几种?各有什么优缺点?
（3）截流的注意事项有哪些?
1.3.1 截流概述
当泄水建筑物完成时，抓住有利时机，迅速实现围堰合龙，迫使水流经泄水建筑物下泄，称为截流。
截流工程是指在泄水建筑物接近完工时，即以进占方式自两岸或一岸建筑戗堤（作为围堰的一部分）形成龙口，并将龙口防护起来，待其他泄水建筑物完工以后，在有利时机，全力以最短时间将龙口堵住，截断河流。接着在围堰迎水面投抛防渗材料闭气，水即全部经泄水道下泄。在闭气同时，为使围堰能挡住当时可能出现的洪水，必须立即加高培厚围堰，使之迅速达到相应设计水位的高程以上。
截流工程是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度。如失败了，就可能使进度推迟一年。截流工程的难易程度取决于河道流量、泄水条件；龙口的落差、流速、地形地质条件；材料供应情况及施工方法、施工设备等因素。因此事先必须经过充分的分析研究，采取适当措施，才能保证截流施工中争取主动，顺利完成截流任务。
河道截流工程在我国已有千年以上的历史。在黄河防汛、海塘工程和灌溉工程上积累了丰富的经验，如利用捆厢帚、柴石枕、柴土枕、杩杈、排桩填帚截流，不仅施工方便速度快，而且就地取材，因地制宜，经济适用。新中国成立后，我国水利建设发展很快，江淮平原和黄河流域的不少截流堵口、导流堰工程多是采用这些传统方法完成的。此外，还广泛采用了高度机械化投块料截流的方法。
选择截流方式应充分分析水力学参数、施工条件和难度、抛投物数量和性质，并进行技术经济比较。截流方法包括以下几种。
（1）单戗立堵截流。简单易行，辅助设备少，较经济，适用于截流落差不超过3.5m，但龙口水流能量相对较大，流速较高，需制备较多的重大抛投物料。
（2）双戗和多戗立堵截流。可分担总落差，改善截流难度，适用于截流落差大于3.5m。
（3）建造浮桥或栈桥平堵截流。水力学条件相对较好，但造价高，技术复杂，一般不常选用。
（4）定向爆破截流、建闸截流等。只有在条件特殊、充分论证后方宜选用。
1.3.2 投抛块料截流施工方法
投抛块料截流是目前国内外最常用的截流方法，适用于各种情况，特别适用于大流量、大落差的河道上的截流。该法是在龙口投抛石块或人工块体（混凝土方块、混凝土四面体、铅丝笼、竹笼、柳石枕、串石等）堵截水流，迫使河水经导流建筑物下泄。采用投抛块料截流，按不同的投抛合龙方法，截流可分为立堵、平堵、混合堵三种方法。
1.立堵法
先在河床的一侧或两侧向河床中填筑截流戗堤，逐步缩窄河床，即进占；当河床束窄到一定的过水断面时即行停止（这个断面称为龙口），对河床及龙口戗堤端部进行防冲加固（护底及裹头）；然后掌握时机封堵龙口，使戗堤合龙；最后为了解决戗堤的漏水，必须即时在戗堤迎水面设置防渗设施（闭气），如图1.22所示。整个截流过程包括进占、护底及裹头、合龙和闭气等项工作。截流之后，对戗堤加高培厚即修成围堰。
图1.22 立堵法截流
1—截流戗堤；2—龙口
2.平堵法
如图1.23所示，平堵法截流是沿整个龙口宽度全线抛投，抛投料堆筑体全面上升，直至露出水面。为此，合龙前必须在龙口架设浮桥。由于它是沿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，需要的单个抛投材料重量也较轻，抛投强度较大，施工速度较快，但有碍通航。
图1.23 平堵法截流
3.混合堵
混合堵是指立堵结合平堵的方法。在截流设计时，可根据具体情况采用立堵与平堵相结合的截流方法，如先用立堵法进占，然后在龙口小范围内用平堵法截流；或先用船抛土石材料平堵法进占，然后再用立堵法截流。用得比较多的是首先从龙口两端下料保护戗堤头部，同时进行护底工程并抬高龙口底槛高程到一定高度，最后用立堵截断河流。平堵可以采用船抛，然后用汽车立堵截流。
1.3.3 爆破截流施工方法
1.定向爆破截流
如果坝址处于峡谷地区，而且岩石坚硬，交通不便，岸坡陡峻，缺乏运输设备时，可利用定向爆破截流。我国碧口水电站的截流就利用左岸陡峻岸坡设计设置了三个药包，一次定向爆破成功，堆筑方量6800m3，堆积高度平均10m，封堵了预留的20m宽龙口，有效抛掷率为68%。
2.预制混凝土爆破体截流
为了在合龙关键时刻瞬间抛入龙口大量材料封闭龙口，除了用定向爆破岩石外，还可在河床上预先浇筑巨大的混凝土块体，合龙时将其支撑体用爆破法炸断，使块体落入水中，将龙口封闭。我国三门峡神门岛泄水道的合龙就曾利用此法抛投45.6m3大型混凝土块。苏联的哥洛夫电站瞬时抛投750m3的混凝土墙。刚果的构达枢纽，爆破重达2.8万t混凝土块，尺寸为45m×21.5m×18m，形状与岩石河床断面相适应。
应当指出，采用爆破截流，虽然可以利用瞬时的巨大抛投强度截断水流，但因瞬间抛投强度很大，材料入水时会产生很大的挤压波，巨大的波浪可能使已修好的戗堤遭到破坏，并会造成下游河道瞬时断流。此外，定向爆破岩石时，还需校核个别飞石距离，空气冲击波和地震的安全影响距离。
1.3.4 下闸截流施工方法
人工泄水道的截流，常在泄水道中预先修建闸墩，最后采用下闸截流。天然河道中，有条件时也可设截流闸，最后下闸截流，三门峡鬼门河泄流道就曾采用这种方式，下闸时最大落差达7.08m，历时30余小时；神门岛泄水道也曾考虑下闸截流，但闸墩在汛期被冲倒，后来改为管柱拦石栅截流。
除以上方法外，还有一些特殊的截流合龙方法，如木笼、钢板桩、草土、杩搓堰截流、埽工截流、水力冲填法截流等。
综上所述，截流方式虽多，但通常多采用立堵、平堵或混合堵截流方式。截流设计中，应充分考虑影响截流方式选择的条件，拟定几种可行的截流方式，通过对水文气象条件、地形地质条件、综合利用条件、设备供应条件、经济指标等进行全面分析，经技术比较选定最优方案。
【引例分析】根据［引例1.3］，由于工程导流洞底板高程较高（1160.00m），而对应戗堤位置河床水位为1154.00m，故在截流时，戗堤前水位壅高6m才具备分流条件，因此截流落差大，增加了截流的难度，但9月截流流量小，可适当降低截流难度，因此截流方式选用单戗单向立堵方式截流。
上游截流戗堤选在距上游围堰轴线210m上游处，此处河床在枯水期宽约53.0m，河床水位在1154.00m以下，戗堤顶宽20.0m，上游坡比为1∶1.5，下游坡比为1∶1.5，沿戗堤进占方向坡度为1∶1.5。上游围堰截流戗堤轴线长210m，初拟龙口宽为30m。
截流前采取左、右岸戗堤预进占。截流采用单戗堤立堵法，戗堤预进占自左、右两岸双向同时进占，截流龙口设于主河床偏右岸。