3.2 截流

3.2.1 截流设计

截流，即在流水中抛填石渣、块石、石笼、预制混凝土块等截流物料构筑戗堤截断河道水流，同时迫使河水改道从已建分流建筑物下泄。截流设计一般包括截流时段及截流流量的选择、截流戗堤轴线和灰口位置、截流方式的选择等。

3.2.1.1 截流时段与截流流量

（1）截流时段的选择应根据枢纽工程施工控制性进度计划或总进度计划决定，选择截流时段应遵循以下原则。

1）尽可能在河道枯水期较小流量时截流，但必须全面考虑河道水文特性和截流应完成的各项控制工程量，合理使用枯水期。

2）截流时段的选择应考虑围堰施工工期，确保围堰安全度汛。大流量河道围堰工程量较大，为满足围堰施工工期要求，宜将河道截流时间选择在枯水期前段，但需要研究落实分流建筑物施工方案。

3）对于有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道，应全面兼顾这些要求，尽量使截流对河道综合利用的影响最小。

4）有冰冻河流，一般不在流冰期截流，避免截流和闭气工作复杂化，如特殊情况必须在流冰期截流时应有充分论证，并有周密的安全措施。

（2）截流设计流量的选择。截流设计流量根据河流水文特性及施工条件进行选择，一般按频率法确定，根据已选定的截流时段，可选用截流期5~10年一遇的月或旬平均流量。截流前应根据水文气象预报资料，择机截流。具体选择时，应注意以下几点。

1）截流时间选在枯水期的不同时段，其设计流量的重现期应有所不同。选在汛后退水期或稳定枯水期，其重现期可取短一些，如5~10年一遇；选在汛前迎水期，重现期可取长一些，如10~20年一遇。

2）除了频率法以外，也有不少工程采用实测资料分析法。当水文资料系列较长，河道水文特性稳定时，这种方法可应用。至于预报法，一般不能在截流设计中应用，但在截流前夕有可能根据预报流量适当修改设计。

3.2.1.2 截流戗堤轴线和龙口位置

（1）戗堤轴线位置选择。通常截流戗堤是土石围堰的一部分，应结合围堰结构型式和围堰布置统一考虑。单戗截流的戗堤可布置在上游围堰或下游围堰中非防渗体的位置。如果戗堤靠近防渗体，在二者之间应留足闭气料或过渡带的厚度，同时应防止合龙时的流失料进入防渗体部位，以免在防渗体底部形成集中漏水通道。为了形成良好的分流条件，有利于围堰迅速闭气并进行基坑抽水，使截流前后的围堰施工强度尽量均衡，一般将单戗堤布置在上游围堰内较有利。

当采用双戗和多戗截流时，为了使各条戗堤均能分担一定落差，戗堤间距需要满足一定要求。通常双戗和多戗截流的戗堤分别布置在上、下游围堰内，个别工程采用多戗截流时，也有将戗堤布置在基坑范围内，此时，所增加的戗堤填筑和拆除工作量，应能有减少的分流建筑物工程量来抵偿。

在采用土石围堰的一般情况下，均将截流戗堤布置在围堰范围内。如果围堰所在处的地质、地形条件不利于布置戗堤和龙口，而戗堤工程量又很小，则可能将截流戗堤布置在围堰以外。

平堵截流戗堤轴线的位置，应考虑便于抛石桥的架设。

选择戗堤轴线位置还必须与龙口位置选择相结合。

（2）选择龙口位置时，应着重考虑地质、地形条件及水力条件。从地质条件来看，龙口应尽量选在河床抗冲刷能力强的地方，如基岩裸露或覆盖层较薄处，这样可避免合龙过程中的过大冲刷，防止戗堤突然塌方失事。从地形条件来看，龙口河床不宜有顺流向陡坡和深坑。如果龙口能选在底部基岩面粗糙、参差不齐的地方，则有利于抛投料的稳定。另外，龙口周围应有比较宽阔的场地，离料场和特殊截流材料堆场的距离近，便于布置交通道路和组织高强度施工。对于有通航要求的河流，预留龙口一般布置在深槽主航道外，有利于合龙前的通航。无通航要求的河流，龙口也可选在浅滩上，此时分流条件有利，合龙段的戗堤高度也较小。但应注意，进口处可能产生强烈的侧向水流对戗堤前沿抛投料的稳定不利。由龙口下泄的折冲水流常伴随有强烈漩涡和急流驻波，可能造成下游河床和河岸的冲刷。

（3）龙口宽度主要根据水力计算而定，对于通航河流，决定龙口宽度时应着重考虑通航要求，对于无通航要求的河流，主要考虑戗堤与进占所使用的材料及合龙工程量的大小。

3.2.1.3 截流方式的选择

截流方式分为戗堤法截流和无戗堤法截流两种。戗堤法截流主要有立堵、平堵及混合截流；无戗堤法截流主要有建闸截流、定向爆破、浮运结构截流等。

（1）立堵截流是指利用自卸汽车配合推土机等机械设备，由河床一岸向另一岸，或由两岸向河床中间抛投各种物料形成戗堤，逐步进占束窄过水断面，直至合龙截断水流。

在相同的分流条件下，立堵合龙过程中所出现的最大流速比平堵大，因此所需要的材料粒径也较大。同时水流分离线附近造成紊流，易造成河床冲刷。因此立堵截流对河床护底的要求比平堵法高，也就是说，立堵法适用于岩基或覆盖层较薄的岩基河床。在立堵截流过程中，抛投材料是沿戗堤前缘边坡滚动或滑动至河底稳定的。因此，除了采用一般块石和混凝土四面体、立方体外，尚可采用铅丝笼、梢捆、废弃的预制构件等长条状截流材料，使沿长边顺流方向，既可增加材料的抗冲稳定性能，又容易使材料沿端部边坡滚入水中。

立堵具有施工简单、快速经济和干扰小等优点，且目前大容量装载、运输机械设备的普遍使用，使得抛投施工强度及块体粒径大小已不是制约因素，单戗立堵截流被优先考虑使用。

（2）平堵截流是将物料沿截流戗堤轴线均匀地抛入水中，使戗堤均衡上升，最终抛出水面封堵河流。平堵截流过程中龙口宽度未缩窄，单宽流量在戗堤升高过程中逐步减小，水力学条件良好，抛投物料粒径小。但平堵截流通常要在龙口处设置浮桥或栈桥，或利用跨河设备等，准备工作量大，造价昂贵。

（3）混合截流方式。

1）立平堵。为了充分发挥平堵水力学条件较好的优点，同时又降低架桥的费用，有的工程采用先立堵，后在栈桥上平堵的方式。

2）平立堵。对于软基河床，单纯立堵易造成河床冲刷，采用先平抛护底，再立堵合龙，平抛多利用驳船进行。

（4）其他截流方式。对于两岸陡峻、最终落差较大的峡谷，可采用定向爆破法截流；也可采用在岸边预制大体积混凝土块爆破截流。此时，除了对爆破技术需论证外，尚应论证大量物料突然入水时所激起的涌浪对戗堤或永久建筑物的危害以及河道突然断流对下游的影响。

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。

3.2.2 截流施工

截流时段一般安排在汛后枯水时段，截流标准一般采用截流时段重现期5~10年的月或旬平均流量。

3.2.2.1 截流备料

截流备料，涉及因素很多，至今，对截流备料数量尚无统一方法和计算公式计算，主要按戗堤设计断面计算的戗堤体积和水工模型试验量，再凭借施工实践经验增加一定裕量。这一裕量主要与抛投材料流失、覆盖层冲刷以及备料堆存和运输损耗等因素有关。截流是工程建设进程中一个重要转折，国内外大中型工程截流备料大多立足于有备无患、万无一失来考虑。实施后，备料数量一般达到实际抛投用量的1.5~2倍。不少工程备料剩余过多，多因实际截流流量小于设计流量所致，另外还有戗堤实际断面小于设计断面，实际抛投流失量、覆盖层冲刷量减少等原因。考虑到立堵截流水力条件的复杂性以及设计施工经验的积累，备料增加的裕量控制在设计断面工程量的50%以内，较为合适。

3.2.2.2 截流施工布置

（1）截流施工布置，应根据截流施工方案，在绘有枢纽建筑物的地形图上，统筹安排各项施工临时设施的平面位置，主要包括：①坝区内供应、加工截流抛投物料的有关设施;②截流抛投材料的运输路线;③截流材料储存、转运场地;④供电、供水、供风和通信等设施;⑤现场施工指挥管理系统;⑥各种生产设施及占用场地;⑦其他设施。

（2）截流施工布置原则。

1）满足施工总体布置和总进度计划的要求。

2）运输线路的布置应满足运输量和运输强度的要求，注意充分发挥运输效率。

3）生产、生活设施的布置必须适应截流工程规模和施工现场情况，应充分利用已形成场地，并应遵循有利施工、方便生活的原则。

4）遵守国家环保法律法规，文明施工。

3.2.2.3 截流施工机械设备

（1）截流抛投强度计算。月工作按25d计，日工作按20h计，台班工作小时按8h计。

施工强度不均匀系数K：非龙口段施工日抛投强度不均匀系数取1.3；龙口段施工日抛投强度不均匀系数取2.0。

（2）非龙口段施工机械设备确定。截流戗堤非龙口段进占填筑与土石围堰水下填筑类似，主要施工机械为自卸汽车和推土机，以及装料用的挖掘机及装载机等。

（3）龙口段施工机械设备确定。截流戗堤龙口段合龙施工抛投不均衡性突出，主要施工机械有自卸汽车、挖掘机等。机械台班产量可按施工定额，并参照国内大中型水利水电工程截流实践资料通过分析拟定。

3.2.2.4 截流戗堤施工

（1）截流戗堤进占方式。截流戗堤进占，在一定的抛投材料和水力学条件下，选用合理的进占抛投方式，可以减少物料的流失。常用的进占抛投方式有全断面推进法和凸出上挑角进占法。通常在龙口口门较宽、流速较小时，抛投的中小块石渣可以满足抗冲稳定要求，采用堤头全断面推进的抛投方式。随着口门的束窄，流速逐渐增大，抛投的块石石渣流失较多，需改用大块石或混凝土块体。为减少大块体的用量，采用凸出上挑角进占法，即在戗堤轴线上游侧先进占抛投一部分大块体形成挑角，起挑流作用，从而使堤头形成回流缓流区，可抛投中小石和石渣进占。这种进占抛投方式须在堤头前沿上游角凸出一定长度后，才能使挑角下游不受水流冲刷。同时，要求上挑角大块体抛出水面，防止从其顶部漫流而形成局部落差，从而加剧对挑角下游坡脚的冲刷。

（2）单、双戗堤特点。单戗立堵简单易行，辅助设备少，较经济，适用截流落差一般不超过3.5m。其龙口水流能量相对较大，流速较高，需制备重大抛投物料相对较多。双戗立堵截流可分担截流落差，改善截流难度，适用于截流落差大于3.5m的情况。

（3）降低截流难度措施。一般情况下，把截流最终落差、龙口最大平均流速、龙口水流最大单宽能量等作为衡量截流困难度的指标。截流条件通常按最大来水流量和最终落差来估计，但在截流过程中，还要出现最大流速和最大单宽能量。因此，改善截流条件，降低截流难度，主要从降低截流难度的各项指标（最终落差、单宽能量、流速、截流水深等）及提高截流施工抛投强度等方面采取措施。

1）改善分流条件。分流建筑物的泄流能力是影响截流难度的重要因素。在截流流量相同的情况下，河道截流的难易程度，主要取决于分流条件。泄水建筑物分流条件好，可以减小龙口的单宽流量，从而降低截流落差、龙口流速等。

2）降低截流龙口落差。为了改善截流条件，直接降低落差以减小龙口流速与单宽能量也是有效的措施。

3）提高抛投强度。立堵截流依靠戗堤端部抛投，抛投强度和戗堤宽度及进占方式（单向或双向）密切相关。

3.2.2.5 堤头抛投方法

堤头抛投方法影响立堵合龙抛投强度，也关系到施工安全。根据现场实际情况，灵活应用以下两种抛投方法。

（1）自卸汽车直接抛投。当堤头稳定时，自卸汽车在堤头直接向龙口抛投，其抛投强度高，是立堵进占的基本抛投方法。此方法需控制自卸汽车后轮距堤端的距离，以策安全。20t级和30t级自卸汽车，一般控制在1.5~2.0m之间。

（2）自卸汽车堤头集料，推土机推料。当堤头已抛材料呈架空状或堤头稳定较差时，可用这一方法。自卸汽车距堤头5~8m卸料，每集料3~5车后用大马力推土机赶料推入龙口。

3.2.2.6 堤头行车路线

堤头车辆行车线路是保证立堵进占有序施工的关键，如布置得当，可加大抛投强度，保证施工安全并提高设备生产效率。

3.2.2.7 截流抛投技术

在立堵进占过程中，随水力特性的变化，可划分为不同区段的特点，采用不同的抛投技术。随龙口的缩窄，按水力条件，可划分为以下区段：

（1）明渠均匀流区段。本区段缩窄龙口较小，根据地形条件、导流泄水能力及流态等可确定其范围，一般来说，约占龙口总宽度的10%~15%。龙口流速与落差增长不明显，水流平衡，类似明渠水流。在此区段内，因无冲刷发生，可以不讲究抛投技术，而采用端部全部抛投齐头并进的方法，以最大限度地利用抛投前沿工作面，此时抛投料多采用一般石渣。

（2）淹没堰流区段。本区段的水流特征是落差与流速均有较明显的增长，龙口过水能力基本符合淹没宽顶堰规律。在此区段，流速对抛投料的冲刷能力较前加剧，戗堤端坡出现流线形的冲刷面。此时，为了顺利进占，应根据流速或单宽能量的大小，合理选择抛投料粒径。此外，还要讲究抛投技术。一般来说，抛投重点应放在上游边线处，即上挑角抛投，将大块体料稳定在上游坡角处，其他部位即可采用一般石料顺利进占。当进占遇到困难较大，下游侧回流淘刷，一般石料难以进占时，可采用上下游突出的方式。此时，先在上游侧抛投大块体料，将水流挑离戗堤，再用大块体料抛投下游侧，将落差分担在上下游侧。然后，再用一般石料在中间抛投，如此轮番交替抛投，可大大减少抛投料的流失，从而使戗堤得以有效地进占。

（3）非淹没堰流区段。本区段的水流特征是龙口水流收缩较大，落差有较大的增长。此时的龙口过水能力取决于上游水深而与落差无关。本区段内龙口流速与单宽能量将逐步达到最大值，如不采取措施，下游将形成舌状堆积。当继续采用一般石渣料时，将在舌状堆积的基础上，顺水流方向形成缓坡，然后逐步向前进占。为避免抛投料的大量流失，通常需采用重型岩块、石串和人工抛投料及其串体，重点抛投上挑角以及上下游突出进行。在条件许可时，可将戗堤进占方向转一角度偏向上游，以形成较大滞流区。如流速过大，可考虑采取人工措施，如设置拦石栅、拦石坎等。

有时为了减轻进占难度，利用河势将整个戗堤头部按上挑角抛投，从而改变整个戗堤进占的方向。一般将戗堤轴线按偏向上游30°~45°布置，即可起到良好的挑流作用。

（4）合龙区段。此时，戗堤坡脚已接触或接近龙口对岸。在合龙区段内，龙口流量与流速均有显著下降而落差却有较大增长。此时的水流特征基本上符合实用断面堰的规律，上游壅水高较大而下游则流速较大。在不采取任何措施时，一般石料不易在龙口站稳而在其下游形成较大舌状堆积后继续以一般料抛投，最终亦将合龙。为了避免其大量流失，除采取其他措施（如拦石栅、拦石坎等）外，在上游侧抛投人工料例如四面体及大块石串等，使之在合龙河床上形成多级落差，这对改善截流条件，降低龙口流速作用很大。

3.2.2.8 堤头施工安全

防范堤头坍塌。立堵戗堤因组成材料的自身物理力学性质及水深、浸水湿化、水流冲刷和渗流等综合因素的作用，会出现不同程度的坍塌。预平抛垫底减少水深、龙口护底加糙以及防止堤脚淘刷等工程措施，可有效地减少堤头规模坍塌和发生频次，但很难完全消除坍塌现象。进占施工过程尚应注意：①尽量使堤头呈全断面进占形状,采用上挑角进占方式时，要控制上挑角长度，挑角形成后迅速在其后抛填各种材料;②视堤头稳定情况，相应选用前述3种堤头抛投方法;③合理配用各抛投料物，大块石（人工块体）形成的架空部位及时用石渣、中石充填;④石渣或替代中石的石渣，控制其含泥量（d≤0.1mm）小于10%;⑤专职人员巡视观测堤头出现的裂缝;⑥进入堤头抛投作业区的所有施工机械设备，其行车、编队、抛投、卸料等作业，由堤头指挥人员统一指挥，非施工人员不经允许，不得进入堤头抛投作业区。