截流工程施工技术.docx

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1、第三章截流工程施工技术第一节截流工程质量标准一、截流工程施工概述截流工程（图3 1）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，待曳水建筑物完工以后，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。与闭气同时，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

2、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。解放后，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。最早研究有关流水中石块运动的是杜布阿特（Dubaut 1786 ）。1885年艾里（Airy ）证明，水流将

3、砂粒沿河底推动的输移能力为水 流流速6次方的函数，享利（Henry ）曾进行图3 i截流布置示意图是用分期命流时采巾一次断流隧洞导流时大坝基坑上谢围堰下糖禺阪日铉堤氏一底&r；_己浇混规.坝体,二期纵向围堰沱一期围堰的残留部分出.龙口，博二导流隧洞进口 11导流隧洞出口立方体的冲动实验，证实了艾里的论断。1896年胡克（Hooker）又 通过球体试块证实艾里的理论。自1932年到1936年伊兹巴什（Isbach）在这基础上发展了流水中抛石筑坝的理论，提出了水流 中抛石的稳定系数；1949年又对平堵截流提出了有指导意义的设计 理论和计算方法。这个时期的特点是大多以平堵完成截流。投抛料由 普通的块

4、石发展到使用2030t重的混凝土四面体、六面体、导形 体和构架等。从20世纪50年代开始，由于水利建设逐步转到大河流，山区 狭谷落差大（4l0cm）、流量大，加上重型施工机械的发展，立堵 截流开始有了发展；与之相应，世界上对立堵水力学的研究也普遍开 展。所以从、20世纪二60年代以来，立堵截流在世界各国河道截流 中已成为主要方式。截流落差大5m为常见，更高有达10m的由于高 落差下进行立堵截流于是就出现了双俄堤三俄堤宽俄堤的截流方法 以后立堵不仅用于岩石河床而且也向可冲刷基床推广。如法国塞纳河 截流（1963年），流量9000l000om3/s，落差1 . 6m，是在粗沙 基床上立堵成功的例子

5、，对于落差较大的可冲河床截流，可用平堵先 垫高龙口或护底，或用多戗堤分和龙口落差，借以减轻大流量高落差 下可冲刷河床上立堵的难度。我国在继承了传统的立堵截流经验的基础上，根据我国实际情 况，绝大多数河道截流工程都是用立堵法完成的。我国在海河、射阳、新洋港等潮汐口修建断流坝时，采用柴石枕 护底，继而用梢捆进占压束河床至100200m，再在平潮时用船投 重型柴石枕加厚护底，抬高潜堤高度，最后用捆帚进占合龙，在软基 帚工截流上用平立堵结合方法取得了成功的经验。国内外主要的截流工程及其主要参数见表3 1和表3 2。工程河 流日期流量(m3/s)水力指标龙口宽方法合龙施工强S（m昼夜投抛料施工设备名称设

6、计实测(ni)(m/s.度历时三门峡神门黄河58 11 月100020302. 977.2160.0立堵钢管 拦石秋33h600015（混凝土 土四面体25（自却汽车枯溪资水58. 12200800. 572.712.0竹笼盐例峡黄河59.4工4174.132.5055.0立堵信柱 拦石秋36190n?/h混凝土四面体25（自 卸汽车丹江口汉水19. 12，；1：:3102.88G. 88230立堵管柱 拦石栅3.2230015t混凝土 四面体25t自却汽车刘家峡黄河60.15002.206.0混缺土四面体251自却汽车七里垄富春 江67. 7冲10006820. 382.796木笼青铜峡黄河

7、1.495.52平立堵2 173001.5,块石 率35t钳 丝笼L02i自 卸汽车， 国起垂机暮洲坝长江80. 125200 7300约3.0约6.0立堵 栏石坝312150025i混族 土血面休2540t 6 卸汽车龙羊峡黄河80. 11000 1500约9.0100200三钱立堵四面体25（自却汽车新洋港淮河二2. 747.33平立堵柴石枕却汽车 驳船平摊表3-2 国外大型截流工程情况表名称国别H 期流量Ml藩差（m）流通(ni/s)单瓦水流能量（1 * m/s）方法J5H一!瓦度投抛料麦克纳里美195039 201 一蜀IL 4L 113. 9霸机T者144012i四面体古比号主苏1侦

8、1. 935+5& 7溥桥平者4B23仲ioL四面体顶宽7&m达勒斯美135632丽L 54* 5致堤立墙&QQ7000块石斯大林芯1958吨002, 075+&3.茶净桥上平堵24曜网ioL四面怀布拉蕊克苏19593. 5L 7立堵为枝桥19 L 4.；.*8者块平堵为12. 2平立堵岫亚巴西39002. 3立堵BS8凯.特乐前享大1姬36EO皆上俄落差双锁十浦 线立堵直径时1岩块鸟撕特伊里妈斯克苏13695&703. 827, 5-S立堵44gLt块石串铁门南19H932003. 72孔15A&. 5先立堵后栈桥平墙9fi12000?块石L璃拉 巴萨英募1克197216W7, 2B. 5

9、7三健立埼500t/h伽厘以 卞见石二、流工程质量标准（1）河道截流是大中型水利水电工程施工中的一个重要环节。 截流的成败直接关系到工程的进度和造价，设计方案必须稳妥可靠， 保证截流成功。（2）选择截流方式应充分分析水利学参数、施工条件和难度、 抛投物数量和性质，并进行技术经济比较。 单戗立堵截流简单易行，辅助设备少，较经济，使用于截流落 差不超过3.5m。但龙口水流能量相对较大，流速较高，需制备 重大抛投物料相对较多。 双戗和双戗立堵截流，可分担总落差，改善截流难度，使用于落差大于3.5m。 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. 定向爆破、建闸等方

10、式只有在条件特殊、充分论证后方宜选用。(3 )河道截流前，泄水道内围堰或其他障碍物应予清除；因水 下部分障碍物不易清除干净，会影响泄流能力增大截流难度,设计中 宜留有余地。(4 )戗堤轴线应根据河床和两岸地形、地质、交通条件、主流 流向、通航、过木要求等因素综合分析选定，戗堤宜为围堰堰体组成 部分。(5 )确定胧口宽度及位置应考虑： 龙口工程量小，应何证预进占段裹头不遭致冲刷破坏。 河床水深较浅、覆盖层较薄或基岩部位，有利于截流工程施 工。(6 )若龙口段河床覆盖层抗冲能力低，可预先在龙口抛石或抛 铅丝笼护底，增大糙率为抗冲能力，减少合龙工作量，降低截流难度。 护底范围通过水工模型试验或参照类

11、似工程经验拟定。一般立堵截流 的护底长度与龙口水跃特性有关，轴线下游护底长度可按水深的3 4倍取值，轴线以上可按最大水深的两倍取值。护底顶面高程在分析 水力学条件、流速、能量等参数。以及护底材料后确定护底度根据最 大可能冲刷宽度加一定富裕值确定。(7 )截流抛投材料选择原则： 预进占段填料尽可能利用开挖渣料和当地天然料。 龙口段抛投的大块石、石串或混凝土四面体等人工制备材料 数量应慎重研究确定。 截流备料总量应根据截流料物堆存、运输条件、可能流失量 及戗堤沉陷等因素综合分析，并留适当备用量。 戗堤抛投物应具有较强的透水能力，且易于起吊运输。(8)重要截流工程的截流设计应通过水工模型试验验证并提

12、出 截流期间相应的观测设施。第二节截流方法的选择一、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，截流可分为平堵、立堵、混合堵三种图平堵截流法方法。 一1 .平堵（图32 ）先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车或其他运输工具运来块 料，沿龙口前沿投抛，先下小料，随着流速增加，逐渐投抛大块料， 使堆筑戗堤均匀地在水下上升，直至高出水面。一般说来，平堵比立 堵法的

13、单宽流量为小，最大流速也小，水流条件较好，可以减小对龙 口基床的冲刷。所以特别适用于易冲刷的地基上截流。由于平堵架设 浮桥及栈桥，对机械化施工有利，因而投抛强度大，容易截流施工； 但在深水高速的情况下架设浮桥、建造栈桥是比较困难的，因此限制 了它的采用。2 .立堵（图33 ）用自卸汽车或其他运输工具运来块料，以端进法投抛（从龙口两 端或一端下料）进占戗堤，直至截断河床。一般说，立堵在截流过程 中所发生的图3 3 立均截流法最大流速，单宽流量都较大，加以所生成的楔形水流和下游形成的立 轴漩涡，对龙口及龙口下游河床将产生严重冲刷，因此不适用于地质 不好的河道上截流，否则需要对河床作妥善防护。由于端

14、进法施工的 工作前线短，限制了投抛强度。有时为了施工交通要求特意加大戗堤 顶宽，这又大大增加了投抛材料的消耗。但是立堵法截流，无需架设 浮桥或栈桥，简化了截流准备工作，因而赢得了时间，节约了投资， 所以我国黄河上许多水利工程（岩质河床）都采用了这个方法截流3 .混合堵这是采用立堵结合平堵的方法。有先平堵后立堵和先立堵后平堵 两种。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 抛可以采用船抛，然后用汽车立堵截流。新洋港（土质河床）就是采 用这种方法截流的。二、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

15、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l0m，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。原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，曾考虑爆破重达2.8万t

16、混凝土块，尺 寸为45mX21.5mX18m，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。除此外，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。三、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

17、，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、平堵或综合截流 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、经济指标等全面分析，进行技术比较，从中选定最优第三节截流工程施工设计一、截流时间和设计流量的确定1 .截流时间的选择截流时间应根据枢纽工程施工控制性进度计划或总进度计划决 定，至于时段选择，一般应考虑以下原则，经过全面分析比较而定。(l)尽可能在较小流量时截流，但必须

18、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 )对于具有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道，应 全面兼顾这些要求，尽量使截流对河道的综合利用的影响最小。(3) 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. 截流设计流量的确定一般设计流量按频率法确定，根据已选定截流时段，采用该时段 内一定频率的流量作为设计流量，截流设计标准按本章第一节“四” 中的规定选用。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， 因当前

19、的可靠预报期较短，一般不能在初设中应用，但在截流前夕有 可能根据预报流量适当修改设计。在大型工程截流设计中，通常多以选取一个流量为主，再考虑较 大、较小流量出现的可能性，用几个流量进行截流计算和模型试验研 究。对于有深槽和浅滩的河道，如分流建筑物布置在浅滩上，对截流 的不利条件，要特别进行研究。二、截流戗堤轴线和龙口位置的选择方法1.戗堤轴线位置选择通常截流戗堤是土石横向围堰的一部分，应结合围堰结构和围堰 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

20、部形成集中漏水通道。为了在合龙后能迅速闭气并进行基坑抽 水，一般情况下将单戗堤布置在上游围堰内。当采用双戗多戗截流时，戗堤间距满足一定要求，才能发挥每条 戗堤分担落差的作用。如果围堰底宽不太大，上、下游围堰间距也不 太大时，可将两条戗堤分别布置在上、下游围堰内，大多数双戗截流 工程都是这样做的。如果围堰底宽很大，上、下游间距也很大，可考 虑将双戗布置在一个围堰内。当采用多戗时，一个围堰内通常也需布 置两条戗堤，此时，两戗堤间均应有适当间距。在采用土石围堰的一般情况下，均将截戗堤布置在围堰范围内。 但是也有戗堤不与围堰相结合的，戗堤轴线位置选择应与龙口位置相 一致。如果围堰所在处的地质、地形条件

21、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。龚嘴工程的 截流戗就布置在上、下游围堰之间，而不与围堰相结合。由于这种戗 堤多数均需拆除，因此，采用这种布置时应有专门论证。平堵截流戗 堤轴线的位置，应考虑便于抛石桥的架设。2.龙口位置选择选择龙口位置时，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，如岩基裸露 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，龙口河底不宜有顺流流向陡坡和深坑。 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

22、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，这一点也是 +分重要的。从水力条件来看，对于有通航要求的河流，预留龙口一 般均布置在深槽主航道处，有利于合龙前的通航，至于对龙口的上下 游水流条件的要求，以往的工程设计中有两种不同的见解：一种是认 为龙口应布置在浅滩，并尽量造成水流进出龙口折冲和碰撞，以增大 附加壅水作用；另一种见解是认为进出龙口的水流应平直顺畅，因此 可将龙口设在深槽中。实际上，这两种布置各有利弊，前者进口处的 强烈侧向水流对戗堤端部抛投料的稳定不利，由龙口下泄的折冲水流 易对下游河床和河岸造成冲刷。后者的主要问题是合龙段戗堤高度 大，进占速

23、度慢，而且深槽中水流集中，不易创造较好的分流条件。3. 龙口宽度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，主要考虑戗堤预进 占所使用的材料及合龙工程量的大小。形成预留龙口前，通常均使用 一般石渣进占，根据其抗冲流速可计算出相应的龙口宽度。另一方面， 合龙是高强度施工，一般合龙时间不宜过长，工程量不宜过大。当此 要求与预进占材料允许的束窄度有矛盾时，也可考虑提前使用部分大 石块，或者尽量提前分流。4. 龙口护底对于非岩基河床，当覆盖层较深，抗冲能力小，截流过程中为防 止覆盖层被冲刷，一般在整个龙口部位或困难区段进行平抛护底，防 止截流料

24、物流失量过大。对于岩基河床，有时为了减轻截流难度，增 大河床糙率，也抛投一些料物护底并形成拦石坎。计算最大块体时应 按护底条件选择稳定系数K。以葛洲坝工程为例，预先对龙口进行护底，保护河床覆盖层免受 冲刷，减少合龙工程量。护底的作用还可增大糙率，改善抛投的稳定 条件，减少龙口水深。根据水工模型试验，经护底后，25t混凝土四 面体，有97%稳定在戗堤轴线上游，如不护底，则仅有62%稳定。 此外，通过护底还可以增加戗堤端部下游坡脚的稳定，防止塌坡等事 故的发生。对护底的结构型式，曾比较了块石护底，块石与混凝土块 组合护底及混凝土块拦石坎护底三个方案。块石护底主要用粒径0.4 一1.0m的块石，模型

25、试验表明，此方案护底下面的覆盖层有掏刷， 护底结构本身也不稳定，组合护底是由0.40.7m的块石和15t混 凝土四面体组成，这种组合结构是稳定的，但水下抛投工程量大。拦 石坎护底是在龙口困难区段一定范围内预抛大型块体形成潜坝，从而 起到拦阻截流抛投料物流失的作用。拦石坎护底，工程量较小而效果 显著，影响航运较少，且施工简单，经比较选用钢架石笼与混凝土预 制块石的拦石坎护底。在龙口 120m困难段范围内，以17t混凝土五 面体在龙口上侧形成拦石坎，然后用石笼抛投下游侧形成压脚坎，用 以保护拦石坎。龙口护底长度视截流方式而定对平堵截流，一般经验 认为紊流段均需防护，护底长度可取相应于最大流速时最大

26、水深的3倍。对于立堵截流护底长度主要视水跃特性而定。根据原苏联经验， 在水深20m以内戗堤线以下护底长度一般可取最大水深的34倍， 轴线以上可取2倍，即总护底长度可取最大水深的56倍。葛洲坝 工程上下游护底长度各为25m，约相当于2.5倍的最大水深，即总 长度约相当于5倍最大水深。龙口护底是一种保护覆盖层免受冲刷，降低截流难度，提高抛投 料稳定性及防止戗堤头部坍塌的行之有效的措施。三、截流泄水道的设计截流泄水道是指在戗堤合龙时水流通过的地方，例如束窄河槽、 明渠、涵洞、隧洞、底孔和堰顶缺口等均为泄水道。截流泄水道的过 水条件与截流难度关系很大，应该尽量创造良好的泄水条件，减少截 流难度，平面布

27、置应平顺，控制断面尽量避免过大的侧收缩、回流。 弯道半径亦需适当，减少不必要的损失。泄水道的泄水能力、尺寸、 高度应与截流难度进行综合比较选定。在截流有充分把握的条件下尽 量减少泄水道工程量，降低造价。在截流条件不利、难度大的情况下， 可加大泄水道尺寸或降低高程，以减少截流难度。泄水道计算中应考 虑沿程损失、弯道损失、局部损失。弯道损失可单独计算，亦可纳入 综合糙率内。如泄水道为隧洞，截流时其流态以明渠为宜，应避免出 现半压力流态。在截流难度大或条件较复杂的泄水道，则应通过模型 试验核定截流水头。泄水道内围堰应拆除干净，少留阻水埂子。如估计来不及或无法 拆除干净时，应考虑其对截流水头的影响。如

28、截流过程中，由于冲刷 因素有可能使下游水位降低，增加截流水头时，则在计算和试验时应 予考虑。第四节截流工程施工作业一、截流材料和备料量截流材料的选择，主要取决于截流时可能发生的流速及工地开挖、起重、运输设备的能力，一般应尽可能就地取材。在黄河，长期 以来用梢料、麻袋、草包、石料、土料等作为堤防溃口的截流堵口材 料。在南方，如四川都江堰，则常用卵石竹笼、砾石和杩搓等作为截 流堵河分流的主要材料。国内外大江大河截流的实践证明，块石是截 流的最基本材料。此外，当截流水力条件差时还须使用人工块体，如 混凝土六面体、四面体四脚体及钢筋混凝土构架等（图34）。图3-4截流对料J混;疑十六面体厂闵混凝十四面

29、恢混凝四脚体铜筋混旎;构架为确保截流既安全顺利，又经济合理，正确计算截流材料的备料 量是+分必要的。备料量通常按设计的戗堤体积再增加一定裕度，主 要是考虑到堆存、运输中的损失，水流冲失，戗堤沉陷以及可能发生 比设计更坏的水力条件而预留的备用量等。但是据不完全统计，国内 外许多程的截流材料备料量均超过实用量，少者多余50%，多则达 400%，尤其是人工块体大量多余。造成截流材料备料量过大的原因，主要是：截流模型试验的 推荐值本身就包含了一定安全裕度，截流设计提出的备料量又增加了 一定富裕，而施工单位在备料时往往在此基础上又留有余地；水 下地形不太准确，在计算戗堤体积时，常从安全角度考虑取偏大值；

30、 设计截流流量通常大于实际出现的流量等。如此层层加码，处处 考虑安全富裕，所以即使像青铜峡工程的截流流量，实际大于设计， 仍然出现备料量比实际用量多78.6%的情况。因此，如何正确估计 截流材料的备用量，是一个很重要的课题。当然，备料恰如其分，不 大可能。需留有余地。但对剩余材料，应预作筹划，安排好用处，特 别像四面体等人工材料，大量弃置，既浪费，又影响环境，可考虑用 于护岸或其他河道整治工程。二、截流水力计算方法截流水力计算的目的是确定龙口诸水力参数的变化规律。它主要 解决两个问题:一是确定截流过程中龙口各水力参数，如单宽流量q、 落差z及流速u的变化规律；二是由此确定截流材料的尺寸或重量及

31、 相应的数量等。这样，在截流前可以有计划有目的地准备各种尺寸或 重量的截流材料及其数量，规划截流现场的场地布置，选择起重、运 输设备；在截流时，能预先估计不同龙口宽度的截流参数，何时何处 抛投何种尺寸或重量的截流材料及其方量等。在截流过程中，上游来水量，也就是截流设计流量，将分别经由 龙口、分水建筑物及戗堤的渗漏下泄，并有一部分拦蓄在水库中。截 流过程中，若库容不大，拦蓄在水库中的水量可以忽略不计。对于立 堵截流，作为安全因素，也可忽略经由戗堤渗漏的水量。这样截流时 的水量平衡方程为Q0=Q + Q2( 3l )式中Q0截流设计流量，m3 /s ；Ql分水建筑物的泄流量，m3 /s；Q2龙口的

32、泄流量可按宽顶堰计算，m3/s随着截流戗堤的进占，龙口逐渐被束窄，因此经分水建筑物和龙 口的泄流量是变化的，但二者之和恒等于截流设计流量。其变化规律 是：截流开始时，大部分截流设计流量经由龙口泄流，随着截流戗堤 的进占，龙口断面不断缩小，上游水位不断上升，经由龙口的泄流量 越来越小，而经由分水建筑物的泄流量则越来越大。龙口合龙闭气以 后，截流设计流量全部经由分水建筑物泄流。为了方便计算，可采用图解法。图解时，先绘制上游水位H。 与分水建筑物泄流量Q1的关系曲线和上游水位与不同龙口宽度B的 泄流量关系曲线（图35 ）。在绘制曲线时，下游水位视为常量， 可根据截流设计流量由下游水位流量关系曲线上查

33、得。这样在同一水 位情况下，当分水建筑物泄流量与某宽度龙口泄流量之和为Q。时， 即可分别得到。Q和Q冗）图3s ?与0图解法根据胀法可同时求得不同龙口宽度时上游水位H和Q、Q2值，由 此再通过水力学计算即可求得截流过程中龙口诸水力参数的变化规 律（图36）。图30.035时），块坡上K=1.05。当龙口流速增加，石块发生移动之后，戗堤断面逐渐变成梯形， 此时石块不致发生滚动的最大流速为：u = K 2、 g Lzl D（34）式中 一石块在石堆上的抗滑稳定系数，采用0.9；K一石块在石堆上的抗滚动稳定系数，采用1.2 ； 2其他符号意义同前。应该指出，平堵、立堵截流的水力条件非常复杂，尤其是立

34、堵 截流，上述计算只能作为初步依据。在大、中型水利水电工程中，截 流工程必须进行模型试验。但模型试验时对抛投体的稳定也只能作出 定性分析，还不能满足定量要求。故在试验的基础上，还必须考虑类 似工程的截流经验，作为修改截流设计的依据。三、截流日期与设计流量的选定截流日期的选择，不仅影响到截流本身能否顺利进行，而且直接 影响到工程施工布局。截流应选在枯水期进行，因为此时流量小，不仅断流容易，耗材少而 且有利于围堰的加高培厚。至于截流选在枯水期的什么时段，首先要 保证截流以后全年挡水围堰能在汛前修建到拦洪水位以上，若是作用 一个枯水期的围堰，应保证基坑内的主体工程在汛期到来以前，修建 到拦洪水位以上

35、（土坝）或常水位以上（混凝土坝等可以过水的建筑 物）。因此，应尽量安排在枯水期的前期，使截流以后有足够时间来 完成基坑内的工作。对于北方河道，截流还应避开冰凌时期，因冰凌 会阻塞龙口，影响截流进行；而且截流后，上游大量冰块堆积也将严 重影响闭气工作。一般来说南方河流最好不迟于12月底，北方河流 最好不迟于1月底。截流前必须充分及时地做好准备工作。如泄水 建筑物建成可以过水，准备好了截流材料，充备及其他截流设施等。 不能冒然从事，使截流工作陷于被动。截流流量是截流设计的依据，选择不当，或使截流规模（龙口尺 寸、投抛料尺寸或数量等等）过大造成浪费；或规模过小，造成被动， 甚至功亏一篑，最后拖延工期

36、，影响整个施工布局。所以在选择截流 流量时，应该慎重。截流设计流量的选择应根据截流计算任务而定。对于确定龙口尺 寸，及截流闭气后围堰应该立即修建到挡水高程，一般采用该月5% 频率最大瞬时流量为设计流量。对于决定截流材料尺寸、确定截流各 项水力参数（水位H、流速、落差z，龙口单宽流量q ）的设计流 量，由于合龙的时间较短，截流时间又可在规定的时限内，根据流量 变化情况，进行适当调整，所以不必采用过高的标准，一般采用5% 10%频率的月或旬平均流量。这种方法对于大江河（如长江、黄河） 是正确的，因为这些河道流域面积大，因降雨引起的流量变化不大。 而中小河道，枯水期的降雨有时也会引起涨水，流量加大，

37、但洪峰历 时短，我们可以避开这个时段。因此，采用月或旬平均流量（包含了 涨水的情况）作为设计流量就偏大了。在此情况下可以采用下述方法确定设计流量。先选定几个流量值，然后在历年实测水文资料中10 20年），统计出在截流期中小于此流量的持续天数等于或大于截 流工期的出现次数。当选用大流量，统计出的出现次数就多，截流可 靠性大；反之，出现次数少，截流可靠性差。所以可以根据资料的可 靠程度、截流的安全要求及经济上的合理，从中选出一个流量作为截 流设计流量。截流时间选得不同，截流设计流量也不同，如果截流时间选在落 水期（汛后），流量可以选得小些，如果是涨水期（汛前），流量要 选得大一些。总之截流流量应根

38、据截流的具体情况，充分分析该河道的水文特 性来进行选择。四、截流最大块体选择截流块体重量小流失多，重量大流失小，要综合考虑截流可靠性 与经济性两方面的因素来选定。如利用开挖石渣废料及少量大石，流 失量大，但有把握截流，而且比较经济，又不需特大型汽车；如截流 难度大，利用石渣及少量一般大石没有把握，可加大块石尺寸和数量， 或用混凝土块，其重量大小既要考虑流失量又要考虑利用已有汽车载 重能力。截流最大块体计算方法如下：umax(35 )G = D 3丫 （ 36 ）6 i式中U 龙口最大流速，m/s；K 一稳定系数（主要与抛投料形状及所处边界条件有关）；g 一重力加速度，m/s2r1一混凝土、块石

39、容重，N / m3 ；r 水的容重（取1.0 ） , N / m3；D 混凝土块体折合圆球直径，m；G一块体重量，t。块体重量大小计算，当稳定系数K值无专门试验资料时，可参 考工程实例选用。根据试验研究，对平堵截流块石的抗滑稳定系数取 0.84，抗滚动稳定系数取1.2 ；对立堵截流，不同的抛投方式及抛 投材料，其稳定系数是不同的，混凝土块体K= 0.680.70，块石K = 0.86，边坡上K =1.021.08。一般选用平均K值计算，计算得 出的块体重量再乘以安全系数1.5，就成为设计采用的块体重量。五、见难题及其解决措施（一）截流难度指标的分析国内外对河道截流，一般常以流量Q、落差z、流速

40、v、单宽 流量q和单宽水流能量N作为截流的难度指标，也就是说Q、z、 v、q或N值越大，截流合拢越困难。Q值大小，不仅直接决定截流工程的规模，而且直接决定龙口的 水力条件对堆石潜堤稳定的明显影响。所以当泄水条件相同时流量越 大，截流越困难。决定堆石溢流潜堤土石块稳定的主要水力指标是流 速v，v越大所需石块尺寸越大。但是根据水力计算，只能知道潜堤 顶部的平均流速，而水流越过堆石潜堤顶以后，在自由式溢流时流速 有可能继续增大，直至在溢流坡面上达到石块临界稳定流速为止。所 以对于自由式溢流，不能单用潜堤顶部为衡量难度的指标。落差z对 淹没式溢流决定了潜堤顶部流的大小。对自由式溢流，密集断面截流 时，

41、溢流面下游段最大流速（除考虑局部能量损耗）仍可以认为与上 下游落差有关。但是，在自由式溢流扩展断面截流时，下游溢流面的 流速主要决定于堆石的稳定坡度，也就是取决于石块尺寸的大小，而 落差却转化为与扩展的坡面长度有密切的关系。有外国专家认为在平 堵时，截流的难度应单宽水流能量指标来衡量，因为单宽水流能量表 示了水流越过截流潜堤所具有的活动能力。但根据上述越过堆石潜堤 的水流特性分析，可以知道，越过潜堤的水流能量只有一部分在越过 潜堤时损耗了，另一部分则以水流动能（其大小等于沌巴）形式流2 g向下游（其中一部分成为冲刷下游河床的能量），所以单宽水流能量 不能作为正确反映截流难度的指标。我们认为应该

42、根据具体水流特性 和潜堤稳定条件来决定衡量堵口难度的指标，即在淹没溢流时，以潜 堤顶部流速u为衡量难度指标。在自由溢流时，以潜堤断面的扩展指 标p = q43 （z - z0）为难度指标。实际上，截流堵口工程中，丧失堆石潜堤的稳定性多在自由溢流 时，所以我们建议用q （z - z0）作为衡量难度指标，比较切合实际，能 够正确反映堆石溢流堤最危险的水流条件和它的出现时刻。（二）减少截流难度的措施根据以上分析和水力计算结果得知，减少截流难度可以采用以下 措施。1. 加大分流量，改善分流条件分流条件好坏直接影响到截流过程中龙口的流量、落差和流速， 分流条件好，截流就容易，反之就困难。改善分流条件的措

43、施有：（l）合理确定导流建筑物尺寸，断面形式和底高程，也就是说导 流建筑物不只是要求满足导流要求，而且应该满足截流要求。很明显 由于导流建筑物的泄水能力曲线（图37）不同，截流过程中所遇 到的水力条件和最困难的水力指标是不一样的。图38是某工程的 平（立）堵龙口流速图。明显看出，第2种导流建筑物布置有利于 截流。图3 7 导流建筑物的分流能力曲线平样.wEl=!.MJS!图38某工程平f立)堵龙口流速图龙口尺寸;B_ i-.Qni V- 30+ Otii)我国多数中型河流，洪枯流量差别较大，导流建筑物要满足泄洪 要求，尺寸比较大，这就很有利于截流。例如富春江水电站，截流时 由于有5个设在厂房段的泄水孔分流，落差