3.2 截流

3.2.1 截流設計

截流，即在流水中拋填石渣、塊石、石籠、預制混凝土塊等截流物料構筑戧堤截斷河道水流，同時迫使河水改道從已建分流建筑物下泄。截流設計一般包括截流時段及截流流量的選擇、截流戧堤軸線和灰口位置、截流方式的選擇等。

3.2.1.1 截流時段與截流流量

（1）截流時段的選擇應根據樞紐工程施工控制性進度計劃或總進度計劃決定，選擇截流時段應遵循以下原則。

1）盡可能在河道枯水期較小流量時截流，但必須全面考慮河道水文特性和截流應完成的各項控制工程量，合理使用枯水期。

2）截流時段的選擇應考慮圍堰施工工期，確保圍堰安全度汛。大流量河道圍堰工程量較大，為滿足圍堰施工工期要求，宜將河道截流時間選擇在枯水期前段，但需要研究落實分流建筑物施工方案。

3）對于有通航、灌溉、供水、過木等特殊要求的河道，應全面兼顧這些要求，盡量使截流對河道綜合利用的影響最小。

4）有冰凍河流，一般不在流冰期截流，避免截流和閉氣工作復雜化，如特殊情況必須在流冰期截流時應有充分論證，并有周密的安全措施。

（2）截流設計流量的選擇。截流設計流量根據河流水文特性及施工條件進行選擇，一般按頻率法確定，根據已選定的截流時段，可選用截流期5~10年一遇的月或旬平均流量。截流前應根據水文氣象預報資料，擇機截流。具體選擇時，應注意以下幾點。

1）截流時間選在枯水期的不同時段，其設計流量的重現期應有所不同。選在汛后退水期或穩定枯水期，其重現期可取短一些，如5~10年一遇；選在汛前迎水期，重現期可取長一些，如10~20年一遇。

2）除了頻率法以外，也有不少工程采用實測資料分析法。當水文資料系列較長，河道水文特性穩定時，這種方法可應用。至于預報法，一般不能在截流設計中應用，但在截流前夕有可能根據預報流量適當修改設計。

3.2.1.2 截流戧堤軸線和龍口位置

（1）戧堤軸線位置選擇。通常截流戧堤是土石圍堰的一部分，應結合圍堰結構型式和圍堰布置統一考慮。單戧截流的戧堤可布置在上游圍堰或下游圍堰中非防滲體的位置。如果戧堤靠近防滲體，在二者之間應留足閉氣料或過渡帶的厚度，同時應防止合龍時的流失料進入防滲體部位，以免在防滲體底部形成集中漏水通道。為了形成良好的分流條件，有利于圍堰迅速閉氣并進行基坑抽水，使截流前后的圍堰施工強度盡量均衡，一般將單戧堤布置在上游圍堰內較有利。

當采用雙戧和多戧截流時，為了使各條戧堤均能分擔一定落差，戧堤間距需要滿足一定要求。通常雙戧和多戧截流的戧堤分別布置在上、下游圍堰內，個別工程采用多戧截流時，也有將戧堤布置在基坑范圍內，此時，所增加的戧堤填筑和拆除工作量，應能有減少的分流建筑物工程量來抵償。

在采用土石圍堰的一般情況下，均將截流戧堤布置在圍堰范圍內。如果圍堰所在處的地質、地形條件不利于布置戧堤和龍口，而戧堤工程量又很小，則可能將截流戧堤布置在圍堰以外。

平堵截流戧堤軸線的位置，應考慮便于拋石橋的架設。

選擇戧堤軸線位置還必須與龍口位置選擇相結合。

（2）選擇龍口位置時，應著重考慮地質、地形條件及水力條件。從地質條件來看，龍口應盡量選在河床抗沖刷能力強的地方，如基巖裸露或覆蓋層較薄處，這樣可避免合龍過程中的過大沖刷，防止戧堤突然塌方失事。從地形條件來看，龍口河床不宜有順流向陡坡和深坑。如果龍口能選在底部基巖面粗糙、參差不齊的地方，則有利于拋投料的穩定。另外，龍口周圍應有比較寬闊的場地，離料場和特殊截流材料堆場的距離近，便于布置交通道路和組織高強度施工。對于有通航要求的河流，預留龍口一般布置在深槽主航道外，有利于合龍前的通航。無通航要求的河流，龍口也可選在淺灘上，此時分流條件有利，合龍段的戧堤高度也較小。但應注意，進口處可能產生強烈的側向水流對戧堤前沿拋投料的穩定不利。由龍口下泄的折沖水流常伴隨有強烈漩渦和急流駐波，可能造成下游河床和河岸的沖刷。

（3）龍口寬度主要根據水力計算而定，對于通航河流，決定龍口寬度時應著重考慮通航要求，對于無通航要求的河流，主要考慮戧堤與進占所使用的材料及合龍工程量的大小。

3.2.1.3 截流方式的選擇

截流方式分為戧堤法截流和無戧堤法截流兩種。戧堤法截流主要有立堵、平堵及混合截流；無戧堤法截流主要有建閘截流、定向爆破、浮運結構截流等。

（1）立堵截流是指利用自卸汽車配合推土機等機械設備，由河床一岸向另一岸，或由兩岸向河床中間拋投各種物料形成戧堤，逐步進占束窄過水斷面，直至合龍截斷水流。

在相同的分流條件下，立堵合龍過程中所出現的最大流速比平堵大，因此所需要的材料粒徑也較大。同時水流分離線附近造成紊流，易造成河床沖刷。因此立堵截流對河床護底的要求比平堵法高，也就是說，立堵法適用于巖基或覆蓋層較薄的巖基河床。在立堵截流過程中，拋投材料是沿戧堤前緣邊坡滾動或滑動至河底穩定的。因此，除了采用一般塊石和混凝土四面體、立方體外，尚可采用鉛絲籠、梢捆、廢棄的預制構件等長條狀截流材料，使沿長邊順流方向，既可增加材料的抗沖穩定性能，又容易使材料沿端部邊坡滾入水中。

立堵具有施工簡單、快速經濟和干擾小等優點，且目前大容量裝載、運輸機械設備的普遍使用，使得拋投施工強度及塊體粒徑大小已不是制約因素，單戧立堵截流被優先考慮使用。

（2）平堵截流是將物料沿截流戧堤軸線均勻地拋入水中，使戧堤均衡上升，最終拋出水面封堵河流。平堵截流過程中龍口寬度未縮窄，單寬流量在戧堤升高過程中逐步減小，水力學條件良好，拋投物料粒徑小。但平堵截流通常要在龍口處設置浮橋或棧橋，或利用跨河設備等，準備工作量大，造價昂貴。

（3）混合截流方式。

1）立平堵。為了充分發揮平堵水力學條件較好的優點，同時又降低架橋的費用，有的工程采用先立堵，后在棧橋上平堵的方式。

2）平立堵。對于軟基河床，單純立堵易造成河床沖刷，采用先平拋護底，再立堵合龍，平拋多利用駁船進行。

（4）其他截流方式。對于兩岸陡峻、最終落差較大的峽谷，可采用定向爆破法截流；也可采用在岸邊預制大體積混凝土塊爆破截流。此時，除了對爆破技術需論證外，尚應論證大量物料突然入水時所激起的涌浪對戧堤或永久建筑物的危害以及河道突然斷流對下游的影響。

人工泄水道的截流，常在泄水道中預先修建閘墩，最后采用下閘截流。

3.2.2 截流施工

截流時段一般安排在汛后枯水時段，截流標準一般采用截流時段重現期5~10年的月或旬平均流量。

3.2.2.1 截流備料

截流備料，涉及因素很多，至今，對截流備料數量尚無統一方法和計算公式計算，主要按戧堤設計斷面計算的戧堤體積和水工模型試驗量，再憑借施工實踐經驗增加一定裕量。這一裕量主要與拋投材料流失、覆蓋層沖刷以及備料堆存和運輸損耗等因素有關。截流是工程建設進程中一個重要轉折，國內外大中型工程截流備料大多立足于有備無患、萬無一失來考慮。實施后，備料數量一般達到實際拋投用量的1.5~2倍。不少工程備料剩余過多，多因實際截流流量小于設計流量所致，另外還有戧堤實際斷面小于設計斷面，實際拋投流失量、覆蓋層沖刷量減少等原因。考慮到立堵截流水力條件的復雜性以及設計施工經驗的積累，備料增加的裕量控制在設計斷面工程量的50%以內，較為合適。

3.2.2.2 截流施工布置

（1）截流施工布置，應根據截流施工方案，在繪有樞紐建筑物的地形圖上，統籌安排各項施工臨時設施的平面位置，主要包括：①壩區內供應、加工截流拋投物料的有關設施;②截流拋投材料的運輸路線;③截流材料儲存、轉運場地;④供電、供水、供風和通信等設施;⑤現場施工指揮管理系統;⑥各種生產設施及占用場地;⑦其他設施。

（2）截流施工布置原則。

1）滿足施工總體布置和總進度計劃的要求。

2）運輸線路的布置應滿足運輸量和運輸強度的要求，注意充分發揮運輸效率。

3）生產、生活設施的布置必須適應截流工程規模和施工現場情況，應充分利用已形成場地，并應遵循有利施工、方便生活的原則。

4）遵守國家環保法律法規，文明施工。

3.2.2.3 截流施工機械設備

（1）截流拋投強度計算。月工作按25d計，日工作按20h計，臺班工作小時按8h計。

施工強度不均勻系數K：非龍口段施工日拋投強度不均勻系數取1.3；龍口段施工日拋投強度不均勻系數取2.0。

（2）非龍口段施工機械設備確定。截流戧堤非龍口段進占填筑與土石圍堰水下填筑類似，主要施工機械為自卸汽車和推土機，以及裝料用的挖掘機及裝載機等。

（3）龍口段施工機械設備確定。截流戧堤龍口段合龍施工拋投不均衡性突出，主要施工機械有自卸汽車、挖掘機等。機械臺班產量可按施工定額，并參照國內大中型水利水電工程截流實踐資料通過分析擬定。

3.2.2.4 截流戧堤施工

（1）截流戧堤進占方式。截流戧堤進占，在一定的拋投材料和水力學條件下，選用合理的進占拋投方式，可以減少物料的流失。常用的進占拋投方式有全斷面推進法和凸出上挑角進占法。通常在龍口口門較寬、流速較小時，拋投的中小塊石渣可以滿足抗沖穩定要求，采用堤頭全斷面推進的拋投方式。隨著口門的束窄，流速逐漸增大，拋投的塊石石渣流失較多，需改用大塊石或混凝土塊體。為減少大塊體的用量，采用凸出上挑角進占法，即在戧堤軸線上游側先進占拋投一部分大塊體形成挑角，起挑流作用，從而使堤頭形成回流緩流區，可拋投中小石和石渣進占。這種進占拋投方式須在堤頭前沿上游角凸出一定長度后，才能使挑角下游不受水流沖刷。同時，要求上挑角大塊體拋出水面，防止從其頂部漫流而形成局部落差，從而加劇對挑角下游坡腳的沖刷。

（2）單、雙戧堤特點。單戧立堵簡單易行，輔助設備少，較經濟，適用截流落差一般不超過3.5m。其龍口水流能量相對較大，流速較高，需制備重大拋投物料相對較多。雙戧立堵截流可分擔截流落差，改善截流難度，適用于截流落差大于3.5m的情況。

（3）降低截流難度措施。一般情況下，把截流最終落差、龍口最大平均流速、龍口水流最大單寬能量等作為衡量截流困難度的指標。截流條件通常按最大來水流量和最終落差來估計，但在截流過程中，還要出現最大流速和最大單寬能量。因此，改善截流條件，降低截流難度，主要從降低截流難度的各項指標（最終落差、單寬能量、流速、截流水深等）及提高截流施工拋投強度等方面采取措施。

1）改善分流條件。分流建筑物的泄流能力是影響截流難度的重要因素。在截流流量相同的情況下，河道截流的難易程度，主要取決于分流條件。泄水建筑物分流條件好，可以減小龍口的單寬流量，從而降低截流落差、龍口流速等。

2）降低截流龍口落差。為了改善截流條件，直接降低落差以減小龍口流速與單寬能量也是有效的措施。

3）提高拋投強度。立堵截流依靠戧堤端部拋投，拋投強度和戧堤寬度及進占方式（單向或雙向）密切相關。

3.2.2.5 堤頭拋投方法

堤頭拋投方法影響立堵合龍拋投強度，也關系到施工安全。根據現場實際情況，靈活應用以下兩種拋投方法。

（1）自卸汽車直接拋投。當堤頭穩定時，自卸汽車在堤頭直接向龍口拋投，其拋投強度高，是立堵進占的基本拋投方法。此方法需控制自卸汽車后輪距堤端的距離，以策安全。20t級和30t級自卸汽車，一般控制在1.5~2.0m之間。

（2）自卸汽車堤頭集料，推土機推料。當堤頭已拋材料呈架空狀或堤頭穩定較差時，可用這一方法。自卸汽車距堤頭5~8m卸料，每集料3~5車后用大馬力推土機趕料推入龍口。

3.2.2.6 堤頭行車路線

堤頭車輛行車線路是保證立堵進占有序施工的關鍵，如布置得當，可加大拋投強度，保證施工安全并提高設備生產效率。

3.2.2.7 截流拋投技術

在立堵進占過程中，隨水力特性的變化，可劃分為不同區段的特點，采用不同的拋投技術。隨龍口的縮窄，按水力條件，可劃分為以下區段：

（1）明渠均勻流區段。本區段縮窄龍口較小，根據地形條件、導流泄水能力及流態等可確定其范圍，一般來說，約占龍口總寬度的10%~15%。龍口流速與落差增長不明顯，水流平衡，類似明渠水流。在此區段內，因無沖刷發生，可以不講究拋投技術，而采用端部全部拋投齊頭并進的方法，以最大限度地利用拋投前沿工作面，此時拋投料多采用一般石渣。

（2）淹沒堰流區段。本區段的水流特征是落差與流速均有較明顯的增長，龍口過水能力基本符合淹沒寬頂堰規律。在此區段，流速對拋投料的沖刷能力較前加劇，戧堤端坡出現流線形的沖刷面。此時，為了順利進占，應根據流速或單寬能量的大小，合理選擇拋投料粒徑。此外，還要講究拋投技術。一般來說，拋投重點應放在上游邊線處，即上挑角拋投，將大塊體料穩定在上游坡角處，其他部位即可采用一般石料順利進占。當進占遇到困難較大，下游側回流淘刷，一般石料難以進占時，可采用上下游突出的方式。此時，先在上游側拋投大塊體料，將水流挑離戧堤，再用大塊體料拋投下游側，將落差分擔在上下游側。然后，再用一般石料在中間拋投，如此輪番交替拋投，可大大減少拋投料的流失，從而使戧堤得以有效地進占。

（3）非淹沒堰流區段。本區段的水流特征是龍口水流收縮較大，落差有較大的增長。此時的龍口過水能力取決于上游水深而與落差無關。本區段內龍口流速與單寬能量將逐步達到最大值，如不采取措施，下游將形成舌狀堆積。當繼續采用一般石渣料時，將在舌狀堆積的基礎上，順水流方向形成緩坡，然后逐步向前進占。為避免拋投料的大量流失，通常需采用重型巖塊、石串和人工拋投料及其串體，重點拋投上挑角以及上下游突出進行。在條件許可時，可將戧堤進占方向轉一角度偏向上游，以形成較大滯流區。如流速過大，可考慮采取人工措施，如設置攔石柵、攔石坎等。

有時為了減輕進占難度，利用河勢將整個戧堤頭部按上挑角拋投，從而改變整個戧堤進占的方向。一般將戧堤軸線按偏向上游30°~45°布置，即可起到良好的挑流作用。

（4）合龍區段。此時，戧堤坡腳已接觸或接近龍口對岸。在合龍區段內，龍口流量與流速均有顯著下降而落差卻有較大增長。此時的水流特征基本上符合實用斷面堰的規律，上游壅水高較大而下游則流速較大。在不采取任何措施時，一般石料不易在龍口站穩而在其下游形成較大舌狀堆積后繼續以一般料拋投，最終亦將合龍。為了避免其大量流失，除采取其他措施（如攔石柵、攔石坎等）外，在上游側拋投人工料例如四面體及大塊石串等，使之在合龍河床上形成多級落差，這對改善截流條件，降低龍口流速作用很大。

3.2.2.8 堤頭施工安全

防范堤頭坍塌。立堵戧堤因組成材料的自身物理力學性質及水深、浸水濕化、水流沖刷和滲流等綜合因素的作用，會出現不同程度的坍塌。預平拋墊底減少水深、龍口護底加糙以及防止堤腳淘刷等工程措施，可有效地減少堤頭規模坍塌和發生頻次，但很難完全消除坍塌現象。進占施工過程尚應注意：①盡量使堤頭呈全斷面進占形狀,采用上挑角進占方式時，要控制上挑角長度，挑角形成后迅速在其后拋填各種材料;②視堤頭穩定情況，相應選用前述3種堤頭拋投方法;③合理配用各拋投料物，大塊石（人工塊體）形成的架空部位及時用石渣、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專職人員巡視觀測堤頭出現的裂縫;⑥進入堤頭拋投作業區的所有施工機械設備，其行車、編隊、拋投、卸料等作業，由堤頭指揮人員統一指揮，非施工人員不經允許，不得進入堤頭拋投作業區。