向家坝工程采用分期导流方式施工:一期围左岸,进行左岸主体建筑物的施工,修建6个底高程260米、尺寸10米×14米的导流底孔和高程280米、宽115米的缺口;二期围右岸,进行右岸主体建筑物的施工。本次截流为向家坝水电站二期工程截流,即大江截流。向家坝大江截流采用“六条导流底孔泄流、上游单戗立堵双向进占”的截流方式,截流戗堤堤顶高程为274米时,上游截流戗堤轴线总长193米(高程降低至273米后为187.9米),总工程量10.9万立方米。
向家坝大江截流施工分为三个阶段:{dy}阶段为截流预进占,即岸坡段戗堤填筑,将航道外、岸坡上的戗堤填筑完毕;第二阶段为截流阶段性进占,即封航令下达后,在主河槽进占施工,形成合龙龙口,这一阶段是截流施工的最关键阶段;第三阶段为截流龙口合龙。在截流进占前,左右岸截流道路均已修建完成。
戗堤预进占于2008年12月1日正式开始,至12月20日,左岸戗堤共完成岸坡段进占108.8米,完成工程量5.1万立方米。截流阶段性进占阶段前,龙口宽度为79.1米,水面宽度为67米。2008年12月21日00时断航令生效,截流阶段性进占于12月21日上午9时正式开始,至22日上午9时,共持续24小时,形成合龙龙口。进占期间{zd0}截流流量每秒2350立方米,{zd0}水深20米,{zd0}流速每秒6.1米,{zd0}水位落差2.34米、{zd0}单宽功率74.48tom/mos、{zd0}小时抛投强度每小时3225立方米,共抛投材料5.6万立方米,使用特大石特种截流材料2.9万立方米。
龙口合龙施工前,合龙龙口宽度近10米。2008年12月28日上午10:58合龙进占正式开始,经过28分钟的奋战,至11:26胜利完成截流,抛投物料1200立方米。其中使用特大石、钢筋石笼、混凝土四面体等特种截流材料约500立方米。
(一)河床覆盖层深厚,抗冲能力低
向家坝工程坝址区域河床覆盖层层次结构复杂,地基覆盖层深厚,最深达61米,自上而下依次为砂卵砾石层、砂层、含崩(块)石的砂卵砾石层。截流河段河床覆盖层未进行护底,河床虽经多年汛期冲刷而板结粗化,但砂卵石覆盖层的含砂量大、卵石粒径偏细,在高于每秒3米的流速下,仍易起动。21日16时,龙口表面流速增至每秒3.8米。现场观察和地形测量结果综合分析表明,龙口处河床覆盖层受水流冲刷,部分河底形成局部冲坑,导致截流戗堤堤头小范围坍塌,截流难度增 大。
(二)分流比增长缓慢
截流阶段性进占前导流明渠分流比达到30%-34%,初始分流状况较好。但在进占过程中直至21日21时,进占12个小时,分流比仅增至49.1%,导流明渠分流比增长缓慢。其原因主要是向家坝导流明渠和导流底孔泄流特性决定了分流比的上升主要依赖于水位差的增加,受本段河流河势条件影响,进占过程中上游水位壅高缓慢,导致分流比上升缓慢;另外导流明渠进、出口段淤沙侵占过流断面,且截流阶段性进占初期水流流速较缓,导流明渠进出口段成为初期分流的控制断面,也影响了阶段性进占初期分流比的提升。随着截流工作的持续进行以及对导流明渠进出口段淤沙的清挖,至21日21时以后,导流底孔逐渐成为分流控制的断面,至22日凌晨5时,分流比增加至82%。
(三)截流困难时段持续时间长
2008年12月21日9时截流阶段性进占正式开始,22日9时形成合龙龙口,持续24小时,其中21日16时-22日5时为截流相对困难时段,尤其21日19时-22日2时是截流最困难段,最困难段历时长达7小时,具体情况为:截流进占至21日16时,口门水面宽50米,明渠分流比近40%,龙口{zd0}流速每秒3.8米,龙口落差0.45米,截流抛投料流失增大,堤头开始出现小范围坍塌后退现象,此时开始进入截流相对困难时段。
至21日19时,口门水面宽48.4米,明渠分流量约42.9%,龙口{zd0}流速每秒4.2米,龙口落差0.62米,截流进入最困难区段。主要表现为截流抛投料流失明显加大,进占困难;21日19时,左右堤头分别出现1.3米、1.2米坍塌后退现象,现场会商判断此时河底覆盖层已处于较大范围起动状态;到22日2时,口门水面宽31.6米,明渠分流比约66.7%,龙口{zd0}流速达每秒6.1米,龙口落差1.58米;此后,明渠分流比明显增长,龙口流速开始下降,标志着最困难段已经结束。
至22日5时,口门水面宽23.4米,明渠分流比增至82%,龙口{zd0}流速每秒5.6米,龙口落差1.98米;此后龙口截流水力学指标显著降低,标志着截流相对困难时段已经度过。
造成困难时段持续时间较长的主要原因为:一是导流明渠分流比增长较慢,明渠分流流量较少,龙口流量、流速较大;二是截流河段河床覆盖层抗冲刷能力低,河床未进行护底,截流过程中部分河床覆盖层流失等。
(四)截流遭遇流量标准高
向家坝工程实际{zd0}截流流量为每秒2350立方米,虽没有超过设计截流流量每秒2350立方米,但略超出12月下旬10年一遇旬平均流量每秒2330立方米。突破了《水利水电工?nbsp; 淌┕ぷ橹杓乒娣丁饭娑ǖ闹叵制?—10年月或旬平均流量的截流标准。
(五)与河段通航关系密切
向家坝工程坝址区域金沙江河段是国家V类航道,截流关系四川、云南两省交通运输及地方经济发展。中国三峡总公司本着”建好一座电站,带动一方经济,改善一片环境,造福一批移民”的水电开发理念,积极采取翻坝转运等有效措施,方案最终通过国家交通运输部和四川、云南两省验收。做到了航运与工程建设的双赢。
向家坝水电站截流工程施工在金沙江干流上进行,遭遇流量标准高、截流流速大、困难段持续时间长、技术问题复杂、与通航关系密切,截流难度较大。在所有参战单位的精心组织下,从管理、设计、科研到现场施工道路、截流备料、设备准备、组织机构、人员配置等各个方面都做了充分准备,各项工作有序进行,达到了安全、高效、文明的施工要求,保证了截流进占的顺利进行,取得了向家坝水电站二期截流决定性的胜利。