CN102808394A - 粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，包括步骤：一、确定龙口位置；二、从河床一侧戗堤预进占至龙口位置处，并戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕；三、采用大块石对龙口位置已进占完成的戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分进行防护；四、待防护完成后，再对龙口护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除，且在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行大块石防护；五、当龙口护底高程以上部分进占戗堤料全部挖除完后，修建该侧戗堤裹头；六、从河床另一侧戗堤预进占至龙口位置处并修建该侧戗堤裹头。本发明设计合理，施工难度低，抛投强度低，施工效率高，工期短，经济实用，实现了科学化截流，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程中河床截流技术领域，尤其是涉及一种粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法。
背景技术
黄河海勃湾水利枢纽工程上下游围堰地处黄河弯道段，河谷宽约540m，为不对称宽谷，河床高程为1064.00m～1066.50m；平水期黄河水位高程约1066.50m，水深一般在0.5～2.5m，主河槽宽度400m左右；河谷区为黄河冲积地貌类型，主要是河漫滩。河床表层为新近堆积的细砂、粉砂，松散至稍密，地层岩性是以粉砂、细砂为主，夹有砂砾石、中粗砂和粘性土夹层和透镜体的第四系松散堆积物。
海勃湾水利枢纽工程截流施工特点是流量大、流速小、落差小、覆盖层厚。在这种低抗冲流速深厚覆盖层的地质条件下，对龙口部位形成严重冲刷，造成截流难度加大，如果还采用现有技术中的平抛护底、单戗立堵等方式进行截流施工，水位浅采取船只或者架设栈桥抛投截流材料进行龙口护底，有一定的难度，抛投强度也很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其设计新颖合理，施工难度低，抛投强度低，有助于提高施工效率，缩短工期，经济实用，实现了科学化截流，便于推广应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、确定龙口位置；
步骤二、从河床一侧戗堤预进占至龙口位置处，并戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕，利用河床另一侧过流；
步骤三、采用大块石对龙口位置已进占完成的戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分进行防护；
步骤四、待戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分全部防护完成后，再对龙口护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除，且在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行大块石防护；
步骤五、当龙口护底高程以上部分进占戗堤料全部挖除完后，修建该侧戗堤裹头；
步骤六、从河床另一侧戗堤预进占至龙口位置处并修建该侧戗堤裹头。
上述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤一中所述龙口位置的宽度为80m～100m。
上述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤二中戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕的具体过程如下：
201、在龙口位置水下部分利用15T或20T自卸车端抛块径为50cm～150cm的大块石，利用推土机赶料，并利用反铲进行大块石抛投、压实和整平；
202、在龙口位置水上部分利用15T或20T自卸车端抛砂砾石，利用推土机赶料，赶料高程与戗堤同高；
203、循环步骤201和步骤202，直至将龙口位置全部进占完毕且使得龙口进占高程与戗堤同高。
上述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤四中将护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除采用反铲装料，并采用自卸车将挖出戗堤料运输至弃料场。
上述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤三和步骤四中所述大块石的块径D采用伊兹巴什公式
确定；其中，r为水的容重且取r＝1.0t/m3，rw为大块石的容重且取rw=2.5t/m3，v为作用于大块石的水的流速且取戗堤轴线断面龙口处水的平均流速，g为重力加速度，K为综合稳定系数且取K=0.8。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明针对低抗冲流速深厚覆盖层河床截流施工难的问题而提出，设计新颖合理，施工过程简便易行。
2、本发明采用伊兹巴什公式确定护底施工中大块石的块径D，且给出了一组经过反复测试得到的计算参数，取r＝1.0t/m3，rw=2.5t/m3，K=0.8，能够尽可能地降低大块石抛填过程中的流失量。
3、本发明先从河床单侧采用超长截流戗堤预进占至设计龙口护底区，占压龙口位置，填筑护底材料，护底完成后，后退挖除设计护底高程以上部分，并在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行大块石防护，能使挖除部分戗堤顶面的防护与戗堤上下游侧坡面防护成整体的龙口护底防护体系，从而保证了护底施工质量，同时降低了截流施工风险。
4、本发明的施工难度低，抛投强度低，有助于提高施工效率，缩短工期，经济实用，突破了“截流险工不计效益”的传统截流施工模式，实现了科学化截流。
5、本发明有效地解决了粉细砂、细砂河床地层的龙口护底问题，解决了不易采用船只、栈桥护底的施工技术难题，是立堵戗堤截流护底的一种创新方法；这一截流施工方法在黄河流域对于抗冲流速低，覆盖层较厚的区域，可普遍推广，对国内外其它低抗冲流速深厚覆盖层截流施工具有借鉴和推广意义。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，包括以下步骤：
步骤一、确定龙口位置；
步骤二、从河床一侧戗堤预进占至龙口位置处，并戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕，利用河床另一侧过流；
步骤三、采用大块石对龙口位置已进占完成的戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分进行防护；这样可以防止河床覆盖层冲刷，同时增加河床糙率，改善截流抛投材料的稳定性，减少流失，降低截流难度；
步骤四、待戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分全部防护完成后，再对龙口护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除，且在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行大块石防护；在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行大块石防护能使挖除部分戗堤顶面的防护与戗堤上下游侧坡面防护成整体的龙口护底防护体系，从而保证了护底施工质量，同时降低了截流施工风险；
步骤五、当龙口护底高程以上部分进占戗堤料全部挖除完后，修建该侧戗堤裹头；
步骤六、从河床另一侧戗堤预进占至龙口位置处并修建该侧戗堤裹头。
本实施例中，步骤一中所述龙口位置的宽度为80m～100m。具体施工时，龙口位置的选择尽量避开河床主河道“V”型槽部位，选择河床地质横断面岩基较平缓的部位，且尽可能选择覆盖层较薄的部位。
本实施例中，步骤二中戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕的具体过程如下：
201、在龙口位置水下部分利用15T或20T自卸车端抛块径为50cm～150cm的大块石，利用推土机赶料，并利用反铲进行大块石抛投、压实和整平；
202、在龙口位置水上部分利用15T或20T自卸车端抛砂砾石，利用推土机赶料，赶料高程与戗堤同高；
203、循环步骤201和步骤202，直至将龙口位置全部进占完毕且使得龙口进占高程与戗堤同高。
本实施例中，步骤四中将护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除采用反铲反挖装料，并采用自卸车将挖出戗堤料运输至弃料场。
本实施例中，步骤三和步骤四中所述大块石的块径D采用伊兹巴什公式
确定；其中，r为水的容重且取r＝1.0t/m3，rw为大块石的容重且取rw=2.5t/m3，v为作用于大块石的水的流速且取戗堤轴线断面龙口处水的平均流速，g为重力加速度且取g＝9.8m/s2，K为综合稳定系数且取K=0.8。这样的取值能够尽可能地降低大块石抛填过程中的流失量。
具体地，所述大块石的块径D为将大块石折算为球体的直径。具体施工时，步骤201、步骤三和步骤四中所采用的大块石的块径接近即可。
采用本发明所述的方法试验性地对黄河海勃湾水利枢纽工程低抗冲流速深厚覆盖层河床进行截流施工，黄河海勃湾水电站截流设计流量1000m3/s,龙口段河床最大覆盖层深度800m以上，河床粉细砂抗冲流速仅为0.5m/s～0.7m/s；施工过程具体包括以下步骤：
步骤一、确定龙口位置；龙口位置的宽度为100m；
步骤二、从河床右侧戗堤预进占约280m至龙口位置处，并戗堤进占龙口位置且将100m宽的龙口位置全部进占完毕，利用河床左侧过流；其中，戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕的具体过程如下：
201、在龙口位置水下部分利用15T或20T自卸车端抛块径为100cm左右的大块石，利用推土机赶料，并利用反铲进行大块石抛投、压实和整平；
202、在龙口位置水上部分利用15T或20T自卸车端抛砂砾石，利用推土机赶料，赶料高程与戗堤同高；
203、循环步骤201和步骤202，直至将100m龙口位置全部进占完毕且使得龙口进占高程与戗堤同高。
步骤三、利用河床低水位时段，采用块径为100cm左右的大块石对龙口位置已进占完成的戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分进行防护；
步骤四、待戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分全部防护完成后，再利用反铲对龙口护底高程以上部分预进占戗堤料（即砂砾石）进行倒退式挖除，并采用自卸车将挖出戗堤料运输至弃料场，且在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行块径为100cm左右的大块石防护；这样就抬高了河床，能够相应减少龙口水深和单宽流量；
步骤五、当龙口护底高程以上部分进占戗堤料全部挖除完后，修建右侧戗堤裹头；
步骤六、从河床左侧戗堤预进约190m占至龙口位置处并修建左侧戗堤裹头。
最终，在龙口实测最大流速3.3m/s的条件下成功截流，龙口护底施工历时23h，总抛投量11000m3，其中大块石约7500m3，最大抛投强度680m3/h，平均抛投强度490m3/h。在龙口位置形成的护底范围为：左右岸方向长度120.0m、戗堤轴线上游25.0m、戗堤轴线下游35.0m，护底厚度1.7m。
综上所述，本发明提出了“先进后退”的新型龙口护底方法，即先从河床单侧采用超长截流戗堤预进占至设计龙口护底区，占压龙口位置，填筑护底材料，护底完成后，后退挖除设计护底高程以上部分，形成龙口；解决了粉细砂、细砂河床地层的龙口护底问题，解决了不易采用船只、栈桥护底的施工技术难题，是立堵戗堤截流护底的一种创新方法；这一截流施工方法在黄河流域对于抗冲流速低，覆盖层较厚的区域，可普遍推广，对国内外其它低抗冲流速深厚覆盖层截流施工具有借鉴和推广意义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、确定龙口位置；
步骤二、从河床一侧戗堤预进占至龙口位置处，并戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕，利用河床另一侧过流；
步骤三、采用大块石对龙口位置已进占完成的戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分进行防护；
步骤四、待戗堤上下游侧坡面龙口护底高程以下部分全部防护完成后，再对龙口护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除，且在挖除过程中对挖除部分戗堤顶面进行大块石防护；
步骤五、当龙口护底高程以上部分进占戗堤料全部挖除完后，修建该侧戗堤裹头；
步骤六、从河床另一侧戗堤预进占至龙口位置处并修建该侧戗堤裹头。
2.按照权利要求1所述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤一中所述龙口位置的宽度为80m～100m。
3.按照权利要求1所述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤二中戗堤进占龙口位置且将龙口位置全部进占完毕的具体过程如下：
201、在龙口位置水下部分利用15T或20T自卸车端抛块径为50cm～150cm的大块石，利用推土机赶料，并利用反铲进行大块石抛投、压实和整平；
202、在龙口位置水上部分利用15T或20T自卸车端抛砂砾石，利用推土机赶料，赶料高程与戗堤同高；
203、循环步骤201和步骤202，直至将龙口位置全部进占完毕且使得龙口进占高程与戗堤同高。
4.按照权利要求1所述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤四中将护底高程以上部分预进占戗堤料进行倒退式挖除采用反铲装料，并采用自卸车将挖出戗堤料运输至弃料场。
5.按照权利要求1所述的粉细砂深覆盖层超长截流戗堤龙口护底施工方法，其特征在于：步骤三和步骤四中所述大块石的块径D采用伊兹巴什公式
确定；其中，r为水的容重且取r＝1.0t/m3，rw为大块石的容重且取rw=2.5t/m3，v为作用于大块石的水的流速且取戗堤轴线断面龙口处水的平均流速，g为重力加速度，K为综合稳定系数且取K=0.8。
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