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摘要：通过对截流意义的简述，提出了大江截流的方法，结合国内外几个典型的工程实例，简单叙述了大江截流的技术进展，并且指出了大江截流的发展趋势：立堵逐渐取代平堵；立堵截流中用平抛垫底防止堤头坍塌，降低截流难度；现代运输和吊装机械的发展，使采用更大块重、更高抛投强度实现高水头截流成为可能。
关键词：截流；工程实例；技术进展；发展趋势
1.截流的原因及意义
江河截流是人与自然的艰巨搏斗，我国古代曾用“吴人万弩射潮”来形容江河截流与激斗争时间，比速度，从而制胜淘刷的情景，是十分形象的。因此我们需要系统的截流理论来进行江河截流。通过对古今中外截流方法的阅读，整理归纳出什么样的江河需要什么样的截流方法，从而为以后截流工程提供参考依据。
2.截流方法简述
综观国内外水利工程截流。大体有两类[1]：
一类是水工建设中的河道截流；被截河道通常具有分导或拦蓄条件。
另一类则通常无需分导或拦蓄，如潮汐河口截流、围海工程截流及顺河堤坝堵口等。
这两类截流工程，就被截水流与抛投料物的相互作用和水力特性而言，并无本质区别。因此，其截流方法一般常可相互借鉴。
就河道截流而言，国内外使用的方式方法虽多，但基本方法为戗堤法。戗堤法又可分为平堵（架桥或缆机平抛）和立堵（端进）两类。
在实施中，国内外不少大流量河道也有根据河流自然特性、截流水力条件、施工能力、技术水平及工程造价等因素采用先立堵后平堵方式（苏联布拉茨克，多瑙河铁门）；或先平抛垫底，后立堵合龙（美国达勒斯，埃及高阿斯旺，我国青铜峡、丹江口）裁流的。
为改善截流条件，分散和降低龙口落差，减小抛投料块径，国外尚有采用双戗平堵（法国热尼西亚），双戗平立堵（苏联下土洛马，上戗平堵，下戗立堵），双戗立堵（苏联托克托古里，美国大约瑟夫，巴西佛尔纳斯），多戗包括三戗、双戗加辅戗（加拿大凯特尔，坦桑尼亚卡博拉巴萨，苏联汉泰）或四戗（巴西伊泰普）和宽戗（美国奥阿希，苏联哥洛夫尼）截流的。苏联还有采用两期法，先抛一期戗堤过水，二期再行截流的（恰尔达林，托克托古里）。
形成截流戗堤的手段，间或也有采用定向爆破法（美国克比奈特）或水力冲填法（苏联杜博萨雷，美国兰德尔堡）的。
其他方法尚有下闸法截流（法国朗斯，我国乌江渡、三门峡鬼门河），浮运结构截流（荷兰布尼尔谢马斯海峡）和爆破预制体截流（加拿大萨格呐河加隆）等，这些方法不少是同戗堤法结合使用的。
3.国内外截流工程典型代表
3.1 前苏联斯大林格勒水电站
3.1.1 工程简介
斯大林格勒水电站共装机的额定出力为235.5万KW，最高可发257万KW，为当时世界上投产的最大水电站，与我国目前的长江葛洲坝水电站在一个等级上。挡水前沿总长5km，土方工程量就达1.5亿m3，1955年前主要作准备工程，1956年开始混凝土浇筑，1958年就开始截流并开始发电[2]。虽然在五十年代立堵法截流已属常见而渐居主导地位（但截流流量一般在500m3/s以下），但当时缺乏大流量、高落差全立堵合龙经验，而在四十年代，前苏联就开始用轻浮桥平堵（强力吸泥船和架空的缆斗式的砂石料输送系统），而斯大林格勒水电站截流的设计流量高达6000m3/s，故斯大林格勒水电站采用浮桥平堵截流[2]。
3.1.2 与我国同期截流工程的对比
斯大林格勒水电站于1958年10月31日上午10时开始抛投四面体，到晚上抛填已出水面，晚9点左右截流顺利完成[2]。截流流量每秒4500立方米，最大落差2.07米，最大流速每秒5.8米，截流方式为浮桥平堵，最大抛投强度日抛投量6.3万立方米。而在同年11月17日，我国的黄河三门峡开始截流，至12月11日18时结束。截流以前共有四处口门向下游泄水，即：神门，神门泄水道，鬼门泄水道和梳齿。由于我国当时没有强力吸泥船和架空的缆斗式的砂石料输送系统（30年后也没有），故多采用立堵进占进行截流。截流工程将前三个口门堵合，迫使水流全部通过梳齿，以便在这些口门清理坝基进行坝身浇筑等。神门和神门泄水道都是采取戗堤进占的方法堵合的；鬼门泄水道则采用截流桥下闸门的方法[3]。由此可以看出，虽然五十年代主流截流方法是立堵法，但由于前苏联浮桥技术先进，故多采用平堵截流，一直到六十年代末，前苏联才开始广泛采用立堵截流。
3.2 三峡工程明渠截流
三峡水利枢纽采用“三期导流、明渠通航”的施工方案，因此在三峡水利枢纽施工过程中，有两次截流。第一次截流是1997年11月8日实现的大江截流（也称二期截流）形成二期施工基坑，让江水从一期工程挖好的导流明渠通过。第二次截流是封堵导流明渠（也称三期截流）形成三期施工基坑；三期截流期的导流建筑物为泄洪坝段的22个导流底孔，孔口尺寸均为6.0m×8.5m（底×高），中间16孔（4#～19#）进口底高程为56.00m，左、右边孔（1#，2#，3#，0#，21#，22#）进口底高程为57.00m。二期上游围堰从纵向围堰起算顺轴线700m长拆除到57m高程。二期下游围堰全线拆除至53m高程。模型布置见图1。
三期截流的主要特点是截流流量大（设计截流流量为12200m3/s）截流落差大（按上述分流条件的截流落差为5.77m）。因此它是目前世界上截流总能量最大的截流工程[4]
4截流技术发展趋势
4.1 现代吊装和运输设备极大地推动了截流技术的发展[6]
1.促使以立堵为主并逐渐取代平堵。这是目前截流技术的发展趋势，是现代挖装和运输设备大型化的结果，如三峡工程2次截流，均以4m3反铲、10 m3装载机、70t和45t自卸汽车为主，可以实现高强度施工，有利于立堵截流。不过，进行立堵之前，不少工程还辅以护底或平抛垫底措施，但其目的却各不相同。例如，铜街子工程截流时，先采用0.4 m×0.6 m×3.6 m铅丝笼内装块石护底，其目的是防止河床冲刷；葛洲坝工程截流时，先用30t钢筋石笼和17t混凝土五面体护底，其目的是防止抛投料的流失；达勒斯工程平抛垫底，其目的是为了利用电站基坑开挖弃渣和减少戗堤体积；长江三峡工程大江平抛垫底，其目的是防止堤头坍塌；三峡导流明渠上、下游龙口部位分别用20t钢架石笼和8t合金钢网石兜预抛投垫底加糙拦石坎，其目的是加糙河床、防止抛投料的流失。
2.促使趋向较高水头截流。采用较高水头截流，可减少导流隧洞或导流明渠工程量。现代运输和吊装机械的发展，使采用更大块重、更高抛投强度实现高水头截流成为可能。如1956年的伊尔库尔库茨克工程截流落差2.17 m，1959年的布拉茨克工程截流落差2.96m，1969年的乌斯特伊里姆斯克工程截流落差3.8 m，1987年的鲍谷昌工程截流设计落差4.3m等，2002年三峡导流明渠截流设计时落差4.11m，就显示了这一趋垫。为实现高落差截流，常采用双戗或多戗截流方式。
3.采用高强度抛投，不用或少用大料。由于施工机械容量不断增大，利用一般石料成为趋势。如1989年，我国的水口电站使用工地石渣加粒径0.4～0.7 m的大、中石料顺利截流。伊泰普工程用石渣混合料（直径0.6～1.2 m）80万m3，抛投强度14万m3/d，三戗截流。卡博拉巴萨工程用400 kg以下块石30万m3，三戗截流，总落差7.0 m。在场地狭小、交通不便的山谷河道上，还常采用在龙口边分层堆积石料，用推土机推入龙口，以加大强度，迅速合龙（如前苏联的英古里恰尔瓦克工程）。
4.2科学化、信息化截流是必然趋势
采用高科技方法，实现科学化、信息化截流是必然趋势。通过加强水文预报，尽量降低设计标准。目前，一般用当月或当旬5%～10%频率的流量作为截流设计流量。但实践表明，设计流量往往比实际截流流量偏大。我国24个工程截流的设计流量和实际流量的统计结果表明，设计流量比实际流量的值平均为2.06；前苏联15个工程的统计结果表明，其设计流量和实际流量的比值平均为2.07左右。由此可见，适当降低截流设计流量是合理而必要的。三峡明渠截流设计流量1.03万m3/s，相当于月平均流量，但通过加强水文预报，把握住了截流时机，实现了成功截流。今后，水文预报手段将更为先进，精度更高，通过预报可以错过洪峰进行截流，为调整施工计划提供了条件。
5结语
1.当今大江大河的截流，从近代水利科学发展和已有工程实践看，技术可能性已经不成问题。关键只在于截流设计，包括分流建筑物、截流技术措施和截流用料的设计，应如何做得更切合实际，更加安全可靠而又经济合理。
2.各国江河截流方法，目前基本用的是戗堤法。截流用料近期则多采用散抛材料。戗堤法的发展，国外六十年代以来基本趋势是用立堵。立堵在我国既是传统的截流方法也是近期的一种主要方法。随着人们对立堵截流规律认识的深化和大型截流机械设备（自卸卡、装挖岩机、抛石船等）的涌现，立堵截流这一江河截流的基本方式目前已向更高水平发展，今后必将具有更为广阔的适用范围。
3.各国戗堤法截流的常规作法，就其所用抛投料种类和抛投方法来看，不外乎有两种：一种是尽量利用当地获得的中小块石料截流（截流难度大时，也增抛一部分较大块石），有时为克服截流难度，还常用双戗、多戗、或宽戗堤，结合采用大容量运输机械抛料截流。如北美和西欧各国，即多习用这种作法。此法优点是能够做到就地取材。另一种作法是大量采用混凝土块（如苏联五十年代的平堵截流），或在困难段采用大型混凝土块体挑水，掩护块石前进。苏联一些截流工程在立堵困难段曾经用过15t～20t混凝土块和大岩块。多瑙河铁门工程截流时则用到25t。我国三门峡、丹江口等工程也用过10t～15t块体。此法优点是可以减少抛投量和抛投强度，同时也相应地减少了汽车用量。以上两种作法，可因地制宜，择优选用。在现代大型汽车大量使用的条件下，这两种作法都能解决大流最、高落差的截流问题。如遇难度更大的截流工程，尚可综合两法优点，在困难段用大块体大量抛投，以期加快进度，保证截流胜利。
参考文献：
[1]周兴奎；蔡雯；国内外江河截流发展趋势[J].人民长江，1978，（03）：43-54.
[2]翁长溥；1958年参加中国水电部代表团访苏记[C].中国水电100年，2010：279-281.
[3]水利部黄河水利委员会；黄河三门峡水利枢纽截流工程中的水文工作[J].黄河建设，1959，（03）：24-31.
[4]刘力中，杨文俊，郭红民；对三峡工程三期截流的几点认识[J].长江科学院报，2001，18（02）：3-6.
[5]郑守仁；三峡工程三期围堰及截流设计关键技术问题[J].人民长江，2002，33（01）：7-9+33-47.
[6]夏仲平；水利工程施工截流技术进展[J].人民长江，2005，36（12）：11-12+54.
论文作者:王代兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2017/11/27
标签：工程论文; 流量论文; 苏联论文; 落差论文; 明渠论文; 方法论文; 斯大林论文; 《基层建设》2017年第27期论文;