三峡三期导流明渠截流,是三峡二期工程向三期工程过渡的转折点,它的成败与否是影响三期主体工程建设成败的关键因素之一,并直接关系到三峡工程2003年蓄水、通航、发电三大目标的顺利实现。
导流明渠截流工程设计和模型动床试验龙口小于70~30m时流量在(10390m3/s)左右,其中导流洞分流1/5,落差4.11米,上游葛洲坝集团和下游武警水电部队各承担1/2,江水深度 69米左右。随着龙口的缩小和潜水拦石坝的提高,此时龙口的流速达到6~7m/s左右,在这样恶劣环境完成截流难度是世界水电史上罕见的,对于单体1~2T的块石无法满足截流时不抗冲流速的要求。
因此长江委员会设计院在设计考虑到导流明渠是一条人工河,河床光滑,抛投砂石料极易被冲走,特别是形成龙口后,填筑的围堰堤头,基础极易被淘空,出现塌方,抛投物在龙口无法固定。形成龙口合龙的难度大大增加。因此,在设计时考虑采用什么新技术、新材料、新产品、施工方便、快捷,将河床底部加糙、垫高形成拦石坝,又保证稳定,是设计部门需要解决的一大难题。
经过长委设计院对截流新技术的比较,认为杭州银河防汛物资有限公司董事长、总经理郑士元发明的专利成果护堤神牌合金网兜,每兜起吊的荷载从0.2T至20T都可生产,海水环境中产品设计寿命可达100年以上(海水环境中耐腐≤0.01mm),整体柔韧性好,可水下直接抛投定位精确,施工方便,适应大批量机械化施工,并能适应地形变化而变化,网兜之间可相互连接形成一个巨大整体,抛投形成潜水坝加糙防冲护趾稳定性好,即成为拦石坎合金网兜的应用,是长江三峡三期导流明渠成功截流的核心技术之一。在钱塘江强涌潮地区应用,流量2万多m3/s,流速11m/s,冲击强度7T/m2,潮差8m,涌潮高度2.5m左右的恶劣环境中已经应用成功,而三峡三期截流的龙口流速和上述环境有类似,经过水能动度对比试验获得成功,因此在设计中被选中。
合金网兜的性能和作用
杭州银河防汛物资有限公司研制生产的专利成果护堤神牌合金网兜,可以将形状各异、大小不一的的块石装入合金网兜形成一个柔韧的整体,可以通过吊装、汽车、船运到达指定地方,将合金网兜相互连接成一个更大整体,施工抛投时方便、快捷、高效,经济性能好,海水环境中水文恶劣的条件下,合金网兜整体保持稳定,并能自身适应地基的变化补偿地基的塌陷。腐蚀性能强,整体柔软性和稳定性好,是一项防护堤的新技术,该技术综合经济效益好,在水利工程和防洪抢险中得到中国水利部2002年6月6日召开新技术、新产品推广会推广使用。
合金网兜,在三峡从8月份开始进行反复破坏性吊装试验和力学试验检测获得成功,9月10日举世瞩目的三峡导流明渠第一道工序施工方案决定采用合金网石兜。保证截流时抛投石料时不被高速水流冲走,能够站立于江中,形成截流戗堤。截流加糙、防冲护趾,水下拦石坝是截流成功的关键和基础工作之一。9月15日早晨,天气晴朗,业主中国三峡总公司决定杭州银河防汛物资有限公司的合金网石兜截流加糙拦石坝进行试抛。在10900m3/s的流量下,采用开底船将16个总重量160T装满块石的合金网兜相互连接成一个柔韧性整体,抛投于导流明渠指定位置,试验时设计漂距2~4m,该试验还得到GBS全球卫星定位系统跟踪检测。并考验了各工序的衔接、设备配套、流量、流速与漂距的关系,达到了设计要求,为导流明渠下游围堰合金网兜正式抛投奠定了基础。(注中国三峡工程报9月13日、16日、10月25日的报导)
中央电视台9月25日新闻联播作了详细的报告、香港凤凰中文台等媒体也报导了这一盛况。
第一期导流明渠水下拦石坝合金网兜的抛投,于9月20日至9月30日止正式抛投。
施工单位葛洲坝集团公司将杭州银河防汛物资有限公司的合金网石兜从高家溪储备现场用吊车吊到汽车上,运到杨家湾码头,由港式吊机吊到开底船上,将8个网兜为一组进行网兜之间连接形成巨大的一个整体,每船4组,每个网兜6m3约10T,4m3网兜约6T,计5组为一船,每船300余吨,合金网石兜在GBS卫星定位系统的控制下,顺利地抛入导流明渠,形成拦石潜水坝,共抛网兜2000余个,经业主、监理检测达到设计要求。
第二期导流明渠水下拦石潜坝加高抛投。
武警水电部队自10月初开始截流的试验,随着堰坝的挺进,导流洞承担1/5分流,其余的流量都在龙口中通过,龙口越来越小,水流速度越来越快,最后形成4.11m落差,上游承担2/3水流落差,下游承担1/3水流落差,为了达到这设计要求,对下游堰坝龙口水下拦石坝进行加高,使水位提高,为上游分担落差,从10月26日开始用多艘开底船,每船装约72个,8个为一组,串接成一个柔性整体,9组网兜通过开底船同时抛入导流明渠指定的位置,随着潜水拦石坝的提高和龙口的缩小,下游落差越来越大,水流速度越来越大,开底船已无法行驶到指定的位置抛投,二期共抛网兜2500余个,为完成截流任务打下关键性基础。
第三期导流明渠截流合金网兜采用汽车抛投。
近日天气晴朗,流量减少截止到11月2日8500 m3/s,随着截流动态的变化,导流洞分流85%。11月1日中午龙口水位差下游大于上游,当截流达到龙口相距50m时,水流速度在5.3m/s左右,坝头顶冲部位出现大量了塌方、武警部队采用杭州银河防汛物资有限公司生产的专利成果护堤神牌合金网兜进行抢险,大吊车在高家溪截流合金网兜储备现场开始将合金网兜快速吊上77砘自卸汽车,每车装14个网兜运到龙口,将串连一起的网兜采用推土机推入龙口或将串连一起的网兜直接抛入龙口。网石兜的稳定性在堤头上起到排头兵的作用,随着合金网兜源源不断的抛入龙口,及时控制了塌方发展,随后采用占抛量20%合金网兜,使截流顺利挺进,到2日中午龙口缩小到25m,完成了截流设计要求,最后在急流顶冲部位采用合金网兜进行裹头防冲加固,为6日完成彻底截流任务提供了技术保障。
中央领导李鹏委员长亲临现场指挥截流的合龙,随着最后一声令下,上游葛洲坝集团和下游武警水电部队,高强度的抛投施工,在1个半小时时间内终于完成了举世瞩目的水电史罕见的截流任务,杭州银河防汛物资有限公司合金网兜,这一新技术、新材料、新产品为三峡三期导流明渠截流作出不可磨灭的贡献,是截流的核心技术之一,该专利成果护堤牌合金网兜经过三峡的考验和应用获得成功,证明是一个可靠的产品,值得推广应用。
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