三峡工程大坝初建时是如何成功截流的?

郭氏阿杰


截流就是截断长江的水流,在要修筑大坝施工的区域的上下游用围堰挡住水流,然后抽干围堰中的水创造出一片无水的施工环境,这样才能造得了大坝。

为了不能让长江断航,于是就决定了三峡工程不可能一次建成。必须先截断一部分,等这段大坝修完后,再截断另外一段,因此截流也就要分两次进行。三峡大坝选址的三斗坪江面宽约1200米,靠近右侧(以面向下游方向来区分河流的左岸和右岸)有个中堡岛,中堡岛到左岸宽900米,到右岸宽约300米。

在截流之前,首先先要在中堡岛到右岸的300米宽的地方开挖一条分支,专业术语叫做“导流明渠”,目的是大江截流之后,水流可以通过导流明渠流向下游,船只也可以通过导流明渠通过施工的河段。

第一次截流叫做“大江截流”,截断中堡岛到左岸宽900米的河段,形成了二期土石围堰,截流合拢时间是1997年11月8日,这是三峡工程一期完工的标志。第二次截流是对导流明渠进行截流,形成三期围堰,为三期工程作准备,截流合拢时间是2004年11月6日,这是三峡工程二期完工的标志。

大江截流的难度是世界级的,因为截流处的水深达到60米,这在当时世界水利工程建设的历史上已经是最深的了,普通的石料倒入江中无法一下子沉到江底,就无法形成围堰。施工团队在施工前进行了反复的模型试验,最后决定在修筑截流的围堰前先向江中大面积平抛砂石料,这样既可以压住江底松软的泥沙又能把河床给垫高了,通过平抛垫底,深水变浅的方法,石料就能到达江底站稳脚跟,形成拦截水流的围堰。

当围堰缺口从460米缩窄到40米时形成,形成截流龙口。1997年11月8日,400多辆巨型卡车轮番在上下游围堰四个堤头向龙口抛投大型石块,总共抛投了1000万立方米的沙石用来阻截江水,这些沙石总共可以装满10万节火车。下午3时30分,三峡工程实现大江截流。

当时三峡大坝的截流设计技术没有国外经验可以借鉴模仿,纯粹靠工程师们自己摸索出来的,因此这项技术获得了中国科技进步一等奖。

二次截流是对导流明渠进行截流,由于导流明渠截流龙口比第一次截流上下游水位的落差还大,水流更湍急,而且底部是几乎水平的混凝土底板,因此难度更大。

导流明渠截流前,首先先要打开左岸大坝中泄洪坝段已建好的的22个导流底孔闸门,使江水从导流底孔通过,此时船舶走临时船闸。导流明渠截流使用的是上游左右双向同时往中间推进合龙、下游单方向进占的方法。

导流明渠成功截流后,形成三期围堰,然后在其中修建右岸大坝及电站,并使之与三峡左岸大坝连成一体。


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首先说布局,按惯例面朝水流下游,左手为左岸,右手为右岸。三峡枢纽建成后,枢纽从左至右依次会是:永久船闸 | 临时船闸 | 左侧发电坝段 | 中部泄水坝段 | 右侧发电坝段我们分别给他们取代号A、B、C、D、E,建成前叫a、b、c、d、e。

我们分别给他们取代号A、B、C、D、E,建成前叫a、b、c、d、e。

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开工之前,原始地貌如下图所示,在江心偏右的地方有个小岛:接下来我们开始修三峡啦~第一步(1992~1997年):以小岛为据点,把右侧围起来,围起来之后在内部修建一个渠。同时在左侧修a永久船闸和b临时船闸。此时的状态称“一期截流”,1997年电视直播的就是这个过程。此时江水基本如常,航运如常。这一过程见下图:第二步(1998~2003年):B临时船闸已经建好,船都从B过。右侧的渠形成,围堰拆掉,使江水可以通过。此时以左岸和渠为据点,把长江主河道截断,称“二期截流”。上下都截断后,把中间水抽干,挖开修建c左岸发电坝段和d中间泄水坝段。
第三步:当C左岸发电坝段和D中间泄水坝段都修好后,再把主河道的围堰拆掉,再把右岸围起来。最后一步(2004~2009年):右岸围起来之后,称“三期截流”。此时在围堰内修e右岸发电坝段。修好后将围堰拆除,长江截流任务达成!

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我们葛洲坝集团是三峡工程截流的主攻单位,我们一公司作为长江截流的主攻单位之一,担负上游右岸围堰的土石方抛投与碾压任务,尤其上游两岸土石方抛投,要筑起一道挡起湍急江水的土石方围堰,工程量大,任务十分艰巨,组织指挥不好就会出现严重的不可估量的后果,所以公司挑选出精兵精将,挑选集中最好的设备,日夜三班与洪水(沽水期)争时间,分秒必争,随着筑起围堰向江中心推进,江水越流越急,上下游落差越來越大,抛下去中、小块石一眨眼不见踪影,这时按设计时的方案开始抛投大型四面体混凝土预制块,当时围堰每向前延伸一步都很困难(没留下具体数据),尤其是上游围堰(当时称为龙口)连接之前的一段距离,四面体抛入江中也站不住,这时不知谁先提出來,将几个四面体用纲丝绳串起來,一起抛入龙口处,终于站住了啦 ! 这时早以准备的土石方加快回填碾压并将围堰加固,终于拦腰截断长江,当时龙口合拢时罗鼓喧天、鞭炮齐鸣、彩旗飘扬的场面至今挥之不去。下游围堰与上游围堰基本上同时进行,上游先于下游截流,下游过程难度可想而知了。


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我的看法是首先,在长江河道修个分支,即一个人工河道,把长江河道的水引向他,原长江河道截流,就是往江里倒石头,土等,江水被沙石堵截,长江水就流如人工河道,就是绕道流向下游,等原长江河道干枯,就在上面修坝.所以修拦河大坝对地形要求很高。而三峡应该是分段截流。

三峡是个伟大的工程,1994年动工,2009年竣工。花费了巨额资金,它位于西陵峡中段的湖北省宜昌市境内的三斗坪,距下游葛洲坝水利枢纽工程38公里。具体的网上都有,就不具体说了。


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填筑一期土石围堰,将中堡岛及右岸后河围护起来,形成一期基坑,将水抽干,开挖至新鲜花岗岩石,修建混凝土导流通航明渠,长江水流和过往船舶仍从大江主河道通行。导流通航明渠和左岸临时船闸竣工后,拆除一期土石围堰,进行三峡工程的第一次截流--大江截流。1997年11月8日,大江截流的胜利实现,标志着一期工程的完成和二期工程的开始。1998年-2003年为二期工程阶段,主要任务有:在一个枯水期内完成二期上、下游土石围堰的填筑,将围堰围护的大江基坑内的水抽干,开挖至新鲜岩石后,浇筑混凝土重力坝的泄洪、左岸电厂、垂直升船机、左岸非溢流坝等坝段,浇筑水电站厂房、安装首批水轮发电机,同时修建左岸永久船闸。长江水流从导流明渠通过,过往船舶从导流明渠或临时船闸中航行。2002年11月6日进行了三峡工程的第二次截流――导流明渠截流。截流成功后,在导流明渠内抢修碾压混凝土围堰至140米高程,长江水流从泄洪坝段底部的22个导流底孔中宣泄,船舶从临时船闸通行。2003年6月1日,三峡水库开始蓄水,6月中旬,蓄水至135米,永久船闸开始通航,10月,首批机组开始发电。三峡工程三斗坪坝址处有一中堡岛,将长江分为大江和后河,大江宽900米,后河宽约300米,为河床分期导流提供了良好的地形条件。根据国务院三峡工程建设委员会批准的“明渠通航、三期导流”的施工方案,1993年-1997年为准备工程和一期工程阶段。准备工程的主要任务有:坝区(包括对外交通和砂石料场)征地与移民,场地平整,场内外交通工程(包括西陵长江大桥和坝区码头工程等),供电、供水、排水、供风、通讯、仓储等系统,房屋建筑,砂石料、混凝土、制冷系统,综合加工企业等。


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本人多次实地到宜昌葛洲坝、三峡大坝考察。一般人不知道,在长江上建水电站原理很简单,一定要借助“江心岛”,或者讲离不开江心岛。江心岛就是大坝的天然基桩,建坝时封堵岛的左边(建坝基),江水从岛的右边流过;封堵岛的右边(建溢洪道或船闸),江水从左边已建好大坝通过。


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三峡工程的截流大致分成大江截流和导流明渠截流两部分。大江截流采用的是双戗立堵法,辅助平抛护底,即上下游戗堤同时推进,用大型自卸汽车从两岸(主要是左岸)向江中连续不断地倾倒泥土石块,用推土机推平,学术上叫做进占。同时用底开型的驳船装载石渣,倾泻到不断缩窄的大江过流断面江底,最后用预制混凝土块抵抗高速水流,最终在大江里行成两道土石墙,将长江水挤到右岸导流明渠去。三期的导流明渠截流类似,只是抛填的主要方向是从右岸向左岸推进,将长江水逼进二期大坝下部设置的导流底孔去,完成江水为建设改道的目的


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三峡工程分三期,一期以中堡岛为界,开挖右岸为导流明渠,修建纵向围堰,然后进行大江截流,上下游围堰同时进占。大江截流后,江水通过右岸导流明渠流向下游,同时兼顾通航。截流后的工作是加高围堰,打地下防渗帷幕,使上下游围堰之间的基坑处于无水状态,便于施工,长江江底也第一次露出水面。三峡二期工程是左岸厂房坝段和溢流坝段的浇筑。三期工程首先实行导流明渠截流,水从已浇筑到顶坝段的底孔流向下游。三期截流后修建临时混凝土挡水围堰,同时实现135m蓄水目标。然后浇筑右岸厂房坝段,至全线到顶。

三峡工程三期截流后现在的升船机位置为临时船闸,解决通航问题,同时开挖长江第四峡-三峡工程永久船闸。之后永久船闸通航后,临时船闸便改造成升船机,为翻坝提供一种快速方法。

三峡工程前期左岸14台,右岸12台装机70万千瓦的发电机,还有两台5万千瓦的小发电机,后期在右岸山体中开挖地下厂房,共安装6台70万千瓦的机组。总计装机容量2250万千瓦,居世界第一。

三峡工程建成后,在防洪、发电、通航方面发挥巨大效益。三峡工程按千年一遇的洪水设计,万年一遇加百分之十的洪水校核,使下游最危险的荆江河段防洪水平从10年一遇提高到百年一遇(多少年一遇媒体报道说法很多,很多人就误以为之前说的千年一遇是忽悠人,这种看法完全是外行,对应的标准不一样,对应的洪水频率也就不一样)。发电就不用赘述了,通航方面,万顿级船队可直达重庆,川江自古不夜航成了历史,而且船只过坝后位置一下子升高一百多米,大大减少了燃油消耗,而且行船速度增加,降低了运输成本。


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