水利工程論文-Ｃａｎａ Ｂｒａｖａ工程的設(shè)計(jì)和施工特性.doc

水利工程論文-工程的設(shè)計(jì)和施工特性摘要：450MW的CanaBraa水電工程位于巴西Goias州Tocantins河上，由于它的第一套機(jī)組在36個(gè)月之內(nèi)投入運(yùn)行，從而在設(shè)計(jì)和施工方面創(chuàng)下了記錄。本文將就其主要設(shè)計(jì)和施工特性及有關(guān)的決議做出闡述。關(guān)鍵詞：工程設(shè)計(jì)施工特性Tocantins河是亞馬遜地區(qū)的主要河流之一，它的流向大致是由南向北，流域面積約767000km2。這條河流從其發(fā)源地巴西尼亞附近的巴西高原至其河口亞馬遜河河口全長(zhǎng)約2500，由于它的規(guī)模、地理位置和特性，使其成為巴西Tocantins河的水力資源從二十世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始就一直處于開(kāi)發(fā)中，譬如，象Tucurui（8370MW）水力發(fā)電工程等一系列的大型水利工程項(xiàng)目。其它的已建造或正在建設(shè)中的工程項(xiàng)目包括902MW的Lageado工程項(xiàng)目最近也得到批準(zhǔn)，450MW的PEIXE工程和240的SAO薩爾瓦多工程項(xiàng)目正處于最初的施工階段。在上游河段，擁有大型可調(diào)節(jié)水庫(kù)的1200MW的SerraDaMesa水電站從1998年就開(kāi)始動(dòng)工，450MW的CanaBrava水電工程項(xiàng)目，與其第一套150MW水輪機(jī)組于當(dāng)年五月份開(kāi)始動(dòng)工。其它的象Estreito,Maraba和Serra河谷工程，正處于調(diào)研階段，其中任何一個(gè)工程的發(fā)電能力都要超過(guò)1000MWCanaBraba水利工程位于Goias州Tocantins河上，在巴西尼亞以北約300處。該項(xiàng)目由巴西ST（以前是G）擁有和經(jīng)營(yíng)。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和安裝是由工程設(shè)計(jì)和施工組織（EPC集團(tuán)）來(lái)實(shí)施，與業(yè)主之間簽定合同，實(shí)行總價(jià)承包。EPC集團(tuán)由Intertechne組成，主營(yíng)工程和設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目的資金來(lái)源包括IDB（泛美開(kāi)發(fā)銀行）和Bandes（巴西開(kāi)發(fā)銀行）。該工程的建設(shè)，從最初的選址，到第一臺(tái)機(jī)組正式運(yùn)行，歷時(shí)個(gè)月，比原計(jì)劃提前了個(gè)月。壩址的描述CanaBrava工程所在地Tocantins河下游流域面積577772，其長(zhǎng)期的平均流量是9022/，PMF設(shè)計(jì)的流量水位圖最高是178002/。CanaBrava工程的PMF流量研究考慮到了該工程所在地上游SerraDaMesa水庫(kù)具有非常大的流量調(diào)節(jié)能力。C工程的PMF水位圖考慮了SerraDaMesa水庫(kù)（高水位時(shí)）的洪水過(guò)程線以及在SerraDaMesa與CanaBrava之間無(wú)控制流域增加的洪水。CanaBrava河流導(dǎo)流的洪水頻率分析考慮了SerraDaMeesa水電站的運(yùn)行特性，溢洪道的泄洪能力、兩個(gè)水電站一該地區(qū)的季節(jié)性流量分布很有規(guī)律，汛期是九月份至四月份。為了該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造進(jìn)行了每月和季節(jié)性的洪水頻率分析。這些研究的一個(gè)重要特征與一種事實(shí)有關(guān)，那就是CanaBrava工程開(kāi)始的時(shí)候這個(gè)巨大的水庫(kù)仍在蓄水，大水泄洪時(shí)的巨大能量，及建造過(guò)程中的水文風(fēng)險(xiǎn)的再評(píng)估，這些都將在下文說(shuō)明。這個(gè)項(xiàng)目的地址并沒(méi)有特殊的地形特性。在這條河較直的河段上有比上游和下游更加突出的壩座，按容量和布局來(lái)說(shuō)比其它構(gòu)造的壩軸線更加經(jīng)濟(jì)。最初的河流研究考慮到有計(jì)劃地進(jìn)行梯級(jí)水力發(fā)電工程的開(kāi)發(fā)，最終決定電站的大致位當(dāng)?shù)氐牡乩砀艣r很復(fù)雜。工程的描述CanaBrava水力發(fā)電的初步研究作為該流域潛能研究的不同階段和項(xiàng)目的可行性研究從七十年代的早期到八十年代的中期間斷性地進(jìn)行著。八十年代后期Furnas（聯(lián)邦政府）又進(jìn)行了更加詳細(xì)的研究，得出了該項(xiàng)目的主要特性，譬如大壩的軸線、水庫(kù)的最大容量和能量輸出。按照流域的設(shè)計(jì)水平，F(xiàn)urnas后來(lái)又進(jìn)行了更廣泛的調(diào)研。1994年進(jìn)行了項(xiàng)目規(guī)劃的準(zhǔn)備，包括RCC大壩、溢洪CCB通過(guò)他的公司成員，審查并修改了當(dāng)前的基本設(shè)計(jì)，擴(kuò)展了壩址的調(diào)查，并準(zhǔn)備了一個(gè)替代方案。保持總體發(fā)電量，但減少機(jī)組數(shù)量，由4112.5MW減少為3150MW該工程設(shè)計(jì)最終選定一套方案。水庫(kù)正常運(yùn)行最大水位為333，除了每日的蓄水量以外，流量調(diào)節(jié)無(wú)泄降。混凝土建筑物頂部高程為335，填土壩高出1m，高程為336。壩軸線最深點(diǎn)基巖高程為254，壩體最大高度為71m采用的最終設(shè)計(jì)與最初設(shè)計(jì)之間主要的不同在于，除了在機(jī)組數(shù)量上減少之外，即是電站廠房和溢洪道更加靠近右岸，使主體混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖工作能夠盡快啟動(dòng)，電站設(shè)備的安裝盡早開(kāi)始。在初設(shè)與最終采用方案之間還有另外一個(gè)重要的不同，就是在導(dǎo)流隧洞獨(dú)立結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，使第二導(dǎo)流階段的開(kāi)始將不受1三座發(fā)電廠房有3個(gè)單獨(dú)的進(jìn)水口，暴露的壓力鋼管和一座裝有3套150MW2表孔溢洪道靠近發(fā)電廠，構(gòu)成6個(gè)弧形閘門(mén)，每個(gè)15m寬，20m高，在水庫(kù)最大洪水位334情況下，設(shè)計(jì)泄洪能力為17800m3/s3靠近溢洪道有5個(gè)導(dǎo)流隧洞，河水在第二個(gè)施工階段流經(jīng)。其中4個(gè)均為5.5m寬，11m高，其余的1個(gè)用于下游平衡性泄放，為4m寬，6m4一座RCC壩橫跨兩岸混凝土結(jié)構(gòu)的余部，左岸一側(cè)，從導(dǎo)流隧洞到河流左岸5兩個(gè)土壩，壩座靠近主體軸線3366兩個(gè)獨(dú)立的土堤，在水庫(kù)邊岸的較低點(diǎn)，一個(gè)在主體結(jié)構(gòu)的右側(cè)，具有較小的體積，另外一個(gè)距水庫(kù)4km3施工期間河水導(dǎo)流和控制在CanaBrava工程中的最終設(shè)計(jì)理念的采用，是建立在設(shè)計(jì)者、施工單位與供需方之間緊密合作基礎(chǔ)之上。這一綜合性方案當(dāng)然具有主體上的優(yōu)勢(shì)，并在導(dǎo)流渠道設(shè)計(jì)為兩個(gè)階段。第1階段，自然河渠可以單獨(dú)考慮，在右岸的一個(gè)足以進(jìn)行壩基施工活動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行RCC壩的右側(cè)部分、發(fā)電廠、溢洪道、引水結(jié)構(gòu)以及引水渠和引水隧洞到發(fā)電廠的開(kāi)挖。由粘土心墻堆石壩構(gòu)成的縱向圍堰在初期干旱季節(jié)（1999年7月9月期間）建造，圍堰頂部高程295，具有100第2階段導(dǎo)流，由一土石壩截流，河水通過(guò)導(dǎo)流隧洞，之后建造截流戧堤，直到構(gòu)成上游圍堰。下游圍堰的建造也要在河流左岸的一個(gè)區(qū)域內(nèi)建造RCC壩和最初對(duì)第二階段導(dǎo)流的設(shè)計(jì)假設(shè)渠道的截流是在干旱季節(jié)進(jìn)行，RCC大壩要在雨水季節(jié)到來(lái)之前達(dá)到上游圍堰頂部高程。如果洪水大于上游圍堰的防預(yù)水平，在圍堰與RCC大壩壩體之間要小心注水，圍堰與RCC壩體應(yīng)該超出注水高度而不發(fā)生危險(xiǎn)，洪水過(guò)后，超出的面積應(yīng)該被清除并恢復(fù)施工。這個(gè)程序已經(jīng)被成功地應(yīng)用于巴西的其它工程。第二階段上游圍堰設(shè)計(jì)的干旱季節(jié)洪水水位為15004工程結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)的典型斷面示于圖1。上述的RCC壩，包括3個(gè)部分。右岸部分為75m長(zhǎng)，溢洪道與發(fā)電廠之間的一段為