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1、洪家渡混凝土面板堆石壩施工設(shè)計(jì)1、工程概況洪家渡水電站大壩為混凝土面板堆石壩,壩高179.5 m,壩頂長(zhǎng)427.79 m,寬高比為2.38,屬狹窄河床高面板堆石壩。其余樞紐建筑物均集中布置在左岸。右岸壩體上、下游分ht能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網(wǎng)布2個(gè)石料場(chǎng),其底部高程與壩頂高程相近,距壩體水平距離100150 m.壩址處河谷斷面為不對(duì)稱“V”形,左岸陡峭,為70°80°的灰?guī)r陡壁,高差300 m左右。右岸相對(duì)較緩,為35°45°的坡地。工程計(jì)劃于2001年10月15日截流,2004年4月1日下閘蓄水,2004年10月1
2、日第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電,2005年9月30日完建??偣て跒?年9個(gè)月,其中第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期為4年9個(gè)月。 2、壩肩開挖壩肩及壩基開挖工程量大,地形地質(zhì)條件復(fù)雜,其中左壩肩陡峻,開挖邊坡高達(dá)300 m,為工程施工關(guān)鍵項(xiàng)目之一。開挖施工要盡量石渣落入河床,阻塞河道,另一方面又要求截流前盡可能開挖到河床水位附近,以保證直線工期。左岸壩肩開挖必須通過泄洪洞、引水洞等建筑物進(jìn)口,施工干擾較大。 2.1 施工布置左岸開挖結(jié)合泄洪、發(fā)電引水系統(tǒng)進(jìn)口開挖統(tǒng)一布置開挖公路,分高程布置了1 087.5 m公路、1 117.5 m公路、1 147.5 m公路、1 227.5 m公路,路基寬8 m,泥結(jié)石路面。另外在陡壁
3、上游斜坡1 030 m高程布置了一條4號(hào)支洞,直通陡壁1 030 m高程,在4號(hào)支洞出口至下游地面廠房1 000 m高程布置一層截渣公路,寬1530 m,可攔截部分下河床石渣。右岸開挖公路結(jié)合天生橋、卡拉寨兩石料場(chǎng)上壩填筑道路進(jìn)行布置,在高程1 147.5、1 097、1 050、996 m布置了4層開挖公路。其中996 m公路是由進(jìn)廠交通洞接3號(hào)施工支洞以交通洞的形式避開發(fā)電廠房基坑,通到上游圍堰。2.2 開挖方法及進(jìn)度安排左岸壩肩開挖由分岔支線公路進(jìn)入開挖面,分別在1 250、1 175 m高程分上、下游兩區(qū)同時(shí)施工,采用邊坡預(yù)裂、15 m一層臺(tái)階微差擠壓爆破開挖。為減少石渣下河,爆破作h
4、t能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網(wǎng)業(yè)掌子面盡量垂直河床布置,靠陡壁邊緣部分預(yù)留巖坎最后爆除。工作面石渣采用4 m3挖掘機(jī)、25 m3反鏟裝2032 t自卸汽車出渣。下河石渣在1 030 m高程截渣平臺(tái)及河床用反鏟及時(shí)清除。邊坡支護(hù)與開挖平行作業(yè)。2000年5月開工,2001年10月底完成1 010 m高程以上開挖 ,歷時(shí)18個(gè)月,完成石方明挖98萬m3,平均開挖強(qiáng)度5.4萬m3月。 右岸壩肩開挖采取自上而下615 m一層臺(tái)階開挖。工期安排與左岸壩肩同時(shí)開工,截流前要求挖到996 m高程,歷時(shí)18個(gè)月,完成石方明挖34.04萬m3,覆蓋層17.31萬m3,平均開挖強(qiáng)
5、度2.9萬m3/月。 3、壩體填筑 3.1 上壩運(yùn)輸方式壩體填筑著重研究了自卸汽車直接運(yùn)輸上壩和移動(dòng)式斜坡車聯(lián)合運(yùn)輸上壩2個(gè)方案。 (1)自卸汽車直接運(yùn)輸上壩方案。這種方案具有簡(jiǎn)單、安全和可靠的特點(diǎn),被廣泛用于面板堆石壩的施工中,在寬闊河床中它可以達(dá)到很高的運(yùn)輸強(qiáng)度。但是,對(duì)于位于狹窄河床的洪家渡工程,很難布置45 t級(jí)自卸汽車行駛的施工道路,因此選用32 t自卸汽車作為壩料的主要運(yùn)輸設(shè)備。道路標(biāo)準(zhǔn)為路面寬10 m,平均縱坡6%7%(個(gè)別路段10%12%),最小轉(zhuǎn)彎半徑15 m.(2)移動(dòng)式斜坡車聯(lián)合運(yùn)輸上壩方案。移動(dòng)式斜坡車聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)由兩組軌道構(gòu)成,每組軌道上分別有移動(dòng)式斜坡車通過鋼絲繩和
6、滑輪與卷揚(yáng)機(jī)連接。系統(tǒng)工作時(shí)重車就位于斜坡軌道的上平臺(tái),靠重力隨斜坡車一同下滑,同時(shí)位于另一軌道上的空車將被拉至上平臺(tái),斜坡車的制動(dòng)和速度由電動(dòng)機(jī)控制。軌道坡度與地形坡度基本相同,伸入壩體的軌道將埋在壩內(nèi),底部端頭使用移動(dòng)平臺(tái),系統(tǒng)工作時(shí)此平臺(tái)與軌道固定在一起,隨著壩體的上升而上升,斜坡車下行的最低位置由鋼絲繩控制。用32 t自卸汽車作載體,上平臺(tái)高程1 147 m,下平臺(tái)位于壩體內(nèi),最低高程990 m,最大高差為157 m,斜坡道最大長(zhǎng)度320 m,斜坡車的加速度將限制在0.10.2 m/s2,制動(dòng)加速度將限制在0.110.174 m/s2,行駛最高速度為6.67 m/s,最大牽引力為43
7、t.按照以上參數(shù)計(jì)算,每一系統(tǒng)所需電動(dòng)機(jī)功率為2×300 kW,ht能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網(wǎng)由于自卸汽車直接運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)距在33.5 km之內(nèi),屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)距范圍,其臨建設(shè)施投資較少,斜坡道運(yùn)輸方案的臨建工程量和營運(yùn)費(fèi)用則相對(duì)較高。因而,最終推薦自卸汽車直接上壩方案。3.2 壩體填筑分期壩體分期主要滿足壩體施工安全、壩體渡汛方式、提前發(fā)電、壩體均勻上升等要求。 壩體渡汛的最優(yōu)方式是壩體在截流后的第1個(gè)枯期填筑到安全渡汛水位,壩體不過流,靠臨時(shí)斷面擋水。洪家渡面板堆石壩體采用斷流圍堰隧洞導(dǎo)流方式,圍堰導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為枯期十年一遇洪水,而渡汛標(biāo)準(zhǔn)(庫水位1億m3
8、時(shí))為頻率P=1%洪水,相應(yīng)水位1 021.7 m高程。因此,確定截流后2002年5月底前壩體第期填筑要求達(dá)到1 023 m高程。 后期導(dǎo)流洞封堵后按P=0.2%洪水度汛,壩前最高水位到1 098 m高程,要求封堵導(dǎo)流洞后汛前壩體臨時(shí)斷面要在1 098 m高程以上,考慮到高水位用堆石擋水存在的風(fēng)險(xiǎn),1 100 m高程以下面板也要求完成。因此確定1 102 m高程為壩體分期的一個(gè)界線,此高程同時(shí)可滿足首臺(tái)機(jī)發(fā)電水位要求。狹窄河谷上壩強(qiáng)度有限,主要通過臨時(shí)斷面來滿足以上2個(gè)重要分期高程,其余分期在此基礎(chǔ)上以方便施工、滿足壩體均勻上升、保證施工質(zhì)量等要求進(jìn)行劃分。 3.3 面板分期每一工作循環(huán)需時(shí)5
9、6 min.面板分期原則:安排在氣溫較低的枯水期施工,且面板施工時(shí)相應(yīng)壩體應(yīng)自然沉陷3個(gè)月以上,最好經(jīng)歷一個(gè)汛期;施工工程量不宜過大,保證面板施工不占直線工期;盡量使壩體提前擋水發(fā)電,提高經(jīng)濟(jì)效益;避免靠較高的填筑堆石體擋水渡汛引起的風(fēng)險(xiǎn);面板上游的防滲粘土、保護(hù)石渣(填筑高程1 030 m)須在圍堰保護(hù)下施工,并應(yīng)有足夠的施工時(shí)間。ht能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網(wǎng)二期面板為1 100 m高程、相應(yīng)堆石為1 102 m高程,三期面板到1 142.7 m高程。 3.4 上壩道路布置洪家渡水電站壩址處河谷狹窄,只能在截流、基坑基本開挖完成后才能進(jìn)行填筑。壩體填筑料
10、源分散,墊層料加工點(diǎn)、過渡料堆放點(diǎn)、保護(hù)石渣、部分次堆石料均位于左岸上游小沖堆渣場(chǎng),須從左岸上壩;其余主、次堆石料由天生橋、卡拉寨兩個(gè)石料場(chǎng)及下游右岸王家渡堆渣場(chǎng)從右岸上壩。道路布置的原則是不論料源在上游還是下游均采用從下游上壩方式,且能控制整個(gè)壩體的填筑施工。按此要求,左岸上游布置了3層交通洞,即通到壩體內(nèi)部1 030 m高程的4號(hào)支洞、通到壩后1 055 m高程的5號(hào)支洞、通到壩頂1 147.5 m高程的上壩交通洞;右岸布置了高程為996、1 032、1 050、1 097、1 147.5 m的5層公路。按此布置結(jié)合壩內(nèi)、壩后公路即可滿足壩體填筑要求。 3.5 施工強(qiáng)度與工期影響施工強(qiáng)度的
11、主要因素為:運(yùn)輸強(qiáng)度、壩面作業(yè)強(qiáng)度、料場(chǎng)開采強(qiáng)度。(1)運(yùn)輸強(qiáng)度。上壩道路標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí),混凝土路面,路寬10 m,最大縱坡12%,雙車道交通洞斷面10 m×8 m、單行洞6 m×6 m,通行能力按晝夜2 000對(duì)車考慮,32 t自卸汽車高峰日強(qiáng)度可達(dá)3.2萬m3,高峰強(qiáng)度可達(dá)72萬m3/月。(2)壩面作業(yè)強(qiáng)度。采用機(jī)械化流水作業(yè),通過合理的機(jī)械設(shè)備配置、壩面分區(qū)及高效的組織管理,壩面作業(yè)強(qiáng)度一般應(yīng)大于運(yùn)輸強(qiáng)度。按以上原則面板分三期施工,一期面板為1 031 m高程,要求相應(yīng)堆石為1 033 m高程,(3)料場(chǎng)開采強(qiáng)度。由地質(zhì)地形條件和開采工作面大小決定。兩堆石料場(chǎng)距大壩水平距
12、離僅100150 m,且卡拉寨料場(chǎng)下游又緊靠1號(hào)塌滑體,料場(chǎng)開采必須考慮對(duì)塌滑體的爆破震動(dòng)影響;兩石料場(chǎng)地形坡度25°35°,巖層傾向與地表基本一致,傾角略小于地表坡角 ,為順向坡;開挖巖層中存在軟弱夾層,要求開挖過程中要對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)處理;開挖工作面寬度300400 m,平均厚度4060 m.綜合上述因素,按合理的機(jī)械設(shè)備配置、爆破裝藥量控制等因素計(jì)算得出料場(chǎng)開挖強(qiáng)度為3040萬m3/月。因此,決定洪家渡水電ht能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網(wǎng)求,確定平均施工強(qiáng)度要求達(dá)到30萬m3/月。 4、壩體填筑分期安排洪家渡水電站壩體填筑設(shè)計(jì)分七期,面
13、板施工分三期,填筑總歷時(shí)31.5月,平均填筑強(qiáng)度29萬m3/月,高峰填筑強(qiáng)度33.7萬m3/月,設(shè)計(jì)壩體填筑分期見圖1、表1. 5、結(jié)語洪家渡水電站于2000年11月8日正式開工,各項(xiàng)工作正按施工規(guī)劃有序進(jìn)行。從已施工的各標(biāo)段證實(shí),在施工方案、總體布置、道路系統(tǒng)規(guī)劃、節(jié)點(diǎn)工期安排等各方面,施工規(guī)劃均是合理的。通過前期設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐,體會(huì)如下:(1)峽谷地區(qū)堆石壩陡峭壩肩開挖石渣下河床一直是難于解決的問題,為減少石渣下河床往往采用預(yù)留巖坎開挖,最后巖坎一次爆破的方案。該方案應(yīng)仔細(xì)斟酌使用,陡峭壩肩邊緣往往巖石風(fēng)化、裂隙發(fā)育,巖坎不一定留得住,留住后的巖坎爆后大塊率較高,使得河床清渣難度加大。(2)峽谷地區(qū)利用公路上壩運(yùn)輸,道路等級(jí)需根據(jù)上壩運(yùn)輸強(qiáng)度、運(yùn)輸設(shè)備選型確定,因路陡、彎多最好選擇混凝土路面。利用重力運(yùn)輸?shù)囊苿?dòng)式斜坡軌道車方案,技術(shù)上是可行的,在高差較大地區(qū)是一個(gè)值得研究的課題。(3)導(dǎo)流、渡汛方式是確定壩體填筑分期的首要因素;施工強(qiáng)度不但決定分期
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