关于开都河流域大山口水电站工程发电厂房施工组织特点

王 成

（新疆北方建设集团有限公司 奎屯市 833200）

1 工程概况

大山口二级水电站工程是开都河规划梯级电站开发中的第八级，电站建成后将在系统中承担基荷作用。开都河流域位于新疆天山南坡，塔里木盆地北缘，北与玛纳斯河相接。该流域在巴音郭楞蒙古自治州产水量最大，属雨雪混合补给河流。工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内，距和静县巴润哈尔莫顿镇45 km，可利用大山口水电站管理区对外交通桥和道路，交通便利 。

大山口二级水电站为引水式式电站，其上游为大山口水电站，下游为小山口水电站。大山口二级水电站以发电为主，水电站引水发电流量170 m3/s,正常蓄水位1 351.3 m，尾水1 316.5 m，由装机容量确定电站工程等级为Ⅳ级。工程规模为小（Ⅰ）型。水电站工程由首部枢纽，引水建筑物（包括引水隧道，调压井，压力管道），防洪建筑物，电站厂房等组成。

水电站选用3台单机容量1.65万kW的混流式水轮发电机组，总装机容量4.95万kW。多年平均发电量2.38亿kW·h时，装机年利用小时数4 803 h。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物等级为4级，临时性水工建筑物级别为5级。

2 厂房的施工组织管理

大山口二级水电站厂房是由主厂房、副厂房、安装间及尾水建筑物组成。主副厂房采用上下游平行布置方式，主厂房位于副厂房下游侧，主机间布置3台水轮发电机组，上游侧宽12.3m，下游侧宽9.1 m，机组间距14.4 m，主机间平面尺寸46.5 m×21.4 m（长×宽），安装间位于主机间左侧，安装间平面尺寸21.85 m×21.4 m（长×宽），地面以上与主机间同高，地面以下与水轮机层同高。副厂房位于主厂房上游侧，副厂房宽度7.2 m与主厂房同长；主变频布置在副厂房上游侧主变平台上，主变平台高程同厂区平台高程1 325.00 m尾水平台高程同发电机层高程1 325.00 m，尾水渠长 1 521.98 m，采用底宽（30～45）m,边坡1∶1.75，纵坡i=1/3 000的梯形断面渠道进入开都河主道。

厂房按照招标文件要求，主体施工为22个月施工期，完成土建及预埋工作。工程土石方施工方量约100万m3，混凝土方量月3.5万m3，钢筋制安2200 t，预埋设施约500 t，施工经历两个冬季，需对冬季施工作出详细计划方案。根据本工程施工特点和现场实际情况，结合新疆北方建设集团有限公司的施工能力，对厂房施工总体安排如下：

（1）根据本段厂房施工特点，工程量和现场实际情况，为保质保量安全完成施工任务，本工程将分段展开，把施工划分为压力钢管工程，厂房工程（施工围堰，厂房土建，机电设备，电器及金属结构安装），尾水渠工程（尾水渠防渗处理，尾水渠反坡，尾水渠开挖及衬砌）三个施工大段，各施工段依次进行段内施工。

（2）第一阶段施工为厂房基坑开挖，厂房围堰及尾水渠防渗处理和开挖。该阶段主要以机械施工为主，人工辅助，为保证开挖进度，该施工段计划由两个机械队，2个爆破施工队，1个劳务施工队组织实施。计划施工工期为10个月，含一个冬季期。第二阶段施工为厂房土建施工，压力钢管施工，机电设备预埋工程施工和尾水渠混凝土板衬砌，该阶段施工是整个工程最终是否完成的关键阶段，需要投入的人、机、材最多，工序间的交叉最频繁，现场管理的难度也最大，项目部需对施工组织进行严格的控制。项目部计划投入3个土建施工队，1个机电安装队，1个压力钢管安装队，机械队1个。计划施工工期为14个月，包含一个冬季期。第三阶段为水轮机、发电机、电气设备安装和厂房内部装修阶段，投入土建施工队1个，机电设备安装队2个，机械队1个。工作重点放在机组设备、电气设备安装和调试，确保机组按时发电。

（3）在施工顺序上，首先确定临时工程的施工，包括进场道路、施工场内道路、输电线路、材料堆放场地的设置。其次确定厂房基坑开挖道路、围堰及防渗渠道的场地布设、弃渣场地的指定。第三为厂房土建工程，压力钢管工程、尾水渠工程的施工。最后为厂房机电设备的安装、电气设备的安装、厂房内部装修工程。

根据施工图纸及设计招标文件，编制出详细的施工组织设计，有计划有步骤组织实施。根据工程特点，制定出与之相应的工期目标、质量管理目标、安全管理目标，文明施工管理目标，环保目标。

3 电站厂房的主体施工

厂房施工主要程序：施工准备—→测量放线围堰施工—→土方开挖及石方开挖—→厂房下部混凝土现浇—→毛石混凝土回填及土方回填—→厂房上部混凝土浇筑—→桁车及钢屋架等金属结构制作及安装—→机电设备安装—→二期混凝土浇筑厂房砌筑—→厂房装修及电气安装—→厂房地坪及边坡预制混凝土护坡—→验收

3.1 厂房土石方施工

大山口二级水电站厂房位于开都河一岔流右岸上，该岔流河道宽（25～33）m，深（1～3.0）m。 厂房右侧临近Ⅳ级阶地，地面高程（1 325～1 337）m，上部岩性为全新统冲击卵石层，厚度约（12～13）m，上部松散，下部中密。下覆基岩岩性为第三系中新统桃树园组砂质泥岩，砂砾岩。根据地质描述，决定对厂房的土方施工采用机械开挖覆盖层，爆破开挖泥岩层的方法进行。

开挖工作的内容包括准备工作，复核设计提供的坐标点及控制点，设置基坑开挖施工控制网，进行场地清理，施工期排水，开挖，爆破，弃渣的运输及堆放，边坡监测和防护，验收前的维护以及对废弃渣场的清理。施工中重点控制开挖边线及高程，边坡的稳定性及爆破施工中的药量控制及人员安全疏散。实际施工中，选用了大挖掘机2台，30 t自卸车6台，铲车2台进行开挖。爆破采用TQ-150型潜孔钻，散装炸药和乳化炸药，采用预裂爆破和梯段爆破相结合的方式进行爆破施工。该施工阶段持续时间10个月，完成砂砾石开挖8万m3，泥岩爆破开挖15万m3。按照预定计划完成施工任务。

3.2 厂房主体工程施工

发电厂房由主厂房、副厂房、安装间及尾水建筑物组成。主副厂房采用上下游平行布置方式，主厂房位于副厂房下游侧，主机间布置3台水轮发电机组，上游侧宽12.3 m,下游侧宽9.1 m，机组间距14.4 m，主机间平面尺寸46.5 m×21.4 m（长×宽），安装间位于主机间左侧，安装间平面尺寸21.85 m×21.4 m（长×宽），地面以上与主机间同高，地面以下与水轮机层同高。电站厂房工程项目主要由混凝土浇筑、厂房砌筑及装修，金属结构制作及安装以及机电设备和电器安装工程组成。

厂房混凝土主要有：设备基础混凝土、尾水混凝土、尾水闸墩混凝土、水下墙混凝土、蜗壳及机墩混凝土、集水廊道混凝土、厂房框架柱、连系梁混凝土、地坪混凝土及二期混凝土。

发电机层以下底板、水下墙、尾水闸墩、尾水管混凝土、集水廊道等采用C20F200W4二级配混凝土浇筑、发电机以下板、梁、柱、发电机层以上框架梁、柱以及二期混凝土等采用C25二级配混凝土浇筑，吊车梁采用C30一级配混凝土浇筑。

水电站厂房细部结构尺寸大，预埋设备管路多，孔洞多，受力复杂，工序交叉作业较多，相互影响大，必须分层分块进行浇筑。合理的分层分块是削减温度应力，防止或减少混凝土裂缝，保证混凝土施工质量和结构的整体性的重要措施。因此，厂房混凝土浇筑根据部位和特性采取分层分块浇筑，其分层分块浇筑说明如下：

（1）首先浇筑1 304.755 m以下设备基础，水下墙混凝土。根据结构及预埋的要求，计划分为两次浇筑。在浇筑1 309.1 m以下集水廊道，尾水墙混凝土及尾水管混凝土，计划分为两次浇注完毕。由于结构尺寸较大，混凝土浇筑一般以大体积混凝土浇筑为主，注意混凝土的温度控制。及时覆盖、洒水养护。防止出现裂缝，影响施工质量。

（2） 浇筑水轮机层（高程1 309.1 m～1 316.9 m），按照水轮机蜗壳等埋件的安装要求，一期混凝土按照高程分别划分为1 310.9 m、1 313.5 m、1 316.9 m三层，各层一期混凝土浇筑完成后，及时将水轮机蜗壳等埋件安装固定好，再浇筑二期混凝土。水轮机层主要以各种预埋件、管路及设备预埋为主，要求对预埋设备的轴线、标高、结构尺寸等测量精确，以避免由于失误影响后续工作。

（3）发电机层（高程 1 316.9 m～1 325 m），一期混凝土根据尾水闸墩，框架构造要求，按照高程划分为1 319.6 m、1 322.3 m、1 325 m三层，一期混凝土完成后，再安装发电机层预埋件，然后浇筑二期混凝土，二期混凝土分两次浇筑完毕。

（4）1 325 m高程以上的主副厂房框架柱混凝土浇筑可根据构造柱的结构和不超过5 m高度进行分层浇筑。该浇筑阶段主要看主要控制联系梁混凝土，承重牛腿柱的混凝土浇筑。保证混凝土的浇筑质量，密实度，强度要求，保证桁车的吊装安全。

（5）尾水闸墩的一期混凝土浇筑至1 325 m高程后，在安装门槽、轨道埋件后，浇筑二期混凝土。

3.3 厂房混凝土浇筑的原材料及工序工艺的质量控制

（1）原材料要求。钢筋，水泥，粉煤灰等工程所需大宗材料，统一由业主选定合格厂家采购，材料品质符合现行国家标准，品种名称，型号，规格，生产厂家，出厂日期应标示清楚，出厂合格证，生产许可证，出厂检验报告齐全。做到未经复检的材料不得用于施工，不合格的材料严禁使用，材料的运输，储存要作好防护，确保材料品质符合规范要求。

（2）混凝土制备，运输。设置50混凝土拌和站2座，设在厂房下游右岸200 m处的施工区内。混凝土搅拌时要严格控制水灰比和混凝土坍落度。砂、石应采用电子过磅，力求准确，混凝土施工前，按照设计提供的配合比，对进场水泥和砂石骨料进行混凝土配比试验，要满足混凝土抗冻、抗渗、强度要求。

（3）模板工程。模板设计制作及安装。电站厂房结构复杂，构造多样，孔洞、梁柱和曲面较多，支模工程量大，立模复杂。模板的设计根据各部位施工方法、进度要求及分层、分块和结构布置情况来设计制作。梁、板、柱及墙体等形状较规则处的模板采用普通胶合木模板，必要时辅以钢模，采用塔式脚手架或满堂架支撑。闸墩及尾水管等处的曲面、弧段和形状特殊部位，采用自制定型模板，可采用定形钢模或定型木模。对较规则、面积相对较的墙体、板等处模板，可采用大型模板组装，整体制作加固，塔吊辅助吊运安装。设计的模板要有足够的强度，能承受混凝土的浇筑和捣固的侧压力和振动力，并应牢靠地维护原样不变形。模板安装必须按混凝土结构物的施工详图测量放样，安装前必须清除表面污杂物，涂刷脱膜剂等。模板安装过程中，必须保持足够的临时固定支撑点，墙体、梁、柱模板要用Φ48钢管排架加固，Φ16对销螺栓对拉，对拉螺栓中间设止水环，并辅以剪刀撑和斜撑加固。模板拆除，不承重侧面模板的拆除，混凝土强度达到其表面及棱角不因拆模损伤时，方可拆除；在墩、墙和柱部位在其强度不低于3.5 MPa时，方可拆除。底模在混凝土强度符合相关规定后方可拆除。

（4）钢筋工程。钢筋制作安装工艺程序如附图。

钢筋制安：钢筋的种类、型号、直径等应符合图纸要求，每一批钢筋均应附有产品质量证明书及出厂检验单。钢筋在使用之前必须进行试验，试验合格方可使用。钢筋按图纸要求施工，在加工场加工，运至现场绑扎。钢筋的表面应洁净无损伤，油漆污染和铁锈应在使用前清除干净，带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。钢筋的接头采用焊接。为保证混凝土保护层的必要厚度，应在钢筋与模板之间设置强度不低于结构设计强度的砂浆垫块。

（5）墙体、梁、板、柱等构筑物混凝土施工。建筑物混凝土的浇筑程序从施工准备至混凝土养护止，其程序如下：

施工准备—→基面处理—→钢筋制作—→支模—→钢筋安装检查评定—→获开仓证—→混凝土搅拌出站—→运输入仓—→混凝土平仓振捣浇灌—→混凝土养护—→拆模覆盖—→洒水—→养护及混凝土表面保护。

混凝土浇筑。混凝土浇筑前，应对模板、钢筋、预埋件的位置、标高、轴线、数量及牢固情况等进行细致的检查，并作自检记录、工序交接记录和隐蔽验收记录。木模板应浇水湿润，缝隙、孔洞要堵严，基坑积水应排除干净，运输道路应平整畅通。任何部位混凝土开始浇筑前8 h（隐蔽工程为12 h）必须通知监理人对浇筑部位的准备工作进行检查。检查内容:地基处理、已浇筑混凝土面的清理以及模板、钢筋、插筋、预埋件、止水片和观测仪器等设施的埋设和安装等，经检验合格后，方可进行混凝土浇筑。混凝土从高处自由倾落高度不超过2 m，如超过2 m必须挂串筒，以保证混凝土不致发生离析现象。为了保证混凝土结构良好的整体性，混凝土应连续浇筑，不留或少留施工逢。混凝土浇筑后应进行振捣密实，分层浇筑时，每层混凝土厚度不超过振动棒长的1.25倍，应根据批准的浇筑程序分层分块进行施工，上层混凝土振捣要在下层混凝土初凝之前进行，振捣时要插入下层5 cm左右。在墙体周边浇筑混凝土时，应使混凝土均匀上升，在斜面上浇筑混凝土时应从最低处开始，直至达到水平面。混凝土浇筑应保持连续性。在浇筑分层的上层混凝土浇筑前，应对下层混凝土的施工缝面，进行冲毛或凿毛处理。混凝土表面蜂窝凹陷或其他损坏的混凝土缺陷应按规范规定进行修补，并做好详细记录。混凝土浇筑完毕12 h内用适当的材料把混凝土覆盖并浇水，使混凝土在规定时间内有足够的水份湿润。根据气温，当最高气温高于25℃，浇捣完毕6 h内加盖浇水养护。养护时间：养护期不少于15天。

二期混凝土施工。二期混凝土浇筑随埋件设备安装进度进行，并根据其结构特点分层浇筑，分层厚度一般（2～3）m，按其几何中心分块对称浇筑，以免造成埋件挤压变形。蜗壳等处二期混凝土模板主要采用木模制作定型模板，其它部位采用普通组合钢模配合木模。二期混凝土入仓采用泵送至仓前，人工装仓，振动棒振捣。浇筑二期混凝土前复核蜗壳等埋件的外型尺寸及相对尺寸，检查各加工面并清除毛刺、铁锈，调整蜗壳等埋件的中心、垂直度在规范要求范围内，用型钢加固，经监理验收合格，浇筑蜗壳等埋件基础混凝土，浇筑混凝土应专人监视，防止蜗壳等埋件垂直度出现偏移。待基础螺栓的固脚混凝土达到强度要求，用斜垫板和基础螺栓精调蜗壳垂直度在0.04 mm/m以内，点焊基础调整垫板及螺栓，再浇筑上部二期混凝土。

3.4 厂房砌筑及装修

厂房为混凝土框架柱结构，再采用加气块混凝土及粘土砖砌筑。施工程序为先砌体，而后装修，由下而上进行，砌体完工后，装修和厂房内各种机电设备按同步进行。因此，必须协调好此部工程施工，最后进行各专业系统调试联运转。主体结构，围绕着砌体组织流水施工。水、暖照明安装，装饰工程施工，按先上后下，先内后外的顺序组织施工。进行各专业系统调试和联运调试、做好成品保护工作。

安装工程作法为室内抹灰前，将所有管道按设计位置留出。各种预埋件要按规定安装好。预埋件在混凝土的施工中应先预埋后浇筑，避免事后打洞，电气管线，主管随墙进度设置，不准事后留槽凿洞。水、暖、电卫安装工程，在施工中采用保护措施，避免跑、漏、冒、露、堵、锈等问题。门窗安装严格按技术规范和有关规定进行施工。

4 结 语

大山口二级水电站厂房主体工程作为整个工程的重要组成部分，其施工的进度及质量关系到最终能否顺利发电，在全体参建人员的共同努力下，通过科学的组织，严密的管理，最终按期完成了业主提出的水电站主体的进度目标，这在新疆山区水电站史上留下了光彩的一篇，也为今后电站厂房施工总结出宝贵的施工经验。