官地水电站导流及主体工程施工规划研究

2013-08-15王明涛程福安

水电站设计 2013年1期

王明涛，程福安

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前言

官地水电站位于雅砻江干流下游、四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。电站工程枢纽建筑物主要由碾压混凝土重力坝及下游消力池、右岸引水系统及地下厂房发电系统组成。大坝坝顶高程1 334m，最大坝高168m，坝顶长度516m，整个坝体共24个坝段。大坝溢流坝段布置5孔溢流表孔，在挡水坝段设2孔放空中孔共同泄洪，大坝下游设消力池底流消能。右岸发电厂房为地下式，装机4台，单机容量为600MW水轮发电机组，总装机容量为2 400MW。施工期左、右岸各布置1条导流洞。

导流及主体工程主要工程量为:土石方明挖约838万m3，石方洞挖约267万 m3，常态混凝土约197万m3，碾压混凝土约308万m3，钢筋钢材约9万t，帷幕灌浆22万m2，固结灌浆25万2，回填灌浆10 万 m2，金属结构1.6 万 t，。

工程施工特点:高碾压混凝土重力坝处于高山峡谷，施工道路布置困难，施工强度高，地下洞室较多，围岩基本稳定，但局部的顶拱及边墙、端墙部位有可能形成坍塌、掉块及变形。

2 工程分标

2.1 分标原则

土建按建筑物分标，金属结构安装纳入相应的土建工程，安全监测工程单独成标，厂房机电设备安装单独成标。

2.2 分标慨况

导流洞工程按左右岸分为2个标，缆机平台及坝肩开挖工程左右岸各1个标，大坝工程为1个标，地下厂房土建及金属结构安装为1个标，库区防渗处理为1个标。

辅助洞室:地下厂房、主变室通排风工程及上层排水廊道为1个标，三大洞室中导洞及上层支洞为1个标，尾调交通洞为1个标。

厂房机电设备安装为1个标。金属结构采购共分3个标(13个标段);机电设备采购分为6个标，根据情况每个标再划分若干标段。

安全监测工程分为3个标，分别为左、右岸导流洞进出口边坡安全监测标，大坝安全监测标、引水发电系统安全监测标。

3 施工导流

3.1 导流标准及导流方式

官地枢纽工程为一等大(1)型，主要建筑物级别为Ⅰ级，相应导流建筑物级别为Ⅳ级。经研究，选择初期导流标准为20年一遇，相应设计流量9 780 m3/s。

初期导流采用全年断流围堰挡水、隧洞导流的导流方式。两岸各布置1条导流洞，断面尺寸16m×19m，呈城门洞形。

后期导流采取由在坝体设置的放空中孔和表孔的导流方式。

3.2 导流规划

2007年12月初河道截流，截流标准为10年一遇旬平均流量，设计流量Qp=10%=810m3/s。

2007年12月～2010年12月，设计洪水标准为20年一遇，流量Qp=5%=9 780m3/s。

在2010年12月底，坝体混凝土最低浇筑到1 253.00m高程，已超过围堰顶高程，坝体具备挡水条件。2011年1月初～2011年10月底，坝体临时挡水度汛标准为100年一遇，流量QP=1%=11 900 m3/s。

2011年11月上旬，左、右岸导流洞下闸，2012年4月底封堵堵头施工完毕。为尽可能减少官地电站蓄水对二滩电站运行的影响，水库蓄水安排在6月初进行，6月上旬即可蓄水到极限死水位1 321m，具备第一台机组充水发电条件。

4 主体工程施工方案及进度研究

4.1 导流洞工程

4.1.1 施工通道

左岸导流洞洞身段长度为744.137m;右岸导流洞洞身段长度为1 018.600m。经分析比较，确定在左岸导流洞中游段布置1条施工支洞，在右岸导流洞上游段及中游段各布置1条施工支洞，分岔进入导流洞上、下层。施工支洞均起于两岸低线公路，城门洞形，断面(宽×高)尺寸8m×7m。3条施工支洞总长约1km。

4.1.2 主要施工方案

导流洞分两层加底部保护层进行开挖，上层高约8.5m，下层高约9.5m，底部保护层高约3m，上层设中导洞，中导洞领先，两侧跟进。上层采用多臂钻钻孔、光面爆破，中层采用梯段爆破、边墙预裂，潜孔钻钻孔，底部保护层采用水平钻孔，光面爆破。3m3侧卸装载机挖装，配20t自卸汽车出渣。上层钻孔实际施工采用架设在自制平台车上的气腿风钻。

混凝土衬砌采用先底板后边顶拱的施工顺序，每条导流洞布置2套钢模台车。混凝土运输采用6m3混凝土搅拌车，混凝土泵入仓。

4.1.3 施工进度

导流洞工程于2006年2月开工，要求2007年8月15日洞身混凝土及灌浆施工完成，具备过水条件;2007年10月15日前施工支洞封堵、进出口围堰拆除施工完成，本工程完工。

根据施工过程的实际情况，对进度计划进行了调整。导流洞实际于2007年11月25日完成进出口围堰及岩埂拆除后过流，并顺利破堰过流。进口闸室于2008年1月浇筑完成。

4.2 缆机平台及坝肩(坝顶高程以上)开挖工程

4.2.1 施工通道及主要施工方案

左、右岸分别有3条道路可以利用，即缆机平台公路(左岸1 406m高程、右岸 1 450m高程)、1 334m高程高线公路、1 225m高程低线公路。从现有道路分岔修建施工机械便道，施工机械通过便道到达作业面。由于两岸边坡较陡，石渣推至1 334m和1 225m高程集渣平台，通过高线和低线公路出渣。集渣平台外侧采用钢筋石笼堆筑挡渣墙，应及时出渣，防止石渣下江。

石方采用梯段爆破，爆破梯段的高度控制在10m内。边坡开挖主要是采用预裂爆破技术。邻近水平建基面，应预留岩体保护层。

4.2.2 施工进度

缆机平台及坝肩开挖工程于2007年3月开工，计划2007年12月31日完工。

2007年6月30日完成右岸缆机平台1 450m高程以上的开挖，2007年8月31日完成1418m高程以上的开挖，2007年12月31日开挖至1 334m高程。

4.3 大坝工程

4.3.1 施工通道

1 334～1 220m高程坝肩的土石方堆渣至1 225m高程集渣平台，通过低线公路出渣。1 220～1 166m高程基坑的土石方开挖，分别由上、下游围堰背坡下卧形成的基坑上、下游通道出渣。

大坝1 166～1 260m高程的碾压混凝土由下游围堰背坡下卧至消力池基坑经基坑深槽部位碎石填筑道路及消力池基坑左侧碎石填筑道路和消力池右边墙外侧碎石填筑道路到达仓面。入仓口道路随着大坝碾压混凝土的不断上升而上升。溢流坝段1 240～1 260m高程的碾压混凝土考虑在右中孔坝段搭设栈桥，汽车由右岸下游入仓道路经右岸挡水坝经栈桥直接入仓。

大坝1 260m高程以上碾压混凝土运至右岸供料线平台，再转负压溜槽;右岸供料线平台与右坝顶公路相结合，供料平台宽10.0m;左岸通过皮带机经皮带机洞的运输从低线至左坝顶再转负压溜槽。

4.3.2 主要施工方案

石方采用梯段爆破，爆破梯段的高度控制在10m内。边坡开挖主要是采用预裂爆破技术，邻近水平建基面，应预留岩体保护层。基础不允许欠挖，开挖面应严格控制平整度。

坝体1 260m高程以下碾压混凝土以自卸车直接入仓为主。坝体1 260m高程以上的碾压混凝土的入仓方式是:左、右坝肩各架设2条负压溜槽向下供料结合坝面汽车转运作为主要浇筑手段，20t缆机配6m3混凝土罐作为补充。消力池基础碾压混凝土由20t自卸汽车经下游围堰背坡下卧至基坑直接入仓;消力池边墙碾压混凝土采用2台MQ600/30门机吊3m3卧罐入仓。

4.3.3 施工进度

坝肩及基坑开挖工程于2008年1月开工，2009年9月完成。2009年10月开始浇筑大坝混凝土，2011年10月完成大坝混凝土浇筑，2012年4月完成表孔闸门的安装。

2011年11月初导流洞下闸，2012年4月完成导流洞封堵。6月初水库开始蓄水，6月上旬即可蓄水到极限死水位1 321m，具备充水发电条件。

4.4 右岸引水发电系统

4.4.1 施工通道

在充分利用永久通道的基础上，地下厂房系统三大洞室布置上、中、下三层施工支洞。厂房上、中层施工支洞为两端双通道。主变室、尾调室施工支洞为单通道。

主厂房和主变室上层支洞利用主厂房送风洞和主变室排风洞，尾调室上层施工支洞从主变室排风洞分岔，到达三洞室顶拱。主厂房另一端上层支洞从过坝交通洞桩号进入主厂房。三洞室中层支洞利用进厂交通洞或分岔引出支洞。厂房另一端中层支洞从进厂交通洞分岔经主变室至副厂房端。三洞室上游端下层支洞从进厂交通洞分岔通往压力管道下平段。下游端下层支洞从过坝交通洞分岔引出支洞至尾水洞，穿过尾水洞进入尾水管洞，再进入尾调室和厂房底部。

排水廊道施工支洞分别从主厂房上层支洞、厂房中支洞和压力管道下支洞分岔进入排水廊道第一层、第二层、第三层。

4.4.2 施工方案

三大洞室顶拱开挖采用多臂钻钻孔，喷混凝土台车和锚杆台车进行支护;顶拱以下石方洞挖采用梯段爆破、边墙预裂的方式。岩壁梁部位开挖应采取光面爆破，要求实测松动范围小于20cm。岩壁不允许欠挖，严格控制超挖，超挖不大于20cm。

厂房混凝土浇筑由6m3搅拌车经交通洞运至安装间，再由小桥机吊混凝土卧罐入仓或转溜槽入仓。涡壳混凝土满足相应的温控要求。

压力管道采用从进厂交通洞运管片进入安装间。在安装间将3个管片焊接为管节，将管节运入压力管道进行安装。

4.4.3 施工进度

引水发电系统从2007年11月开始厂房上层扩挖，2009年7月底完成主厂房第一台机组基坑的开挖和支护。

第一台机组混凝土浇筑及埋件安装于2009年8月～2011年5月，历时22个月;第一台机组安装于2011年6月～2012年6月，历时13个月。后续机组顺序滞后1～4个月开始浇筑混凝土，厂房土建工程在2012年5月底全部完成。2013年6月机组全部安装完毕。

4.5 施工总进度

本工程筹建及准备期从2005年1月至2007年9月，工期33个月。

主体工程施工期从2007年10月开始，至2012年7月初第一台机组发电，工期57个月。

工程完建期从2012年7月至2013年6月，工期12个月。

5 施工交通运输

5.1 对外交通运输

官地水电站外来物资运输总量约169万t，高峰年为2009年，运输量约50万t。经研究分析，电站铁路转运站设置在成昆铁路漫水湾站，电站对外交通公路起于经久，经河西镇，翻越磨盘山，过金河乡至金河大桥左岸桥头，金河大桥左岸桥头至打罗，接官地水电站场内外连接公路。线路总长约67km。

重大件为主变压器，单件运输重约160t，外形尺寸可满足铁路运输的限制要求。次重件转轮分半运输，重约145t，转轮直径8.0m左右，根据公路和铁路现有运行条件，采用散件运输，现场设厂加工组装。转子中心体重约75t，采用水运和公路运输方式。水泥、粉煤灰、钢材和木材等物资需经铁路运输，再经公路运输至电站工地。

5.2 场内运输

本工程的场内施工公路总长约42.93km，其中公路隧洞6.4km。

根据工程枢纽布置和施工总布置格局，确定场内公路布置规划的主线为左右岸各布置一条高线公路、低线公路及高低线连接线公路，左、右岸缆机平台公路，至料场的料场公路。

为沟通左、右两岸交通，前期需要在上、下游各建一座临时索道桥。为沟通左、右岸永久交通，需在下游建一座跨江永久大桥。

6 施工工厂设施及施工总布置

整个工程区布置2个砂石加工系统、3个混凝土系统、4个渣场及其他辅助设施。

6.1 砂石加工系统

6.1.1 打罗砂石加工系统

打罗砂石加工系统料源为地下厂房、导流洞的玄武岩洞渣，设计毛料处理能力420t/h，成品料生产能力350t/h，满足混凝土月高峰浇筑强度5.0万m3要求。主要供应地下厂房、导流洞所需混凝土砂石骨料及30万m3大坝混凝土所需的成品骨料。

6.1.2 竹子坝砂石加工系统

竹子坝砂石加工系统料源为竹子坝料场的玄武岩料。设计规模为毛料处理能力2 200t/h，成品料生产能力1 750t/h，满足混凝土月高峰浇筑强度25万m3要求。主要供应大坝、消力池、厂房进水口、压力管道上平段及斜井段所需混凝土砂石骨料。

6.2 混凝土生产系统

6.2.1 打罗混凝土系统

打罗混凝土系统布置于打罗沟附近，设置二座2×1.5m3型混凝土拌和楼，设计生产能力为150m3/h，主要承担导流工程和地下厂房工程的混凝土供应。

6.2.2 大坝高线混凝土系统

高线混凝土系统布置于竹子坝沟内、靠开关站旁，设置一座2×6m3型和一座4×3m3型混凝土拌和楼，主要供应有温控要求的大坝和进水口的混凝土。该系统的制冷应按夏季生产混凝土出机口温度11℃(常态)和12℃ (碾压)的要求进行。

6.2.3 大坝低线混凝土系统

低线混凝土系统布置于大坝下游距坝址1.0km处，设置2座2×6m3型混凝土拌和楼。主要供应有温控要求的大坝及消力池的混凝土。该系统的制冷应按夏季生产混凝土出机口温度11℃(常态)和12℃ (碾压)的要求进行。

6.3 渣场规划及土石方调运

工程土石方开挖总量为1 105万m3，其中土石方明挖约838万m3，洞挖约267万m3，除工程直接或间接利用外，总弃渣量为1 531万m3(松方)。选择大坝左岸下游约4.5km处的河滩地、大坝左岸下游约3.0km处的大桥沟沟口、大坝上游约0.8km处的黑水河沟口段及大坝上游约1.6km处的库区虎山滩岸坡4个区域作为本工程堆渣场。其中位于大桥沟上游的2#－1渣场主要用于堆存洞挖可利用料，回采加工后作为混凝土骨料。

根据料源规划，导流洞和地下厂房的洞渣运往2#－I渣场作为打罗人工骨料加工系统的回采毛料。考虑到出渣方向的顺畅和坝肩开挖对本标出渣的影响，上游工作面的开挖弃渣运往4号渣场，下游工作面的开挖弃渣运往1号渣场、2#－II渣场。

考虑到出渣方向的顺畅和3号渣场的启用时间，前期的坝肩开挖弃渣均运往上游4号渣场，后期的坝肩开挖弃渣可运往3号渣场。考虑到各渣场的容量和2#－I渣场回采结束时间，坝基及消力池开挖弃渣直接运往3号渣场。河道整治和围堰拆除堆于2#－I区回采场。