洪家渡砼面板堆石壩施工設計

1、洪家渡混凝土面板堆石壩施工設計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)能網布2個石料場，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。右岸相對較緩，為35°45°的坡地。工程計劃于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臺機組發(fā)電，2005年9月30日完建?？偣て跒?年9個月，其中第1臺機組發(fā)電工期為4年9個月。 2、壩肩開挖壩肩及壩基開挖工程量大，地形地質條件復雜，其中左壩肩陡峻，開挖邊坡高達300 m，為工程施工關鍵項目之一。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、引水洞等建筑物進口，施工干擾較大。 2.1 施工布置左岸開挖結合泄洪、發(fā)電引水系統(tǒng)進口開挖統(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號支洞，直通陡壁1 030 m高程，在4號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。右岸開挖公路結合天生橋、卡拉寨兩石料場上壩填筑道路進行布置，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公路是由進廠交通洞接3號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 開挖方法及進度安排左岸壩肩開挖由分岔支線公路進入開挖面，分別在1 250、1 175 m高程分上、下游兩區(qū)同時施工，采用邊坡預裂、15 m一層臺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)能網業(yè)掌子面盡量垂直河床布置，靠陡壁邊緣部分預留巖坎最后爆除。工作面石渣采用4 m3挖掘機、25 m3反鏟裝2032 t自卸汽車出渣。下河石渣在1 030 m高程截渣平臺及河床用反鏟及時清除。邊坡支護與開挖平行作業(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18個月，完成石方明挖98萬m3，平均開挖強度5.4萬m3月。 右岸壩肩開挖采取自上而下615 m一層臺階開挖。工期安排與左岸壩肩同時開工，截流前要求挖到996 m高程，歷時18個月，完成石方明挖34.04萬m3，覆蓋層17.31萬m3，平均開挖強

5、度2.9萬m3/月。 3、壩體填筑 3.1 上壩運輸方式壩體填筑著重研究了自卸汽車直接運輸上壩和移動式斜坡車聯合運輸上壩2個方案。 （1）自卸汽車直接運輸上壩方案。這種方案具有簡單、安全和可靠的特點，被廣泛用于面板堆石壩的施工中，在寬闊河床中它可以達到很高的運輸強度。但是，對于位于狹窄河床的洪家渡工程，很難布置45 t級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輸設備。道路標準為路面寬10 m，平均縱坡6%7%（個別路段10%12%），最小轉彎半徑15 m.（2）移動式斜坡車聯合運輸上壩方案。移動式斜坡車聯合運輸系統(tǒng)由兩組軌道構成，每組軌道上分別有移動式斜坡車通過鋼絲繩和

6、滑輪與卷揚機連接。系統(tǒng)工作時重車就位于斜坡軌道的上平臺，靠重力隨斜坡車一同下滑，同時位于另一軌道上的空車將被拉至上平臺，斜坡車的制動和速度由電動機控制。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，底部端頭使用移動平臺，系統(tǒng)工作時此平臺與軌道固定在一起，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，上平臺高程1 147 m，下平臺位于壩體內，最低高程990 m，最大高差為157 m，斜坡道最大長度320 m，斜坡車的加速度將限制在0.10.2 m/s2，制動加速度將限制在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.按照以上參數計算，每一系統(tǒng)所需電動機功率為2×300 kW，ht能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網由于自卸汽車直接運輸的運距在33.5 km之內，屬于經濟運距范圍，其臨建設施投資較少，斜坡道運輸方案的臨建工程量和營運費用則相對較高。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個枯期填筑到安全渡汛水位，壩體不過流，靠臨時斷面擋水。洪家渡面板堆石壩體采用斷流圍堰隧洞導流方式，圍堰導流標準為枯期十年一遇洪水，而渡汛標準（庫水位1億m3

8、時）為頻率P=1%洪水，相應水位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到1 023 m高程。 后期導流洞封堵后按P=0.2%洪水度汛，壩前最高水位到1 098 m高程，要求封堵導流洞后汛前壩體臨時斷面要在1 098 m高程以上，考慮到高水位用堆石擋水存在的風險，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界線，此高程同時可滿足首臺機發(fā)電水位要求。狹窄河谷上壩強度有限，主要通過臨時斷面來滿足以上2個重要分期高程，其余分期在此基礎上以方便施工、滿足壩體均勻上升、保證施工質量等要求進行劃分。 3.3 面板分期每一工作循環(huán)需時5

9、6 min.面板分期原則：安排在氣溫較低的枯水期施工，且面板施工時相應壩體應自然沉陷3個月以上，最好經歷一個汛期；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，提高經濟效益；避免靠較高的填筑堆石體擋水渡汛引起的風險；面板上游的防滲粘土、保護石渣（填筑高程1 030 m）須在圍堰保護下施工，并應有足夠的施工時間。ht能tp源:/世/w界ww.chi中na國gb建.n筑et節(jié)能網二期面板為1 100 m高程、相應堆石為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行填筑。壩體填筑料

10、源分散，墊層料加工點、過渡料堆放點、保護石渣、部分次堆石料均位于左岸上游小沖堆渣場，須從左岸上壩；其余主、次堆石料由天生橋、卡拉寨兩個石料場及下游右岸王家渡堆渣場從右岸上壩。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，即通到壩體內部1 030 m高程的4號支洞、通到壩后1 055 m高程的5號支洞、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。按此布置結合壩內、壩后公路即可滿足壩體填筑要求。 3.5 施工強度與工期影響施工強度的

11、主要因素為：運輸強度、壩面作業(yè)強度、料場開采強度。（1）運輸強度。上壩道路標準為三級，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對車考慮，32 t自卸汽車高峰日強度可達3.2萬m3，高峰強度可達72萬m3/月。（2）壩面作業(yè)強度。采用機械化流水作業(yè)，通過合理的機械設備配置、壩面分區(qū)及高效的組織管理，壩面作業(yè)強度一般應大于運輸強度。按以上原則面板分三期施工，一期面板為1 031 m高程，要求相應堆石為1 033 m高程，（3）料場開采強度。由地質地形條件和開采工作面大小決定。兩堆石料場距大壩水平距

12、離僅100150 m，且卡拉寨料場下游又緊靠1號塌滑體，料場開采必須考慮對塌滑體的爆破震動影響；兩石料場地形坡度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邊坡進行支護處理；開挖工作面寬度300400 m，平均厚度4060 m.綜合上述因素，按合理的機械設備配置、爆破裝藥量控制等因素計算得出料場開挖強度為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)能網求，確定平均施工強度要求達到30萬m3/月。 4、壩體填筑分期安排洪家渡水電站壩體填筑設計分七期，面

13、板施工分三期，填筑總歷時31.5月，平均填筑強度29萬m3/月，高峰填筑強度33.7萬m3/月，設計壩體填筑分期見圖1、表1. 5、結語洪家渡水電站于2000年11月8日正式開工，各項工作正按施工規(guī)劃有序進行。從已施工的各標段證實，在施工方案、總體布置、道路系統(tǒng)規(guī)劃、節(jié)點工期安排等各方面，施工規(guī)劃均是合理的。通過前期設計和施工實踐，體會如下：（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留巖坎開挖，最后巖坎一次爆破的方案。該方案應仔細斟酌使用，陡峭壩肩邊緣往往巖石風化、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)利用公路上壩運輸，道路等級需根據上壩運輸強度、運輸設備選型確定，因路陡、彎多最好選擇混凝土路面。利用重力運輸的移動式斜坡軌道車方案，技術上是可行的，在高差較大地區(qū)是一個值得研究的課題。（3）導流、渡汛方式是確定壩體填筑分期的首要因素；施工強度不但決定分期