黄河尼那电站施工技术综述.docx
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黄河尼那电站施工技术综述
黄河尼那电站施工技术综述
第一节黄河尼那电站工程概况…………………………………………………
1.工程规模及要紧技术经济指标…………………………………………………
2.水文气象和地质条件
3.….……………………………………………………………
4.电站枢纽布置………………………………………………………………………
5.工程建设概况………………………………………………………………………
第二节施工总体布置…………………………………………………………………
1.砂石、砼拌合系统…………………………………………………………………
2.施工辅助设施………………………………………………………………………
3.施工用风、水、电布置……………………………………………………………
4.施工道路布置………………………………………………………………………
5.垂直运输机械布置…………………………………………………………………
第三节导流围堰工程………………………………………………………………
1.一期围堰……………………………………………………………………………
2.二期导流……………………………………………………………………………
第四节基础开挖………………………………………………………………………
1.概况…………………………………………………………………………………
2.工程地质……………………………………………………………………………
3.粘土岩钻爆试验……………………………………………………………………
4.开挖施工方法………………………………………………………………………
5.结语…………………………………………………………………………………
第五节基础灌浆处理…………………………………………………………………
1.概况…………………………………………………………………………………
2.钻孔布置及设计指标………………………………………………………………
3.施工工艺……………………………………………………………………………
4.固结灌浆成果分析…………………………………………………………………
5.帷幕灌浆试验………………………………………………………………………
第六节右坝肩岸坡接触灌浆施工……………………………………………
1.概述…………………………………………………………………………………
2.工程地质……………………………………………………………………………
3.要紧工程量…………………………………………………………………………
4.施工材料及机械……………………………………………………………………
5.灌浆操纵……………………………………………………………………………
6.施工程序及施工工艺………………………………………………………………
7.施工过程及质量操纵………………………………………………………………
8.终止语………………………………………………………………………………
第七节主体砼施工…………………………………………………………………
1.概况…………………………………………………………………………………
2.枢纽工程建筑物布置………………………………………………………………
3.混凝土配合比试验内容……………………………………………………………
4.厂房〔流道〕混凝土施……………………………………………………………
第八节梁板合一屋盖雁形板的应用………………………………………………
1.概……………………………………………………………………………………
2.要紧参数……………………………………………………………………………
3.雁形板的预制………………………………………………………………………
4.雁形板荷载试验……………………………………………………………………
5.雁形板吊装…………………………………………………………………………
6.终止语………………………………………………………………………………
第九节金属结构安装
第十节质量操纵……………………………………………………………………
1.质量目标……………………………………………………………………………
2.质量体系……………………………………………………………………………
3.质量保证措施………………………………………………………………………
4.总体质量评判………………………………………………………………………
尼那水电站施工技术综述
第一节黄河尼那电站工程概况
1.工程规模及要紧技术经济指标
黄河尼那水电站位于青海省贵德县境内黄河干流上，坝址距上游拉西瓦电站坝址8.6Km，距上游龙羊峡水电站41Km。
是黄河上游龙-青河段开发的第三梯级电站。
坝址距西宁市公路历程124Km，距下游贵德县城约20Km，距国家铁路干线上的湟源物资转运站137Km。
尼那水电站为河床式电站，属三类中型工程，以发电为主，并可改善下游灌溉条件。
电站正常蓄水位2235.5m，最大坝高47.9m，总库容2620万m3，为日调剂水库。
电站总装机容量160MW，最大发电水头18.1m，电站保证出力74.7MW，年发电量763Gw.h，年利用小时数4769h。
可改善下游3.5万亩耕地的灌溉条件。
尼那电站工程分二期施工。
第一期采纳土石围堰围护左岸基坑，进行泄水闸的全年施工，由束窄的河床过流；二期对已被束窄的黄河主河床进行截流，修建上、下游土石围堰，由上下游横向围堰挡水，进行泄水底孔、电站厂房及右岸砼重力副坝全年施工，水流由泄水闸下泄。
1.2电站要紧工程量：
土石方开挖总量130万m3，砼浇筑42.53万m3，钢筋制安1.3万吨。
土石方开挖：
45.37万方；
2水文气象和地质条件
坝址以上流域面积132481km2，占全流域面积的17.6%，水量占全流域的45%。
坝址处多年平均流量为666m3/s，多年平均径流量为210亿m3。
经上游龙羊峡水库调蓄后，入库洪水流量五十年一遇洪峰流量为4460m3/s，千年一遇洪峰流量为4890m3/s。
当水库正常蓄水位为2235.5m，死水位为2231.5m时，总库容为2620万m3，有效库容为860万m3。
年入库沙量为168万t，平均含沙量为0.082kg/m3。
2.1分期洪水
尼那水电站分期洪水如表1。
表1分期洪水流量表流量：
m3/s注：
括号中的为龙羊峡正常运行情形
月份
洪水标准〔P%〕
5
10
20
1~6130013001300
7~102330〔2830〕2240〔2240〕2150〔2650〕
11~12130013001300
2.2气象
坝址座落在浅山与红柳滩地交界的位置，与下游贵德盆地的下垫面状况差不多相似。
贵德气象站距坝址仅13.2km，故以该站为坝址代表站。
坝址区气象特点见表2
表2
序号
项目
单位
数量
1
多年平均气温
0C
7.2
2
多年平均最高气温
0C
15.3
3
多年平均最低气温
0C
0.3
4
多年绝对最高气温
0C
34.0
5
多年绝对最低气温
0C
-23.8
6
多年平均相对湿度
%
50
7
多年平均降雨量
mm
254.2
8
多年平均蒸发量
mm
2110.0
9
多年平均最大风速
m/s
15.2
10
多年平均风速
m/s
2.1
11
最多风向
C，NE
12
多年平均地面温度
0C
10.0
2.3工程地址条件
枢纽区为宽敞的不对称槽形河谷，谷底宽150~170m。
左岸为平缓的Ⅰ、Ⅱ级堆积阶地，右岸岸坡由三迭系砂板岩组成，分布有黄河Ⅰ~Ⅷ级阶地，总体呈台阶状。
右岸临水岸坡为高15~20m的基岩陡坎，自然坡度600~800。
地层由老到新有：
三迭系下统〔T1〕浅变质岩、第三系上新统N2粘土岩、第四系上新统Q3黄河冲积砂卵砾石层及全新统Q4松散堆积层。
孔隙性潜水分布在河床及左岸Ⅰ~Ⅱ级阶地砂卵砾石层中。
地下水埋深一样5~20m，水位高程2219~2221m，含水层10m左右，水量较丰。
基岩裂隙水分布在右岸砂板岩中，埋深25~50m，水位高程2219~2230m，水量贫乏。
厂坝基岩体为下三迭系砂板岩〔T11~T12〕，河床段要紧为T11层中厚度变质砂岩夹板岩。
弱风化层厚度20~30m，下限高程2170~2180m，其上强风化层厚度5~10m。
厂基位于强风化层下部和弱风化层上部岩体中。
按厂基岩体质量分级，以三级岩体为主，岩体较破裂，完整性差。
建基面要紧断裂构造为F2、F19、F20等陡倾角断层，呈NW2800~3000方向展布，斜切河床建筑物部位。
3.电站枢纽布置
尼那水电站工程枢纽由左岸副坝〔土坝〕，左岸泄水闸〔坝轴以上为导流明渠〕、泄水底孔、电站厂房坝段、右岸副坝、右岸开敞式开关站、上坝及进厂公路、尼那沟防护工程等组成〔尼那水电站枢纽平面布置图见图1，上游立视图见图2〕。
图1尼那水电站枢纽平面布置图
图2上游立视图
3.1挡水建筑布置
尼那水电站挡水建筑物有左岸土坝和右岸砼重力坝。
左岸土坝长378m，最大坝高33.2m，坝顶宽度6m，上下游边坡坡比为1∶2。
右岸砼副坝布置在厂房坝段右侧，由右副1#和2#两个坝段组成，为重力式挡水坝段。
坝顶长41.6m，最大坝高41.9m。
电站门库、工具房、检修排水泵房、事故油池等设在右副1#坝段。
3.2泄水建筑物
尼那水电站泄水建筑物要紧有泄水闸和泄水底孔。
泄水闸布置在左岸，与左岸副坝相连，右侧与泄水底孔相连。
其坝轴线以上为导流明渠。
泄水闸由闸室、交通桥、消力池、尾渠组成。
泄水闸长170m，宽62m，分左、中、右三孔，孔口尺寸12×7m。
进口底板高程为2215.0m，每孔安装有弧形工作闸门，由2×1600KN液压起闭机操作。
三孔共用一扇检修闸门，由坝顶2×1600KN门机操作。
泄水底孔布置在安装间坝段，该坝段长25m，沿水流方向底宽65.2m。
进口底板高程2212.0m，进口设8m×7m的事故检修门，由坝顶2×1600KN门机操作。
出口尺寸为8m×6m，底板高程2211.5m，出口设8m×6m的平板工作门，由尾水2×1250KN门机操作。
3.3发电建筑物布置
本工程为河床式电站。
四个厂房坝段集中布置在右侧主河道，桩号右0+036.00mm~右0+128.00mm，总长92m，顺水流方向底宽67.0m。
坝顶高程2238.20m，厂顶高程2246.45m，尾水平台高程2226.00m。
厂房坝段顺水流方向可视为三部分：
进水口段、机组段、尾水管段。
见图3
图3
进水口底板高程2204.10m，为喇叭型布置，进水口段不设中墩，过水净宽度12m。
沿水流方向设两道门槽：
拦污栅槽、检修门槽兼副拦污栅槽。
拦污栅孔口尺寸为12×24.55，检修门槽孔口尺寸为12×7.48m，拦污栅及闸门由坝顶2×1600KN门机操作。
坝顶牛腿长度5.5m，作为连接两岸的公路桥。
坝基灌浆排水廊道底板高程为2192.80m，廊道尺寸3×3m，坝体及坝基渗水排往漏集水井。
机组段有水轮机井、水轮发电机组、主机层、运行层、安装间及主厂房上部结构。
水轮机井底部高程2197.60m，装四台单机容量40MW灯泡贯流式机组，水轮机型号为GZ4BN32-WP-600，发电机型号为SFWG40-56/7200，水轮机安装高程2205.60m。
主机的流道顶板以上为主机层，高程为2216.30m，层高3.7m。
运行层地面高程为2220.00m，较安装间低6m。
安装间设在厂房左侧泄水底孔之上，长度33m，宽度与主厂房上部结构同宽22.3m，地面高程2226.00m，与尾水平台同高。
主厂房上部结构由排架柱、吊车梁、预应力钢筋混凝土雁形板等组成，上下游排架柱外缘间距22.3m，断面尺寸1.2×1.8，顶高程2248.80m。
尾水管段有尾水管、尾水副厂房、尾水平台、尾水墩墙。
尾水管锥管段出口直径8.285m，其后为圆变方段。
尾水出口设事故门，孔口尺寸为10.648×10.648m，事故门由尾水平台2×1250KN尾水门机操作。
尾水平台高程2226.00m，左右与两岸进厂公路相接。
两台主变压器设在2#、4#机组段，型号为SFP7-8000/110，主变压器可通过专设轨道推入安装间检修。
尾水副厂房布置在主厂房下游墙与下游挡水墙之间、尾水平台以下至尾水管顶板的空腔内，宽度19.5~20.1m，高度方向分为三层。
2212.80m层为水轮机设备层，2217.30层为电缆夹层，2220.0m层为发电机电压配电装置层。
右岸副厂房布置在主厂房右侧，并相连，其结构型式为全框架和部分剪力墙结构，副厂房4层。
尾水渠宽约96米，渠底由2200.276m以1：
5反坡上翘与原河床平接。
桩号坝下0+067.00m~坝下0+117.55m段采纳混凝土衬护，混凝土护坦厚度为0.8m。
桩号坝下0+177.55m~坝下0+149.00m段采纳铅丝笼防护，厚度为0.8m，其后为块石回填。
1#~4#厂房坝段流道右侧均设一排沙孔，进口底板高程2199.30m。
排沙孔断面为矩形，进口尺寸2.5m×4m，进口平段后开始上翘，出口底板高程2207.30m，出口尺寸2.5m×3m。
排沙孔进口设事故检修门，事故检修门由坝顶门机操作。
排沙孔出口设工作门，工作门后为检修门，孔口尺寸2.5m×6m，均由尾水门机操作。
3.4其他建筑物布置
110KV开关站布置在右岸上坝公路右侧，坝轴线下游约130m处。
地面高程2240.1m，面积45m×100m。
左岸灌溉管布置在泄水闸左侧，土坝接头段内，进口底板高程2223.0m。
右岸灌溉管及工业取水口布置在右岸砼副坝2#坝段内，进口底板高程2226.5m。
4.工程建设概况
尼那水电站的建设单位是青海三江水电开发有限责任公司，由国家电力公司西北勘察设计研究院设计，北京华源水利水电咨询工程公司承担监理。
中国水利水电第四工程局承担C1标和C2标施工任务。
电站机组安装由广东省水电建筑安装公司承担。
尼那水电站是青海省第一座采纳股份制方式筹资建设的中型电站，也是目前国内单机容量做大的灯泡贯流式机组电站。
工程于1996年9月份筹建，2001年2月份C1标工程泄水闸及导流明渠工程施工完成，2001年3月18日二期河床截流成功。
2001年7月份二期工程开始基坑开挖，9月份二期枢纽砼工程开始施工，2003年6月完工。
第二节施工总体布置
1砂石、砼拌合系统
1.1砂石骨料生产
尼那水电站C2标砼总量24.46万m3，成品骨料需用量约40万m3，原料开采量约50万m3。
业主提供的料场位于坝址下游3km处的红柳滩料场。
由于该料场颗粒级配较差，缺中石和砂，为了减少其他粒径骨料的弃料量，经征得业主同意，在坝址上游1km的库区右岸河漫滩开采了部分砂石料。
砂石料生产系统设计生产能力为5.0万m3/月，小时生产能力300T/h，本系统布置有汽车受料仓、筛分楼、破裂车间、成品料廊道、脱水筛、皮带机及栈桥等。
筛分楼安装两组〔4台〕筛分机，设计生产能力300t/h。
为解决本工程大、中石不足的问题，本系统布置有3台颚式破裂机，设计处理能力为300t/h。
1.2砼拌合系统
依照施工总进度要求，尼那C2标工程月最高浇筑强度为2.5万m3/月，高峰期小时强度为120m3/h。
本系统布置有一座4×J3-3000型砼拌合楼，生产能力240m3/h，月生产能力可到达4.8万m3/月。
截止2002年12月底，尼那C2标工程最高月砼浇筑强度2.69万m3，其拌合楼较好的满足了砼浇筑强度的需要。
1.3供热及制冷系统
供热系统布置了4台蒸汽锅炉，设计供热能力14t/h。
制冷系统布置有一台制冷氨压机组，生产20C左右冷水，供夏季拌制砼用。
1.4辅助生产设施
依照最高月强度，水泥日平均需用量230t/d，本工程安装有两座1000t水泥罐和一座800t粉煤灰罐，其贮存量满足了高峰月7天的水泥粉煤灰用量。
外加剂车间布置了2个20m3的水池和1个10m3水池，用于外加剂的溶解配制，配制好的外加剂用耐腐泵输送上楼。
供风系统布置了3台移动式20m3/min空压机，供风能力满足了拌合楼风动设备及散装水泥、粉煤灰卸车及风动上楼的要求。
2.施工辅助设施
为满足C2标工程施工需要，布置了综合加工厂、金结拼装场地、物资仓库、油库、炸药库、地磅房、机械修配厂等辅助设施。
3施工用风、水、电布置
尼那C2标工程施工供风采纳移动式空压机，依照施工部位灵活供风，本工程布置18m3/s~25m3/s空压机5台。
施工用水要紧为砼仓号养护、冲洗及灌浆用水。
依照运算的用水量，从左岸φ219主管路上用φ159钢管接引至二期基坑，总长约800m，满足了施工的用水需求。
本工程生产、生活用电由布置在电站邻近的35KV变电所供电。
本标段共引出6条线路通至各用电部位，安装400~1250KVA变压器7台。
4施工道路布置
尼那水电站C2标工程施工道路要紧作为砼、预制构件及金属结构大件运输的通道。
其道路走向、转弯半径、纵向坡度等技术指标以满足设备及金结大件的运输需要而设计。
本工程布置了3条要紧施工道路。
第一条为筛分楼至红柳滩料场的砂石料运输道路。
第二条为从拌合楼经交通桥至基坑的道路，其中拌合楼至下游围堰左端头为差不多形成的永久通道，下游围堰左端头至基坑道路利用原出碴道路改造而成。
第三条在上游围堰左端头接第二条道路经下游围堰，上坝公路至上游围堰。
5垂直运输机械布置
垂直运输机械以满足C2标砼垂直运输及厂房预制构件安装的要求而布置。
本工程共布置垂直运输机械5台，其中坝前布置了1台SDMQ1260/60t高架门机，1台MQ600-10/30高架门机。
坝后布置了1台MQ540/30低架门机，1台K5/50B塔机。
另外在左底孔一线布置了1台WK-4履带吊。
坝前2台门机安装在距坝轴线上游17.5m〔门机中心线〕处的门机轨道平台上，门机轨道平台在基坑上游永久边坡上开挖形成，平台长120M，宽15M，平台高程在保证门机轨道基础坐落在岩石上的前提下，以尽量抬高的原那么选定为2204.0高程。
坝后塔机和30T低架门机布置在2202高程平台上，轨道轴线位置以保证30T低架门机回转需要而选定。
2002年8月后，随着各机组尾水墩墙逐步浇到设计高程，30T低架门机起吊幅度受到限制，已无法发挥作用，遂将其搬至已形成的2226高程尾水平台上，用于厂房预制件的吊装和尾水门机的安装。
截止2002年12月底，尼那C2标工程除部分二期砼未施工完外，其它砼工程都已完成。
最高峰月浇筑强度达到2.69万M3。
本工程所布置的这5台垂直运输机械较好的满足了高峰期砼浇筑及材料吊运的需要，其中除个别工作面未覆盖到而采纳其他施工手段外，大部分部位的砼浇筑均由这5台设备所承担。
另外由于坝顶门机安装方案修改，坝前60T高架还承担了坝顶160T门机的安装及闸门门叶上坝的吊运。
经统计，坝前60T高架最高月吊运砼8100M3，30T高架最高月吊运砼4500M3。
坝后塔机月最高浇筑3900M3，坝后30T低架门机最高月吊运砼4800M3。
垂直运输机械布置〔见图1、图2〕。
图1坝前60T高架门机和坝后20T塔机布置
图2坝前30T高架门机和坝后30T低架门机布置
第三节导流围堰工程
1.一期围堰
1.1.概况
尼那工程一期围堰下游部分堰段为滩地填筑，大部分为水下填筑，从桩号0+275米以上段堰体的戗堤为块石进占，其余段为砂卵石填筑。
上游横向段围堰长约240米，沿轴线方向地势平缓，基础为9～15米的砂卵砾石层，属现代河流冲积，粒径大于150mm占12.7％，最大粒径大于300mm，多为180～250mm，5～150mm占57.10％，渗透系数为5.8×10-2~8.1×10-2cm/s。
下部左端为N2粘土岩，右端为T1变质钙砂岩夹薄层泥质板岩。
纵向段围堰长约250米，地势平坦，地基上部为10～13米厚的砂卵砾石层，属现代河流冲积，粒径大于150mm占4.3％～10.5％，多为180mm~250mm；5mm~150mm占55.1％～57.3％，渗透系数5.8×10-2~8.1×10-2cm/s。
下部为T1变质钙质砂岩夹薄层泥质板岩。
下游横向段围堰长158米，位于尼那沟口滩地，地势平坦，上部为尼那河冲洪积砂卵砾石，厚11～13米，结构较松散，含泥量较上游及纵向围堰段高，渗透系数2.3×10-2~2.9×10-2cm/s，下伏N2粘土岩。
一期围堰为土石围堰，围堰建筑物设计级别为V级，设计洪水标准为10年一遇洪水，相应洪峰流量为2240m3/s。
一期围堰设计总长度为646.226米，堰顶宽度为7米，围堰最大高度为7.5米。
〔详见附表一：
一期围堰技术特性〕内边坡设计为1：
1.5，外边坡设计为1：
2.0，基础防渗采纳高压旋喷板墙。
一期围堰施工由外至内包括块石戗堤填筑、闭气混合料填筑、砂砾石填筑，沿水平采纳钢筋块石铅丝笼及编织袋装砂砾石防护。
按照96年12月17日在李家峡宾馆由尼那公司召集的专家会议精神和尼那公司的要求：
第一期按1200m3/s流量〔即戗堤以下〕填筑，二期依照再确定填筑时段，一期按要求96年12月22日～97年元月8日施工完毕。
二次填筑依照设计97年度汛打算和华源尼那工程监理处要求，将一期围堰填筑到设计断面。
由于97年6月5日及7月1日尼那地区发生暴雨，尼那沟洪水将下横围堰局部冲垮，依照设计修改通知对下横围堰进行补强加固，97年6月19日开工，9月1日完工。
1.2围堰填筑
1.2.1要紧工程量见附表二。
1.2.2施工预备
1.2.2.1施工备料
施工备料分两部分：
一部分由尼那公司预备，另一部分由四局项目部预备。
尼那公司将备好的材料移交四局项目部使用。
尼那公司备料：
块石备料4019方，其中装入钢筋铅丝笼1346方〔计673个〕，编织钢筋铅丝笼193个放在尼那沟桥北备用，编织袋装砂砾石15000个〔1500方〕，放在尼那桥北备用。
四局项目备料：
块石备料：
因尼那水电站坝址周围缺少填筑戗堤用块石，经尼那公司和项目部有关人员现场勘察，块石从温泉源头〔距坝址约30km〕取料，由装载机装车，STR自卸汽车运输，倒在尼那沟备料场备用。
砂砾石料场：
一期围堰填筑大部分为砂砾石料，依照尼那公司、设代现场指定，砂砾石料场选在尼那沟内。
钢筋铅丝笼备料：
钢筋铅丝笼用φ12的钢筋做骨架，8＃铅丝编织，钢筋铅丝笼规格为2×1×1米〔长×宽×高〕人工在后方分片加工，然后组装成笼。
一部分运到尼那沟，人工装石入笼交盖盖好做为抛投之用，另一部分铅丝笼编好沿外边坡〔水上部分〕人工摆放，装入块石。
1.2.2.2临时施工道路修建
从备料场到上下游围堰端头各修建一条施工道路。
在堰0+300部位修建一条上堰道路。
从尼那沟修建一条临时上堰道路用来拉运铅丝笼及编织袋。
由生活区到尼那沟在黄河岸边修建一条施工道路，用来运输温泉源头的块石。
1.2.3填筑方法
围堰第一次施工从96年12月22日开始，要紧包括块石戗堤填筑、闭气混合料填筑、砂砾石填筑等项目，按照设计修改通知，块石戗堤填筑范畴为堰0+55～0+275。
第一依照图纸在岸边将上下游端头点的座标及围堰走向放出，并将堰0+300的临时施工道路做好，按照测量放线自堰0+00向下游和堰0+300处上游同时进占，装石采纳1台4立方的装载机，1台反铲及1台16T汽车吊，运输采纳12台STR自卸汽车和6台贝拉斯。
按设计1200m3/s流量，围堰最大高程为2221.5米。
围堰进占时，第一填筑块石戗堤，由于设计戗堤顶宽只有
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