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1.工程概况
天生桥一级水电站是红水河梯级电站的第一级,位于南盘江干流上。工程以发电为主,水库总库容102.6亿m3,调节库容57.96亿m3,为不完全多年调节水库。电站装机容量1200MW(4×300MW),在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
坝址以上流域面积50139km3,多年平均流量612m3/s,年径流量193亿m3。洪峰流量大,千年一遇洪峰流量20900m3/s,可能 大洪峰流量28500m3/s。多年平均输沙量1574万t,平均含沙量0.81 kg/m3。
坝址河谷为比较开阔的不对称V形河谷,在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
昆明勘测设计研究院于1982年6月承担该电站的勘测设计工作,同年12月完成选坝报告,1984年5月完成可行性研究报告,1986年9月完成初步设计报告,并经原水电部审查批准。美国哈扎湖南阳光技术学校、巴西咨询工程师团、工程特别咨询团为该电站咨询、评估后,对工程设计给予了充分肯定和良好评价。工程于1991年立项,同年6月导流隧洞开工,1994年底实现截流,1997年底下闸蓄水,1998年底首台机组并网发电。
2.枢纽总布置
经选定的大湾坝址,上游右岸有1号冲沟,下游左岸有12号冲沟,河谷为纵向谷,上下游地质条件大体相同。其坝轴线选择的范围有限。从枢纽布置和尽量利用右岸T62x地层条件考虑,右坝头的位置已基本确定,则影响坝线位置的主要因素是引水发电系统的布置,故拟定了上下两条坝线。经比较,上坝线方案充分利用了坝址相对有利的地形、地质条件,施工和运行都较方便, 后确定采用上坝线方案。
坝址处河谷开阔,坝基岩层较软弱,坝区有丰富的土石料,对外交通主要靠公路运输,采用当地材料筑坝是合适的。坝型选择着重研究了土心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝两种。这两种坝型枢纽布置基本相同,也都适应坝址的地形、地质条件,并能做到安全运行。但面板堆石坝的施工较灵活方便,干扰小,工期可缩短1年,工程投资可节省1.5亿元(1986年价),经济效益较大,故选定混凝土面板堆石坝坝型。
该电站枢纽布置的主要原则:充分利用坝址有利的地形、地质条件,避开不利因素;尽量利用建筑物的开挖料筑坝,降低工程造价;方便施工和运行管理。在右岸垭口巨厚层块状灰岩地区布置开敞式溢洪道,其开挖料作为坝体填筑料大部分可直接上坝,运距短,对大坝施工无干扰;右岸上游1号冲沟地形适宜于布置放空隧洞;左岸岩层倾向山里,有利于地面开挖工程,且成洞条件相对较右岸好,宜于引水发电系统和大断面导流隧洞的布置。
经过方案比较,选定的枢纽布置由混凝土面板堆石坝、右岸开敞式溢洪道和放空隧洞、左岸引水发电系统和地面厂房组成。导流建筑物由左岸2条导流隧洞和上下游围堰组成,放空隧洞参与后期导流。枢纽总平面布置见图1。电站各主要建筑物均按一级建筑物设计,地震设防烈度为7度。
2.1混凝土面板堆石坝
大坝按千年一遇洪水设计,可能 大洪水校核, 大坝高178m。坝体剖面采用常规设计。坝顶长1104m,坝顶宽12m,顶部设置4.9m高的防浪墙。上游坝坡1:1.4,下游坝坡平均为1:1.4(坝坡上设有10m宽的上坝公路,公路间坝坡1:1.25)。堆石坝体分为:垫层区,水平宽度3m,过渡区,水平宽度5m,主堆石区和次堆石区(含软岩料区),坝体填筑总方量约为1800万m3。
混凝土面板厚度顶部0.3m,底部0.9m。设置垂直缝,间距16m,共分69块。面板混凝土标号为C25,抗渗标号S12,设单层双向钢筋,配筋率0.3%~0.4%。面板总面积17.27万m3,共计方量8.87万m3。
趾板设计水力梯度为15,其宽度分别为10、8和6m,混凝土设计要求同面板混凝土,表层设双向钢筋,并埋插筋。沿趾板长度方向不设伸缩缝,仅设施工缝。
面板与趾板间设周边缝,内设3道止水。面板垂直缝,其张性缝设2道止水,压性缝设1道止水。
坝基防渗沿趾板线设单排灌浆帷幕,其深度和范围按单位吸水量W≤0.03L/(min.m.m)及1/2水头控制, 大深度80m。在趾板范围内做固结灌浆,深度为10~15m。
2.2开敞式溢洪道
溢洪道布置于右岸垭口处,其开挖料为大坝填筑的主要料源。溢洪道设计标准为千年一遇洪水(Q=20900m3/s)设计,可能 大洪水(Q=28500m3/s)校核。经水库调洪后,相应的下泄流量分别为14782m3/s和21750m3/s。泄洪孔口尺寸为宽13m,高20m,共5孔。
溢洪道全长1665m,由引渠、溢流堰、泄槽、挑流鼻坎和护岸工程组成。引渠长1122m,底宽120m,渠底高程745m,底坡i=0。渠道两侧为垂直边坡,每隔22m高设1条12m宽的马道,引渠基本不衬砌。溢流堰顶高程760m,设5孔宽13m高20m的弧形闸门,溢流前缘总长81m。堰后为泄槽,泄槽平面采用不对称收缩体型,横断面为矩形,纵坡i=13%。为避免气蚀破坏,在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
2.3引水发电系统
引水发电系统位于左岸砂泥岩地区。进水口设在左岸8号冲沟内,10号冲沟下游侧布置地面厂房,采用单机单管布置。
引水系统包括引渠、进水口、引水隧洞和压力钢管道。根据进水口的布置,傍山开挖形成引渠。引渠沿中心线长度为284m,梯形复式断面。其底板宽98m,高程710m。进水口采用岸边塔式,进水塔长98m,宽27.5m,高84m。设置2道直栅槽,内设16扇拦污栅,1扇检修门及4扇事故门。对外通过塔顶交通桥与左岸公路相连。引水隧洞4条,中心距24m,内径9.6m,纵坡7.5%~10%,水平投影长380.39~494.09m。结构设计采用一次支护和二次衬砌形式,局部过沟地段二次支护改用后张法预应力混凝土衬砌。压力钢管道4条,中心距23.1m,采用斜井布置,坡度50°,由上弯管、斜井管、下弯管和水平管组成。钢管内径7~8.2m,在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
2.4地面厂房
地面厂房位于左岸10号冲沟下游侧,顺河向布置。厂区后山坡临时边坡高达154m,永久边坡高达109m,并有断层和向背斜结构面,对边坡稳定有影响。为此做了大量边坡稳定分析,采取了边坡综合治理措施,并设置了监测系统。
主厂房长154.4 m,宽26m,高67m。厂房内安装4台单机容量为300 MW的水轮发电机组,其安装高程为633.5 m。上游侧副厂房布置电气设备,下游侧副厂房布置水轮机设备,端头副厂房为中控室及计算机监控设备。主变压器布置在上游侧副厂房的上游,出线架位于上游副厂房屋顶上,4回220kV出线至换流站。
2.5放空隧洞
放空隧洞位于右岸1号冲沟的下游侧,全长1062.17m,进口高程为660m,具有施工期参与后期导流、水库蓄水期向下游电站供水、运行期放空水库检修大坝面板等功能。距放空隧洞进口339.17m处设事故闸门并,并高131m,内径11.4m,内设6.8m×9m的事故平板链轮闸门;距进口560.67m处为工作闸门室,内设6.4m×7.5m的工作弧形闸门;工作闸门室之前为圆形有压隧洞,长557.67m。内径9.6m;其后为方圆形无压隧洞,长489.5m,宽8m,高11m;洞后接长约162m的出口明渠及挑流鼻坎。
事故闸门井以交通便桥与右坝头相接;工作闸门室以交通通风洞与场内公路相连。交通通风洞布置在放空洞的左侧,为双层结构,上层交通,下层通风。
3.大坝安全监测
3.1变形监测
3.1.1内部变形监测
(l)观测点布置大坝布置有3个观测断面,0+630断面为河床中部 大断面,右岸0十438断面在1/2坝高处,左岸0十918断面位于地形突变部位。在观测断面的665、692、725、758m高程,共布置有沉降测点50个,水平位移测点31个。
(2)观测仪器坝体内部垂直位移观测采用水管式沉降仪,水平位移观测采用引张线式水平位移计。天生桥大坝安装的垂直、水平位移计管线 大长度达350m,堪称世界第一。
3.1.2面板挠度监测
面板挠度观测通常采用埋设测斜仪导管的方法,用活动式测斜仪观测导管的挠度变形。大坝面板坡长305m,如采用活动式测斜仪则存在以下问题:测绳太长可能产生测头下放困难;采用测头下放的辅助牵引装置,又耽心辅助牵引装置一旦发生故障,很难检修;观测耗费时间很长,也难以实现观测的自动化等。承建单位的巴西专家,根据辛戈坝的经验,建议采用电平器进行面板挠度观测,经参建各方认真研究,这一建议得到了采纳。电平器是一种固定式测斜仪,在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
3.1.3接缝监测
(1)周边缝沿周边缝布置有12组三向测缝计,观测缝面开度、沉降和切向位移相对变化。
(2)垂直缝在面板垂直伸缩缝的张性缝区、张性缝和压性缝过渡区,跨缝布置单向测缝计24支,用来观测缝面开合变化。
(3)面板脱空观测大坝一期面板浇筑后,检查发现面板顶部与垫层料间有大面积脱空,决定在二期面板布置2组二向测缝计,观测面板和垫层料接触缝面的法向和切向变形;在三期面板布置7组观测面板脱空变形的二向测缝计。
3.1.4表面变形监测
在坝体上、下游坝面和坝顶,共布置视准线8条,其中布置在一、二期面板顶部的视准线为施工期临时测线,水平位移观测采用视准线法,垂直位移用水准仪观测。
3.2渗流监测
3.2.1渗流压力监测
(1)坝体渗流压力在距趾板“X”线下游3m的垫层料区基础面,布置有坑埋式渗压计13支,用来观测周边缝后坝体的渗压。
(2)坝基渗流压力在趾板灌浆帷幕前后,布置有钻孔式渗压计21支,观测坝基渗压,了解帷幕阻渗效果。
(3)绕坝渗流水位在左、右岸坝肩,共布置16个钻孔测压管观测绕坝渗流水位。
3.2.2渗流量监测
大坝下游布置了1个渗流汇集系统。在下游坝脚设置1道截水墙,拦截坝体渗水,使渗流汇集,通过布置在右岸的引渠流向下游,在引渠设置量水堰观测坝体渗流。在右岸坝肩排水系统的2个洞口布置了观测坝肩渗流量的量水堰。
3.3压力、应力和温度监测
3.3.1压力监测
大坝0十630断面4个不同高程的面板与垫层料接触面,布置有观测接触土压力的土压力计;在坝体过渡料中部和坝轴线处,布置有观测平面应力变化的土压力计。大坝共布置土压力计28支。
3.3.2混凝土面板应力和温度监测
大坝面板布置了应力应变观测剖面6个,温度观测剖面4个,有应变计84支、无应力计15支、钢筋计55支、温度计27支,共计181支仪器,用来观测面板的应力、应变和温度变化。
3.4地震反应监测
大坝设置了遥测微震台网,记录坝区和库区地震情况;在坝体和基岩布置强震仪监测坝体的地震反应。
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