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清江水布垭水利枢纽第一节工程概况清江水布垭水利枢纽位于巴东县境内，是清江梯级开发的龙头枢纽，工程以发电、防洪为主，兼顾其它，是国家“九五”科技攻关依托工程和“十五”重点建设项目。
水库正常蓄水位400米，相应库容43.12亿立方米，是一座具有多年调节性能的水库，电站装机容量184万千瓦。
属一等大（1）型水电水利工程。
水布垭工程于2000年初开始施工准备，2001年3月导流洞主洞开挖，2002年10月工程截流，2003年3月开始大坝填筑，2006年10月坝体填筑基本结束，2006年10月导流洞下闸后水库蓄水，2007年7月首台机组发电，2008年8月所有机组投入运行。
主要建筑物由混凝土面板堆石坝、河岸式溢洪道、右岸地下式电站厂房和放空洞等组成。
面板堆石坝最大坝高233米，是国内外目前已建、在建最高的面板堆石坝；溢洪道上下游水头差171米，最大泄量18320立方米每秒，消能区防淘墙面积2.8万平方米，墙体最深40米；放空洞设计最大挡水水头152.2米，最大操作水头110米，泄洪水位变幅110米；地下电站洞室群围岩上硬下软，地质条件复杂，大电流全连式离相封闭母线垂直高差118米，以上多项指标均居国内外同类工程之首或前列，在水工、施工、机电和金属结构方面技术难度很大。
大量新技术、新工艺、新材料和新机具的研发与应用，保证了水布垭水电站的工程质量，缩短了工期，节约了工程投资，取得了显著的经济效益和社会效益，填补了我国水电建设的多项空白，水布垭工程共获国家发明专利3项、实用新型专利13项、外观设计专利1项、制定行业标准2项、国家级施工工法2项。
水布垭水利枢纽的成功兴建，得到了国际大坝界的高度评价，2008年，国际大坝委员会主席Luis Berge先生称“……最高的水布垭面板堆石坝（233米）已经建成。
这表明中国混凝土面板堆石坝建设已居于世界领先地位。
很明显水布垭面板堆石坝是世界面板坝的里程碑式的工程”，2009年，国际大坝委员会授予水布垭大坝“面板堆石坝里程碑工程”。
310管理科学与工程技术GUANLIKEXUEYUGONGCHENGJISHU水布垭水利枢纽工程位于清江中游河段巴东县，是清江梯级开发的龙头枢纽,正常蓄水位400m,总库容45.8亿m 3,系多年调节水库，主要任务是发电、防洪，总装机容量1600M W 。
主体建筑物主要有：混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸地下式电站厂房和放空洞。
放空洞的主要作用有水库放空、中后期导流和施工期向下游供水。
放空洞由引水渠、有压洞、事故检修闸门井、工作闸门室、无压洞、交通洞、通气洞以及出口段等组成。
一、水布垭偏心铰弧形工作闸门的特点 偏心铰式弧形工作门设置在放空洞的中部，底坎高程250m ，是目前国内设计水头最高的偏心铰弧形闸门。
闸门为主纵梁式结构，门叶分为两个制造运输单元，采用高强螺栓相连；主止水采用偏心铰压紧式止水，两侧采用予压式辅助止水，门顶采用转铰式式辅助止水；门槽体型为突扩跌坎式，呈框型整体结构，山型主止水设置在框型门槽上；弧门液压启闭机操作，主机控制闸门提升与下降，副机控制闸门后退与前移，操作方式为动水启闭。
选择偏心铰弧形闸门有以下优点：压紧式封水比预压式封水安全可靠；易于布置突扩和突跌以调整水流流态和对水流的掺气，较好地解决了水布垭工程中高水头、大流量等复杂水力学条件下工作闸门容易产生的振动、空蚀问题；可使闸门面板与止水橡皮脱开，减小一定的启闭力，减小油压机的容量；启门时，由于止水橡皮与弧形门面板脱离，可以延长止水的寿命，对维护困难的地下闸室而言是非常有利的。
但偏心铰弧形闸门存在结构复杂、安装精度要求高、施工较困难等难点。
二、偏心铰弧形闸门的安装水布垭放空洞偏心铰弧形闸门设计结构复杂，安装工期紧，闭孔施工难度较大，安装精度要求高，其安装方法与常规弧形闸门的安装有较大的不同：——常规弧形闸门需先安装锚栓架，浇筑二期砼后再安装支铰座；而偏心铰弧形闸门的支撑大梁为整体结构，须先将固定铰座与支承大梁组合，再将其整体吊装就位调整。
水布垭混凝土面板堆石坝施工方案关键词：水布垭堆石坝施工内容提要：水布垭面板堆石坝坝高233m，是我国首座200m级的面板堆石坝。
文章通过以往面板堆石坝的筑坝经验，结合水布垭工程现场实际情况，介绍了水布垭面板堆石坝具体施工方案。
1 工程概况清江水布垭水利枢纽工程位于湖北省巴东县水布垭境内，上距恩施市117km，下距隔河岩水利枢纽92km，是清江梯级开发的龙头枢纽。
水库总库容45.8亿m3，系多年调节水库，水库正常蓄水位400m，相应库容43.12亿m3，装机容量1600MW，是以发电、防洪为主，兼顾其他的水利枢纽。
主要建筑物有：砼面板堆石坝、左岸河岸式溢洪道、右岸地下式电站和放空洞等。
水布垭砼面板堆石坝坝顶高程409m，坝轴线长660m，最大坝高233m，坝顶宽度12m，防浪墙顶高程410.4m，墙高5.4m。
大坝上游坝坡1：1.4，下游平均坝坡1：1.4。
坝体填筑分为七个填筑区，填筑总量（包括上游铺盖）共1563.74万m3。
大坝分六期填筑，于2006年9月达到EL：405。
混凝土面板面积13.84万m2，面板厚0.3~1.1m，受压区面板宽为16m，受拉区宽为8m。
趾板采用坝前设标准板，下接防渗板的结构形式，标准板宽6~8m，厚为0.6~1.2m，防渗板宽为4~12m，趾板与基岩间设有锚筋联结。
周边缝止水结构在高程350m以下采用底、中、顶三道止水,高程350m以上设底、顶两道止水；面板垂直缝设底、顶两道止水。
面板分三期浇筑，2005年1月至3月第一期面板浇至EL：276，2006年1月至3月第二期面板浇至EL：342，2007年1月至3月第三期面板浇至EL：405。
2008年1月至4月完成防浪墙和大坝公路路面浇筑。
水布垭枢纽布置图见图1-1图1-1 水布垭水利枢纽平面布置图2 工程地质 2.1大坝工程地质大坝位于清江“S ”型河段腰部，直线长约800m ，流向NE30°。
两侧岸坡高峻陡峭，高差约230m ，呈不规则“V ”字形，409m 高程坝轴线处谷宽562m ，左岸平均坡角52°，右岸为35°。
水布垭电站机组容量优化设计代开锋;季定泉;宋木仿【摘要】审定通过的水布垭电站机组单机容量400 MW,装机4台,总装机1 600 MW.因电站无综合利用要求约束,可通过日调节方式最大限度地参与电网的调峰调频运行,因此在设计单位完成初步设计并通过上级主管部门审查后,业主要求设计单位在厂房设计尺寸基本不变,原定提交厂房招标文件时间不变的前提下,提出增设机组最大出力的具体方案.设计单位经多方案技术经济指标的综合比选,提出单机容量从400 MW优化到460 MW的优化方案.优化方案已于2006年8月通过审查,第1台机组已于2007年7月投产发电,目前4台机组均已投入商业运行,且运行情况良好.详细介绍了优化过程,可为同类工程提供参考.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2012(043)013【总页数】4页(P43-46)【关键词】水轮发电机组;最大出力;容量优化设计;水布垭电站【作者】代开锋;季定泉;宋木仿【作者单位】长江勘测规划设计研究有限责任公司机电设计处,湖北武汉 430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司机电设计处,湖北武汉 430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司机电设计处,湖北武汉 430010【正文语种】中文【中图分类】TV734.21水布垭电站是清江干流三级梯级开发的最上一级水利枢纽工程。
坝址位于湖北省巴东县境内，上距恩施市117 km，下距已建成的隔河岩水电站92 km。
水布垭电站的主要任务是发电和防洪。
长江勘测规划设计研究有限责任公司(以下简称长江设计公司)根据与湖北清江水电开发有限公司(以下简称清江公司)签订的设计合同，于1998年10月编制完成了《水布垭水利枢纽可行性研究报告》(等同初步设计)，并于1999年4月经上级主管部门组织审查通过。
审定通过的电站总装机为1600 MW(装机4台，单机额定容量400 MW)，最大水头203 m，最小水头147 m，加权平均水头186.6 m，水轮机额定水头170 m。
水布垭水利枢纽放空洞无压段顶拱衬砌优化设计
清江水布垭枢纽放空洞衬砌优化，主要是考虑无压洞段的优化，而无压洞的优化只能在由栖霞组硬岩组成的围岩中进行，通过对无压洞段顶拱围岩的地层、构造、水文等地质条件进行工程地质分析，认为局部顶拱进行优化是可行的，桩号K0+556～0+910段围岩条件好，顶拱砼衬砌可以取消，改为钢纤维砼喷护，从而节省了投资并且加快了施工进度。
目前已竣工7年，优化段没有出现裂缝、塌方等围岩稳定问题。
标签：放空洞顶拱衬砌优化设计水布垭
1工程简介
放空洞是水布垭枢纽的永久性建筑物之一，建筑物级别为一级。
放空洞由引水渠、有压洞（含喇叭口）、事故检修闸门井、工作闸门室、无压洞、交通洞、通气洞以及出口段（含挑流鼻坎）等组成。
放空洞主要作用为水库放空、中后期导流和施工期向下游供水等。
放空洞洞深全长1107.9m，洞向由91°渐转为29°，进口底板高程248.65m，进口段至工作闸门底板近水平，工作闸门室至出口段洞底坡降为0.0055：1，出口洞底高程208.57m。
洞身段以工作闸门室为界分为有压洞段和无压洞段。
桩号K0+556.25～K1+107.9m为无压洞段，洞型为城门形，毛洞高14.2～14.9m，跨度9.2～10.0m。
2地质条件
2.1地层岩性
通过施工期的地质跟踪及地质编录，对放空洞出口段桩号K0+556～0+910段的地层、构造、水文等地质情况有了较准确的了解。
顶拱穿越地层从内向外依次为栖霞组第5段（P1q5）～第1段（P1q1），第5段（P1q5）、第4段（P1q4）为中至厚层坚硬灰岩夹少量薄层含生物碎屑隐晶、微晶灰岩，第4段顶部发育有g041#剪切带;第3段（P1q3）为相对较软的含炭、泥质生物碎屑灰岩夹灰岩，其间发育5条层间剪切带;第2段（P1q2）为中至厚层燧石灰岩夹隐至微晶灰岩。
第1段（P1q1）为泥灰岩、微晶灰岩。
根据开挖揭示的地质资料，第5段～第1段地层在洞顶的出露长度见表1。
2.2地质构造
影响洞室围岩稳定的结构面有断层、裂隙及层间剪切带。
开挖揭示断层10条，断层以高陡倾角正断层为主，构造岩一般宽0.2～0.6m，
最宽2m，构造岩主要为方解石胶结的角砾岩，有明显错距的断层为F16、F19、F20，错距一般为2～3m，断层走向与无压洞轴线交角10°～30°，是一种不利的相交方式。
桩号K0+592～K0+604的F50断层为缓倾角断层，主要由方解石组成，断层较缓，易形成块体的后缘结构面，F11、F15为陡倾角断层，顺断面有溶蚀现象，溶蚀后断层性状变差。
共计编录长大裂隙199条，发育优势方向见图1 ，栖霞组第5、4段地层中主要发育2组，即NNE，NW组，与无压段轴线交角为10°、70°，裂隙以陡倾角断层为主，多数为方解石胶结，性状较好。
栖霞组第3、2、1段地层中主要发育3组，即NNE、NW、NEE组，与无压段轴线交角为10°、80°。
此段开挖揭示层间剪切带11条，第3段地层中发育5条，以g031-2#和g301-3#性状最差。
在第4段中发育有2条，顶部g041#剪切带性状稍差。
3工程地质分段及评价
根据开挖揭示的实际地质情况，综合分析围岩地层、构造、水文等地质条件对顶拱围岩进行了工程地质分段和围岩稳定性分析。
（1）桩号K0+565～0+596段：围岩地层为P1q5-4，坚硬灰岩组成，顶拱岩体较完整，围岩稳定条件较好，洞室结构为渐变段，运行工况不利洞室稳定。
（2）桩号K0+596～0+624段，围岩地层为P1q5-4，坚硬灰岩组成，其间发育剪切带g041#，缓倾角F50及陡倾角F343，沿断面有溶蚀及渗水现象，上述结构面切割破坏顶拱岩体完整性，围岩稳定条件较差。
（3）桩号K 0+624～0+740段，围岩地层为P1q4，坚硬灰岩组成，岩体较完整，发育Ff13、Ff14裂隙性断层及与洞轴线小角度相交，裂隙性断层方解石胶结，性状一般，整体围岩稳定条件较好。
（4）桩号K0+740～0+ 785，长45m，围岩地层为P1q4，坚硬灰岩组成，其间发育Ff15、Ff15-1、Ff16、Ff17等4条高倾角断层，断层规模较大，错距明显，性状较差，由于断层切割，顶拱岩体破碎;0+756桩号附近两侧边墙由于上述结构面组合曾先后发生二次中小塌方，顶拱围岩稳定条件较差。
（5）桩号K0+785～0+ 820，长35m，围岩地层为P1q3，炭泥质生物碎屑灰岩相对软岩组成，发育5条层间剪切带，g031-2#和g301#性状最差，沿剪切带有渗水现象，易剥落掉顶。
0+800～0+ 820桩号顶拱部位已发现有张开裂缝，围岩稳定条件差。
（6）桩号K0+820～0+ 885，长65m，围岩地层为P1q2，坚硬灰岩组成，微裂隙发育，岩体破碎。
发育Ff19、Ff20等2条高陡倾角断层，沿断面有溶蚀现象，性状差，受断层影响洞顶稳定条件一般。
（7）桩号K0+885～0+910，长65m，围岩地层为P1q1，岩性相对软弱，其间发育2条层间剪切带，围岩稳定条件较差。
4结论
根据围岩工程地质分段评价，桩号K0+596～K0+756洞段进行了衬砌优化设计，取消顶拱砼衬砌和回填灌浆，改喷钢纤维混凝土，最终实际优化洞长160m，取得了可观的经济效益。
监测资料表明，工程运行7年来优化设计段洞室围岩处于稳定状态，检验了地质建议对优级化设计的重要性和必要性，为类似条件的工程优化设计提供了借鉴实例。
