察汗乌苏水电站工程施工重大技术决策方案

察汗乌苏水电站工程施工重大技术决策方案

周献忠,李银　摘　要　主要介绍察汗乌苏水电站施工过程中遇到的难点和困难,通过研究及方案优化,确定了一系列施工技术方案,解决了施工中的难题。关键词　察汗乌苏水电站;重大技术方案;决策;应用

1　工程概况察汗乌苏水电站位于新疆和静县内的开都河上,工程以发电为主,兼顾下游防洪要求。年平均发电量11.01亿kW.h,并将下游防洪标准由10～20年一遇提高到50年一遇。工程项目主要为发电引水洞引2+900以后洞室工程施工(总长546.17m),洞径8.5m,圆形断面,洞内流速4.53m/s,纵坡为0.28%。采用标号为C25钢筋混凝土衬砌,根据沿线各种不同围岩情况分段采用不同的衬砌型式和衬砌厚度,在顶拱120°范围内进行回填灌浆,全断面固结灌浆,引水洞到调压井50m处布置了3号支洞。调压井围岩为板岩夹千枚岩,调压井为阻抗式调压井,位于发电引水洞桩号3+461.17m处,井顶高程1672.50m,井底高程1602.70m,调压井中心处原地面高程1704.00m,调压井直径25m,开挖直径30m,采用钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度从顶至底分别为1.5m、2.0m、2.5m,在井底板中心布置一阻抗孔,阻抗孔直径5.7m,调压井为全断面固结灌浆。调压井后压力钢管采用一管三机布置型式,钢管由上平段、上弯管、竖井段、下弯管和下平段组成,压力钢管总管长348.50m,直径7.5m,设计管内流速5.90m/s,圆形断面,上弯管段围岩覆盖厚度50m。钢管采用钢板和钢筋混凝土联合衬砌,衬砌厚度1m,在钢板和混凝土之间进行接触灌浆,并进行固结灌浆和回填灌浆,布置系统锚杆。厂前采用卜型月牙肋岔管分岔,支管直径4.2m,长度分别为25.9m、17.73m、23.95m。电站厂房为岸边地面式,顺河布置于河道右岸,由主厂房和副厂房组成,基础为板岩夹千枚岩。厂房发电机层高程1500.50m,主厂房长78.25m,

宽22.6m,高45.64m,其中机组段长50.25m,安装间长28m。主厂房内布置3台109MW立式水轮发电机组,机组间距16.5m。安装间布置在主厂房左端,长28m。一机一缝。在高程1513.20m,布置一台250/50t桥式起重机,跨度19m。主厂房顺水流方向可分为二部分:机组段、尾水管段。机组段由蜗壳层、水轮机层、发电机层、安装间、主厂房上部结构组成。其中发电引水洞设计引用流量260.7m3/s,最大水头150m;发电厂房安装3台103MW的水轮发电机组,总装机309MW,保证出力49.9MW,多年平均发电量11.01亿kW・h,年利用小时数3540h。本工程规模为大(2)型工程。2005年8月开工,2007年12月下旬第一台机组发电,2008年8月底完工。工程施工总工期为36个月。

2　工程施工难点及特点察汗乌苏水电站发电厂房周边地形条件复杂,

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2009年6月第2期 葛洲坝集团科技 总第90期承包商必须具备很高的组织管理水平和丰富施工经验,精心施工,合理安排,才能如期实现工程目标。进场后我们经过对施工现场的实地考察及仔细阅读研究招投标文件,分析本标工程施工中的难点、重点。2.1　围堰防渗处理合同工期要求厂房开挖2005年8月20日开工,2006年4月1日结束。这就给石方开挖、厂房尾水河床围堰施工带来困难,因为新疆地区11月至第二年的3月是冰冻时期,围堰高压旋喷混凝土心墙封闭因冰冻难以实施。2.2　压井导井施工调压井导井在施工过程中,先从下向上施工4m,离调压井顶部还有22m,导井内因空气流通差,存在安全隐患,无法继续施工,所以导井的贯通存在一定的困难。2.3　调压井施工道路是难点依据招投标文件要求,至调压井井口的临时道路从1575m高程处延伸至调压井顶约1672.3m高程,路线全长1.1km,最大纵坡为9%,该道路为调压井的施工主干道。但实地勘察该施工道路部位地势陡,难以实施。2.4　压力钢管运输通道是难点投标中压力钢管斜管段运输是在调压井上布置40t龙门吊,顺井壁吊放至调压井底部,再通过台车运送到安装部位,但与调压井混凝土衬砌施工是交叉作业,安全隐患比较大,而且相互干涉,在现场难以协调。2.5　施工机械布置困难受厂址处地形条件限制,厂房混凝土施工主要由布置在上游副厂房上游侧的MQ1000高架门机配卧罐转料入仓,并承担前期厂房金结安装吊装。但副厂房上游侧高架门机轨道基础座在压力钢管洞岔管段上方,围岩覆盖厚度10m左右,围岩为板岩夹千板岩,MQ1000高架门机重425t,存在较大的安全隐患。2.6　提前3个月发电的厂房赶工技术措施工程开工后,业主提出提前3个月发电的目标要求(2007年12月31日提前到2007年10月1日)。为此,厂房土建施工必须提前,以提供机电安装部位。但由于冬季寒冷,常规下难以进行混凝土施工,不许采取超常规的施工技术。

3　施工技术方案的决策与应用针对工程中的种种难点和困难,我们通过研究及方案优化,确定了一系列施工技术方案,解决了施工中的难题。3.1　围堰防渗处理新疆察汗乌苏水电站发电厂房基础开挖及混凝土浇筑位于水位线以下20m处,且围岩为板岩夹千枚岩,节理发育,层间存在软弱夹层,并且回填料为砂砾石料,渗水十分严重。为保证厂房基础开挖施工顺利进行,必须在冬季进行围堰防渗处理。从而确定了采用冬季高压旋喷的施工方案。(1)施工程序

施工程序为:场地平整、施工准备→测量放样→钻孔(套管跟进)→下特制PVC管→起拔套管→高喷台车就位→下喷射管→高压旋喷灌浆→喷浆结束→静压回灌→清洗→移位至下一孔。(2)施工特点

特点如下:①特制󰂊100mmPVC管护壁,并保证喷射压力能击穿PVC管,满足单孔成桩,连接成墙。②为防止喷嘴堵塞,下管时,采用边低压送气、浆,边下管的方法,或用塑料带包扎喷头的保护措施。③由于冬季气温低,采用热水(水箱底部生火炉子)制浆,使浆液温度保证5℃以上。施工中随时测定浆液温度,发现浆液温度低于标准值时立即采取措施(电热器加热)。(3)施工效果

效果:为冬季水位线以下施工提供保障,且在不影响施工工期的情况下,确保低于水位线工程项目施工,缩短工期,降低成本,从而赢得效益。3.2　调压井导井施工新疆察汗乌苏水电站调压井导井深71.6m,岩石为千枚岩夹板岩,围岩主要为强风化～弱风化板岩岩体。由于岩石稳定性较差,且井内通风换气比较困难,当反导井开挖完成约44.5m时已无法继续进行,从而确定了将剩余22m导井(上部已完成5m

得全断面开挖)进行一次性钻爆开挖的施工方案。实施和效果:施工方案确定后首先进行施工放6

No.2June2009 GEZHOUBAGROUPSCIENCE&TECHNOLOGY SerialNo.90样及布孔、钻孔、验孔、堵孔等程度,通过人工装药、联网,用毫秒非电雷管与电雷管进行分段、分层一次性爆破,石渣顺导井溜至调压井下部的引水洞内。导井(洞)进行一次性钻爆施工,避免了反导井分层开挖的繁琐,也消除了利用反导井开挖所带来的安全隐患。因此,导井(洞)的一次性钻爆施工的成功,为以后类似工程的施工提供了可靠的决策依据和技术指标。3.3　调压井施工道路的调整根据现场勘察确定道路调整为从厂房背后的临时道路至调压井的施工方案,即,由下游面到调压井顶部1672.50m高程,路长900m、坡比9%。通过实施,该方案土石方明挖工程量小,施工方便,后期运行效果好,该施工道路一直使用至调压井所有项目施工完毕,首台机组发电后,该施工道路被业主确定为永久道路。3.4　压力钢管运输方案的调整由于原定调运方案实施较为困难,加之要求提前发电,工期紧张,经研究改从3号支洞运输压力钢管,即将3号支洞扩挖3×5m(深×宽),3号支洞口到调压井底50m长的引水洞局部扩挖,压力钢管由平板车从厂内通过3号支洞施工道路运至3号支洞进口,用龙门吊吊装到压力钢管运输台车上,通过3号支洞、引水洞至斜管段安装。实施和效果:扩挖按常规的洞挖程序施工,铺设洞内的轨道,该方案虽然增加了扩挖和钢管运输轨道,但减少了运输道路600m,没有交叉作业现象,保证了调压井混凝土施工及压力钢管安装,圆满完成了安装任务,提前投入了运行。3.5　门机布置通过开挖分析,确定压力钢管岔管段由洞挖改为明挖,门机轨道采用混凝土浇筑连续墙型式的方案。实施和效果:该方案报监理、业主单位批准后,修改了设计方案。石方明挖采用常规的预裂爆破和样段爆破方法施工,混凝土浇筑连续墙属常规混凝土施工。该方案实施后,洞挖改为明挖施工更方便,另外压力钢管岔管由洞内运输,改为明吊安装,使安装更方便、更安全,门机的正常运行,覆盖面广,满足了厂房混凝土浇筑施工的要求。3.6　提前3个月发电的厂房赶工方案施工过程中,业主提出提前3个月发电的目标要求,为此厂房土建施工必须提前,以提供机电安装部位。土建提前将需在冬季进行混凝土施工。通过进度计划的调整及强度分析,确定在冬季进行副厂房混凝土施工一层的方案。实施和效果:施工现场及拌和系统搭设保温棚,保温棚选用新疆使用较普遍的玻璃纤维保温棉被连接而成,保温棚内的仓内用火炉进行升温,采用热水拌混凝土,运输时采用混凝土搅拌运输车运输,并将混凝土罐用玻璃纤维保温棉被包裹两层,

减少运输过程中的热量损失。在施工过程中,安排专人对各部位温度指标进行全程观测,保证温度满足设计和规范要求。在高寒地区成功的进行了冬季混凝土施工,为次年争取了1个月的工期,为电站提前3个月发电的目标奠定了坚实的基础,大大减少了次年施工进度方面的压力,为在高寒地区进行厂房混凝土冬季施工积累了经验,也为高寒地区保证工期目标提供了一种施工手段。

4　结语察汗乌苏水电站在施工过程中遇到的难点和困难较多,此文没有一一列举。但施工中通过研究及方案优化,采取了一系列重大施工技术方案,解决了施工中的难题。实践证明,这些重大施工技术方案决策是科学正确的,方便了施工,保证了进度、质量、安全,降低了成本。在三年的建设中,不仅工程履约好,经济效益好,企业形象好,而且取得了一批管理经验和技术成果。2006年8月,被中国国电集团公司授予“2005年度开都河工程竞争立功先进集体”,成为全国国电所属水电项目三个受奖施工单位之一;2007年12月,荣获“首台机组投产发电建设突出贡献奖”,为企业赢得了一系列荣誉和奖励。由于项目部在新疆为“葛洲坝品牌”增添了光彩,为公司巩固扩大新疆水电市场份额打下了坚实的基础。【作者简介】周献忠　男　中国葛洲坝集团股份有限公司第一工程有限公司　察汗乌苏项目部项目经理　高级工程师　湖北宜昌　443134李银 男　中国葛洲坝集团股份有限公司第一工程有限公司　察汗乌苏项目部总工程师　高级工程师　湖北宜昌　443134

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2009年6月第2期 葛洲坝集团科技 总第90期