官地水電站導(dǎo)流及主體工程施工規(guī)劃研究

王明濤，程福安

(中國水電顧問集團成都勘測設(shè)計研究院，四川成都 610072)

1 前 言

官地水電站位于雅礱江干流下游、四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內(nèi)，系雅礱江卡拉至江口河段水電規(guī)劃五級開發(fā)方式的第三個梯級電站。電站工程樞紐建筑物主要由碾壓混凝土重力壩及下游消力池、右岸引水系統(tǒng)及地下廠房發(fā)電系統(tǒng)組成。大壩壩頂高程1 334m，最大壩高168m，壩頂長度516m，整個壩體共24個壩段。大壩溢流壩段布置5孔溢流表孔，在擋水壩段設(shè)2孔放空中孔共同泄洪，大壩下游設(shè)消力池底流消能。右岸發(fā)電廠房為地下式，裝機4臺，單機容量為600MW水輪發(fā)電機組，總裝機容量為2 400MW。施工期左、右岸各布置1條導(dǎo)流洞。

導(dǎo)流及主體工程主要工程量為:土石方明挖約838萬m3，石方洞挖約267萬 m3，常態(tài)混凝土約197萬m3，碾壓混凝土約308萬m3，鋼筋鋼材約9萬t，帷幕灌漿22萬m2，固結(jié)灌漿25萬2，回填灌漿10 萬 m2，金屬結(jié)構(gòu)1.6 萬 t，。

工程施工特點:高碾壓混凝土重力壩處于高山峽谷，施工道路布置困難，施工強度高，地下洞室較多，圍巖基本穩(wěn)定，但局部的頂拱及邊墻、端墻部位有可能形成坍塌、掉塊及變形。

2 工程分標(biāo)

2.1 分標(biāo)原則

土建按建筑物分標(biāo)，金屬結(jié)構(gòu)安裝納入相應(yīng)的土建工程，安全監(jiān)測工程單獨成標(biāo)，廠房機電設(shè)備安裝單獨成標(biāo)。

2.2 分標(biāo)慨況

導(dǎo)流洞工程按左右岸分為2個標(biāo)，纜機平臺及壩肩開挖工程左右岸各1個標(biāo)，大壩工程為1個標(biāo)，地下廠房土建及金屬結(jié)構(gòu)安裝為1個標(biāo)，庫區(qū)防滲處理為1個標(biāo)。

輔助洞室:地下廠房、主變室通排風(fēng)工程及上層排水廊道為1個標(biāo)，三大洞室中導(dǎo)洞及上層支洞為1個標(biāo)，尾調(diào)交通洞為1個標(biāo)。

廠房機電設(shè)備安裝為1個標(biāo)。金屬結(jié)構(gòu)采購共分3個標(biāo)(13個標(biāo)段);機電設(shè)備采購分為6個標(biāo)，根據(jù)情況每個標(biāo)再劃分若干標(biāo)段。

安全監(jiān)測工程分為3個標(biāo)，分別為左、右岸導(dǎo)流洞進出口邊坡安全監(jiān)測標(biāo)，大壩安全監(jiān)測標(biāo)、引水發(fā)電系統(tǒng)安全監(jiān)測標(biāo)。

3 施工導(dǎo)流

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流方式

官地樞紐工程為一等大(1)型，主要建筑物級別為Ⅰ級，相應(yīng)導(dǎo)流建筑物級別為Ⅳ級。經(jīng)研究，選擇初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)設(shè)計流量9 780 m3/s。

初期導(dǎo)流采用全年斷流圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方式。兩岸各布置1條導(dǎo)流洞，斷面尺寸16m×19m，呈城門洞形。

后期導(dǎo)流采取由在壩體設(shè)置的放空中孔和表孔的導(dǎo)流方式。

3.2 導(dǎo)流規(guī)劃

2007年12月初河道截流，截流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇旬平均流量，設(shè)計流量Qp=10%=810m3/s。

2007年12月～2010年12月，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，流量Qp=5%=9 780m3/s。

在2010年12月底，壩體混凝土最低澆筑到1 253.00m高程，已超過圍堰頂高程，壩體具備擋水條件。2011年1月初～2011年10月底，壩體臨時擋水度汛標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，流量QP=1%=11 900 m3/s。

2011年11月上旬，左、右岸導(dǎo)流洞下閘，2012年4月底封堵堵頭施工完畢。為盡可能減少官地電站蓄水對二灘電站運行的影響，水庫蓄水安排在6月初進行，6月上旬即可蓄水到極限死水位1 321m，具備第一臺機組充水發(fā)電條件。

4 主體工程施工方案及進度研究

4.1 導(dǎo)流洞工程

4.1.1 施工通道

左岸導(dǎo)流洞洞身段長度為744.137m;右岸導(dǎo)流洞洞身段長度為1 018.600m。經(jīng)分析比較，確定在左岸導(dǎo)流洞中游段布置1條施工支洞，在右岸導(dǎo)流洞上游段及中游段各布置1條施工支洞，分岔進入導(dǎo)流洞上、下層。施工支洞均起于兩岸低線公路，城門洞形，斷面(寬×高)尺寸8m×7m。3條施工支洞總長約1km。

4.1.2 主要施工方案

導(dǎo)流洞分兩層加底部保護層進行開挖，上層高約8.5m，下層高約9.5m，底部保護層高約3m，上層設(shè)中導(dǎo)洞，中導(dǎo)洞領(lǐng)先，兩側(cè)跟進。上層采用多臂鉆鉆孔、光面爆破，中層采用梯段爆破、邊墻預(yù)裂，潛孔鉆鉆孔，底部保護層采用水平鉆孔，光面爆破。3m3側(cè)卸裝載機挖裝，配20t自卸汽車出渣。上層鉆孔實際施工采用架設(shè)在自制平臺車上的氣腿風(fēng)鉆。

混凝土襯砌采用先底板后邊頂拱的施工順序，每條導(dǎo)流洞布置2套鋼模臺車?；炷吝\輸采用6m3混凝土攪拌車，混凝土泵入倉。

4.1.3 施工進度

導(dǎo)流洞工程于2006年2月開工，要求2007年8月15日洞身混凝土及灌漿施工完成，具備過水條件;2007年10月15日前施工支洞封堵、進出口圍堰拆除施工完成，本工程完工。

根據(jù)施工過程的實際情況，對進度計劃進行了調(diào)整。導(dǎo)流洞實際于2007年11月25日完成進出口圍堰及巖埂拆除后過流，并順利破堰過流。進口閘室于2008年1月澆筑完成。

4.2 纜機平臺及壩肩(壩頂高程以上)開挖工程

4.2.1 施工通道及主要施工方案

左、右岸分別有3條道路可以利用，即纜機平臺公路(左岸1 406m高程、右岸 1 450m高程)、1 334m高程高線公路、1 225m高程低線公路。從現(xiàn)有道路分岔修建施工機械便道，施工機械通過便道到達作業(yè)面。由于兩岸邊坡較陡，石渣推至1 334m和1 225m高程集渣平臺，通過高線和低線公路出渣。集渣平臺外側(cè)采用鋼筋石籠堆筑擋渣墻，應(yīng)及時出渣，防止石渣下江。

石方采用梯段爆破，爆破梯段的高度控制在10m內(nèi)。邊坡開挖主要是采用預(yù)裂爆破技術(shù)。鄰近水平建基面，應(yīng)預(yù)留巖體保護層。

4.2.2 施工進度

纜機平臺及壩肩開挖工程于2007年3月開工，計劃2007年12月31日完工。

2007年6月30日完成右岸纜機平臺1 450m高程以上的開挖，2007年8月31日完成1418m高程以上的開挖，2007年12月31日開挖至1 334m高程。

4.3 大壩工程

4.3.1 施工通道

1 334～1 220m高程壩肩的土石方堆渣至1 225m高程集渣平臺，通過低線公路出渣。1 220～1 166m高程基坑的土石方開挖，分別由上、下游圍堰背坡下臥形成的基坑上、下游通道出渣。

大壩1 166～1 260m高程的碾壓混凝土由下游圍堰背坡下臥至消力池基坑經(jīng)基坑深槽部位碎石填筑道路及消力池基坑左側(cè)碎石填筑道路和消力池右邊墻外側(cè)碎石填筑道路到達倉面。入倉口道路隨著大壩碾壓混凝土的不斷上升而上升。溢流壩段1 240～1 260m高程的碾壓混凝土考慮在右中孔壩段搭設(shè)棧橋，汽車由右岸下游入倉道路經(jīng)右岸擋水壩經(jīng)棧橋直接入倉。

大壩1 260m高程以上碾壓混凝土運至右岸供料線平臺，再轉(zhuǎn)負(fù)壓溜槽;右岸供料線平臺與右壩頂公路相結(jié)合，供料平臺寬10.0m;左岸通過皮帶機經(jīng)皮帶機洞的運輸從低線至左壩頂再轉(zhuǎn)負(fù)壓溜槽。

4.3.2 主要施工方案

石方采用梯段爆破，爆破梯段的高度控制在10m內(nèi)。邊坡開挖主要是采用預(yù)裂爆破技術(shù)，鄰近水平建基面，應(yīng)預(yù)留巖體保護層?；A(chǔ)不允許欠挖，開挖面應(yīng)嚴(yán)格控制平整度。

壩體1 260m高程以下碾壓混凝土以自卸車直接入倉為主。壩體1 260m高程以上的碾壓混凝土的入倉方式是:左、右壩肩各架設(shè)2條負(fù)壓溜槽向下供料結(jié)合壩面汽車轉(zhuǎn)運作為主要澆筑手段，20t纜機配6m3混凝土罐作為補充。消力池基礎(chǔ)碾壓混凝土由20t自卸汽車經(jīng)下游圍堰背坡下臥至基坑直接入倉;消力池邊墻碾壓混凝土采用2臺MQ600/30門機吊3m3臥罐入倉。

4.3.3 施工進度

壩肩及基坑開挖工程于2008年1月開工，2009年9月完成。2009年10月開始澆筑大壩混凝土，2011年10月完成大壩混凝土澆筑，2012年4月完成表孔閘門的安裝。

2011年11月初導(dǎo)流洞下閘，2012年4月完成導(dǎo)流洞封堵。6月初水庫開始蓄水，6月上旬即可蓄水到極限死水位1 321m，具備充水發(fā)電條件。

4.4 右岸引水發(fā)電系統(tǒng)

4.4.1 施工通道

在充分利用永久通道的基礎(chǔ)上，地下廠房系統(tǒng)三大洞室布置上、中、下三層施工支洞。廠房上、中層施工支洞為兩端雙通道。主變室、尾調(diào)室施工支洞為單通道。

主廠房和主變室上層支洞利用主廠房送風(fēng)洞和主變室排風(fēng)洞，尾調(diào)室上層施工支洞從主變室排風(fēng)洞分岔，到達三洞室頂拱。主廠房另一端上層支洞從過壩交通洞樁號進入主廠房。三洞室中層支洞利用進廠交通洞或分岔引出支洞。廠房另一端中層支洞從進廠交通洞分岔經(jīng)主變室至副廠房端。三洞室上游端下層支洞從進廠交通洞分岔通往壓力管道下平段。下游端下層支洞從過壩交通洞分岔引出支洞至尾水洞，穿過尾水洞進入尾水管洞，再進入尾調(diào)室和廠房底部。

排水廊道施工支洞分別從主廠房上層支洞、廠房中支洞和壓力管道下支洞分岔進入排水廊道第一層、第二層、第三層。

4.4.2 施工方案

三大洞室頂拱開挖采用多臂鉆鉆孔，噴混凝土臺車和錨桿臺車進行支護;頂拱以下石方洞挖采用梯段爆破、邊墻預(yù)裂的方式。巖壁梁部位開挖應(yīng)采取光面爆破，要求實測松動范圍小于20cm。巖壁不允許欠挖，嚴(yán)格控制超挖，超挖不大于20cm。

廠房混凝土澆筑由6m3攪拌車經(jīng)交通洞運至安裝間，再由小橋機吊混凝土臥罐入倉或轉(zhuǎn)溜槽入倉。渦殼混凝土滿足相應(yīng)的溫控要求。

壓力管道采用從進廠交通洞運管片進入安裝間。在安裝間將3個管片焊接為管節(jié)，將管節(jié)運入壓力管道進行安裝。

4.4.3 施工進度

引水發(fā)電系統(tǒng)從2007年11月開始廠房上層擴挖，2009年7月底完成主廠房第一臺機組基坑的開挖和支護。

第一臺機組混凝土澆筑及埋件安裝于2009年8月～2011年5月，歷時22個月;第一臺機組安裝于2011年6月～2012年6月，歷時13個月。后續(xù)機組順序滯后1～4個月開始澆筑混凝土，廠房土建工程在2012年5月底全部完成。2013年6月機組全部安裝完畢。

4.5 施工總進度

本工程籌建及準(zhǔn)備期從2005年1月至2007年9月，工期33個月。

主體工程施工期從2007年10月開始，至2012年7月初第一臺機組發(fā)電，工期57個月。

工程完建期從2012年7月至2013年6月，工期12個月。

5 施工交通運輸

5.1 對外交通運輸

官地水電站外來物資運輸總量約169萬t，高峰年為2009年，運輸量約50萬t。經(jīng)研究分析，電站鐵路轉(zhuǎn)運站設(shè)置在成昆鐵路漫水灣站，電站對外交通公路起于經(jīng)久，經(jīng)河西鎮(zhèn)，翻越磨盤山，過金河鄉(xiāng)至金河大橋左岸橋頭，金河大橋左岸橋頭至打羅，接官地水電站場內(nèi)外連接公路。線路總長約67km。

重大件為主變壓器，單件運輸重約160t，外形尺寸可滿足鐵路運輸?shù)南拗埔蟆４沃丶D(zhuǎn)輪分半運輸，重約145t，轉(zhuǎn)輪直徑8.0m左右，根據(jù)公路和鐵路現(xiàn)有運行條件，采用散件運輸，現(xiàn)場設(shè)廠加工組裝。轉(zhuǎn)子中心體重約75t，采用水運和公路運輸方式。水泥、粉煤灰、鋼材和木材等物資需經(jīng)鐵路運輸，再經(jīng)公路運輸至電站工地。

5.2 場內(nèi)運輸

本工程的場內(nèi)施工公路總長約42.93km，其中公路隧洞6.4km。

根據(jù)工程樞紐布置和施工總布置格局，確定場內(nèi)公路布置規(guī)劃的主線為左右岸各布置一條高線公路、低線公路及高低線連接線公路，左、右岸纜機平臺公路，至料場的料場公路。

為溝通左、右兩岸交通，前期需要在上、下游各建一座臨時索道橋。為溝通左、右岸永久交通，需在下游建一座跨江永久大橋。

6 施工工廠設(shè)施及施工總布置

整個工程區(qū)布置2個砂石加工系統(tǒng)、3個混凝土系統(tǒng)、4個渣場及其他輔助設(shè)施。

6.1 砂石加工系統(tǒng)

6.1.1 打羅砂石加工系統(tǒng)

打羅砂石加工系統(tǒng)料源為地下廠房、導(dǎo)流洞的玄武巖洞渣，設(shè)計毛料處理能力420t/h，成品料生產(chǎn)能力350t/h，滿足混凝土月高峰澆筑強度5.0萬m3要求。主要供應(yīng)地下廠房、導(dǎo)流洞所需混凝土砂石骨料及30萬m3大壩混凝土所需的成品骨料。

6.1.2 竹子壩砂石加工系統(tǒng)

竹子壩砂石加工系統(tǒng)料源為竹子壩料場的玄武巖料。設(shè)計規(guī)模為毛料處理能力2 200t/h，成品料生產(chǎn)能力1 750t/h，滿足混凝土月高峰澆筑強度25萬m3要求。主要供應(yīng)大壩、消力池、廠房進水口、壓力管道上平段及斜井段所需混凝土砂石骨料。

6.2 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

6.2.1 打羅混凝土系統(tǒng)

打羅混凝土系統(tǒng)布置于打羅溝附近，設(shè)置二座2×1.5m3型混凝土拌和樓，設(shè)計生產(chǎn)能力為150m3/h，主要承擔(dān)導(dǎo)流工程和地下廠房工程的混凝土供應(yīng)。

6.2.2 大壩高線混凝土系統(tǒng)

高線混凝土系統(tǒng)布置于竹子壩溝內(nèi)、靠開關(guān)站旁，設(shè)置一座2×6m3型和一座4×3m3型混凝土拌和樓，主要供應(yīng)有溫控要求的大壩和進水口的混凝土。該系統(tǒng)的制冷應(yīng)按夏季生產(chǎn)混凝土出機口溫度11℃(常態(tài))和12℃ (碾壓)的要求進行。

6.2.3 大壩低線混凝土系統(tǒng)

低線混凝土系統(tǒng)布置于大壩下游距壩址1.0km處，設(shè)置2座2×6m3型混凝土拌和樓。主要供應(yīng)有溫控要求的大壩及消力池的混凝土。該系統(tǒng)的制冷應(yīng)按夏季生產(chǎn)混凝土出機口溫度11℃(常態(tài))和12℃ (碾壓)的要求進行。

6.3 渣場規(guī)劃及土石方調(diào)運

工程土石方開挖總量為1 105萬m3，其中土石方明挖約838萬m3，洞挖約267萬m3，除工程直接或間接利用外，總棄渣量為1 531萬m3(松方)。選擇大壩左岸下游約4.5km處的河灘地、大壩左岸下游約3.0km處的大橋溝溝口、大壩上游約0.8km處的黑水河溝口段及大壩上游約1.6km處的庫區(qū)虎山灘岸坡4個區(qū)域作為本工程堆渣場。其中位于大橋溝上游的2#－1渣場主要用于堆存洞挖可利用料，回采加工后作為混凝土骨料。

根據(jù)料源規(guī)劃，導(dǎo)流洞和地下廠房的洞渣運往2#－I渣場作為打羅人工骨料加工系統(tǒng)的回采毛料?？紤]到出渣方向的順暢和壩肩開挖對本標(biāo)出渣的影響，上游工作面的開挖棄渣運往4號渣場，下游工作面的開挖棄渣運往1號渣場、2#－II渣場。

考慮到出渣方向的順暢和3號渣場的啟用時間，前期的壩肩開挖棄渣均運往上游4號渣場，后期的壩肩開挖棄渣可運往3號渣場。考慮到各渣場的容量和2#－I渣場回采結(jié)束時間，壩基及消力池開挖棄渣直接運往3號渣場。河道整治和圍堰拆除堆于2#－I區(qū)回采場。

6.4 生活設(shè)施

工程集中布置了3個承包商營地和1個業(yè)主營地，分別位于下游左岸打羅溝附近、庫區(qū)右岸虎山灘、下游大鹽池。營地建筑面積8.7萬m2。

7 結(jié)束語

官地水電站施工規(guī)劃報告對官地工程分標(biāo)方案、施工方案、施工進度、施工交通、施工工廠設(shè)施、場地布置、土石方調(diào)運、機電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)施工規(guī)劃等進行了深入細致的研究，為工程順利實施提供了有力的技術(shù)支撐。

電站于2005年初開始籌建，2007年10月主體工程已開工，2007年12月初實現(xiàn)大江截流，2012年3月提前發(fā)電。規(guī)劃的各大系統(tǒng)及場地布置大都按規(guī)劃要求實施，實現(xiàn)了工程施工規(guī)劃的總體目標(biāo)。