某水电站大坝工程施工方案优化设计综述

PAGExxxx水电站大坝工程施工方案优化设计综述工程概况xx水电站工程位于xxxxxx一级支流xx中下游，是xx梯级开发的第四级电站，工程地处成都市西南侧xx市雨城区xx镇和周河乡境内，距成都市约168km，距下游xx市23km。xx水电站水库正常蓄水位高程为703m，总库容0.0286亿m³，总装机容量56MW，年发电量为1.6亿度，为三等中型工程。xx水电站为引水式“一洞一井两机”发电站，工程枢纽由挡水拦河大坝、坝身泄洪、圆形引水隧洞、敞开式调压井、压力钢管、地面发电厂房等建筑物组成。大坝为坝身挡水、坝体泄洪和坝身引水的系统常态重力式混凝土坝，坝顶高程为706.5m，最大坝高47.5m，坝顶宽6m，坝顶长175m。大坝工程施工特点位置地形条件xx处于川西山区，流域河床狭窄，常年枯水位时河床宽度在45m左右。坝址区表层覆盖厚3～6m，地层为砂泥岩，多属软岩类。由于受布设位置限制，大坝施工布置较为困难，施工导流设计受较大约束，大坝土石方开挖、混凝土浇筑大规模展开施工受到一定的限制。气候条件xx流域属于xx盆地亚热带湿润气候区，流域区由于受西南季风影响，年内季节性降雨量变化较大，径流年内变化较大，汛期枯期分明，工程区全年降雨时段较多，多年平均降雨天数占全年2/3之多。工程区域是全国有名的暴雨区，暴雨时节主要集中在6月～10月。由于施工区全年降雨量多、洪水频发率高，对施工带来较多不利因素。施工条件⑴道路布置困难。坝址区左岸虽然有雅望公路穿过，但由于坝区岸坡陡峭，施工区道路布置困难较大；左右岸连接公路与施工面的道路必须采用岸坡开挖修筑形成，降雨后路况较差，为工程高峰时高强度的运输带来较大困难。⑵施工受征地、供电影响较大。由于施工区域地处山区、场地狭窄，坝址区征地时间和数量保证率较低，施工场地提供时间严重滞后；由于供电系统工程量较大，加之业主前期准备工作不足，致使施工供电提供滞后也较为严重。由于施工主要条件不能按期得到保障，给施工计划安排和方案实施产生较大影响。⑶建基面基础泥岩地质，基础面开挖难度大，清基困难。工程区所处地区为西南山区泥岩地带，泥岩岩体遇水后极易软化、泥化，开挖边坡稳定性差，同时建基面清理难度较大。施工方案优化设计及实施xx水电站大坝坝址区为典型的“U”河谷，根据设计大坝施工总方案，大坝基坑施工采用坝身预留导流孔分期导流方案，分左、右岸两期进行。原设计采用两个枯期完成大坝基坑施工，导流底孔封堵期，利用泄洪闸溢流表孔泄流。一期，由于左岸交通便利，一期先围左岸，先进行坝体左岸基坑施工，期间利用缩窄后的右岸河床导流，坝体混凝土施工时在3＃坝段布设导流孔为二期右岸施工创造条件；二期，利用大坝左岸3＃坝段的导流孔进行导流，右岸形成基坑进行右侧坝体施工。大坝基坑以上施工采用导流底孔过流进行常年施工，在完成整个大坝施工后进行导流底孔下闸封堵，最后大坝泄洪闸下闸蓄水进行发电引水系统运行。导流方案优化设计xx水电站工程施工前后分两个标段进行招标施工，SP/C1标工程于2005年11月份招投标，2005年11月底xx水电站施工人员和设备进场。原计划，2005年12月上旬开始大坝右岸河床清理和左右岸坝肩临时施工道路的修筑，2005年12月中旬开始左岸围堰填筑施工，2005年12月底完成左岸围堰填筑和闭气施工达到左岸基坑施工条件，2006年4月下旬以前完成左岸基坑土石方开挖和大坝EL.683以下混凝土浇筑施工，在2006年4月底形成二期右岸导流条件并达到度汛形象；2006年～2007年枯期完成右岸基坑施工达到2007汛期后大坝常年施工条件。水电工程建设施工季节性很强，河床分期施工的工程必须利用好第一枯期，在枯期内达到施工目标后才能展开后期施工，xx水电站大坝工程更是如此。xx水电站工程施工人员和设备按期进场后，工程施工环境、条件与原计划相差很大，施工区征地、供电线路架设非常困难，大坝工程施工最基本的场地、坝区征地、电源需逐步分阶段解决，2006年1月初大坝左岸坝肩征地才得到解决，2006年4月中旬才解决供电电源，大坝右岸坝肩征地在2006年7月初才有效得到解决。由于施工征地未有按期解决，原一枯施工计划受到了严重的影响，许多项目无法进行正常施工，由此大坝基坑施工只有调整计划和施工时段。按照正常施工工序，推迟后的xx大坝工程需要经过2006年～2007年和2007年～2008年两个枯期才能完成基坑施工，2008年12月底才能完成整个大坝施工，即造成大坝工程施工整整退后一年的不利境况，将直接影响工程的按期发电和竣工，致使工程施工成本和发电效益受损。为确保实现大坝工程施工工期不变、任务目标按期完成，2006年4月初，根据xx水电站大坝工程实际情况，结合工程区域水文条件，研究确定大坝工程施工导流方案进行优化和调整，放弃一枯基坑施工，将大坝两个枯期基坑施工优化为一个枯期完成，2006年枯期进行右岸河床清挖，2006年10月中旬～2007年4月下旬分先后分别进行左、右岸基坑坝体EL.683以下的施工。施工导流实施根据优化调整后的施工方案和计划，xx水电站大坝工程左右岸基坑内施工主要项目及完成时段如下。⑴左岸岸坡坝基提前开挖，为大坝基坑施工节约时间。由于大坝基坑施工将两枯调整为一枯，工期压缩较多，为按期完成目标，就必须充分利用2006年～2007年枯期进行基坑内施工；依照大坝土石方开挖程序必须从上而下进行，为了基坑赢得尽早开始施工时间，在枯期前，即2006年汛期主要对左岸坝基部分土石方进行开挖施工，在枯期基坑形成后立即转入基坑内施工，有效节约枯期大坝左岸河床以上土石方开挖时间。⑵利用河水较小时段，进行右侧河床清挖工作。xx洪水都涨抖落douzhangdouluo，2006年汛期充分利用河水较小时段进行右岸河床清挖，在2006年10月前完成了河床右侧部分长约150m、宽约18m的导流槽，为一期导流创造了较好条件。⑶枯期开始，迅速施工围堰形成基坑。2006年10月6日开始左岸上下游横向土石围堰填筑施工，纵向围堰主要利用原河床土石体和加高堰体形成，左岸围堰填筑、闭气、护面于2006年10月20完成并形成基坑，为一期施工奠定了基础。⑷左岸基坑土石方开挖、混凝土施工迅速，上下游导墙、导流底孔按期完成。在左岸基坑形成后立即展开了基坑施工，采用边开挖、边清基、边浇筑混凝土的方式进行施工，2007年1月底完成了上下游共计长85m的二期混凝土导墙和坝体EL.683以下混凝土施工，同时在3＃坝段坝体预留了导流底孔，由此形成二期导流施工条件。⑸右岸基坑有序施工，主汛前达到渡汛面貌。2007年2月初随着左岸基坑任务完成立即转入右岸基坑施工，2007年2月15日完成了右岸基坑围堰施工，右岸坝体5＃～8＃坝段坝体混凝土方量较大，将混凝土浇筑强度作为重点控制，克服施工过程中水泥供应不足、间断性停电等不利因素，于2007年5月中旬xx主汛前完成右岸基坑施工任务，大坝枯期施工形象达到安全渡汛要求，为后期大坝常年施工创造了条件。大坝施工优化xx水电站大坝工程由重力式挡水坝段、溢流泄洪闸坝段、冲砂孔坝段、进水口坝段组成，各坝段宽度约为15m～25m，坝基开挖土石方总量约11万m³，坝体混凝土约8.5万m³。根据大坝工程结构形式、施工总体规划，大坝施工主要难点为基坑施工道路、施工机械布置。由于施工导流方案进行了较大调整，基坑内有效施工时段施工强度加大，土石方开挖关键在于出渣道路的布设。原计划，大坝左岸基坑开挖出渣道路为——左岸基坑→左岸下游施工便道→雅望公路→渣场、全长2.4公路，右岸基坑出渣道路为——右岸基坑→右岸下游施工便道→右岸1＃施工道路→雅望公路→渣场、全长4.2公路；为有效节约出渣时间，根据坝址区地形实际情况，对出渣道路进行了优化调整，在坝区上游河床临时修筑了一条通往渣场施工道路，由此在修筑道路时可以就地弃填部分渣料，优化后道路为——左岸基坑（右岸基坑）→上游临时道路→渣场、全长1.2公路，大大缩短了出渣道路里程，加快了开挖施工进度，降低了施工成本。大坝混凝土浇筑施工在原导流方案条件下施工时段长，原计划在两枯期近9月内完成4万m³混凝土浇筑，混凝土浇筑强度低，计划采用了两台QUY50型履带吊加两台长臂反铲进行坝区混凝土入仓施工。但由于导流方案调整后，混凝土施工强度大幅增加，若采用履带吊浇筑必须是按坝段逐段进行，施工仓位少，不利于多仓位全面展开，并且两台履带吊仅能满足短期低部位混凝土入仓施工，大坝后期高仓位混凝土入仓手段很难解决。通过研究各坝段结构体型、分层分缝等情况，确定基坑低部位混凝土采用两台长臂反铲上下游配合入仓，在一期左岸坝段浇筑至EL.683时布设一台MQ54/30t施工门机，用该位置门机主要进行右岸基坑和后期坝体EL.683以上混凝土浇筑；在后期坝体低部位混凝土施工完成后，将施工门机转移至坝顶EL.706.5平台，进行剩余坝段和坝顶启闭排架混凝土浇筑、以及坝顶金属结构件吊装；通过优化大坝施工方案，确保了大坝基坑施工按期完成并达到度汛目