克拉斯諾雅爾斯克水電站水電站

電站裝機(jī)12臺，單機(jī)容量50萬kW，總裝機(jī)600萬kW，年平均發(fā)電量204億kW·h。設(shè)有2000t級斜面升船機(jī)。工程具有發(fā)電、航運(yùn)和供水等綜合經(jīng)濟(jì)效益。工程于1955年開工，1963年3月截流，1967年第一臺機(jī)組發(fā)電，1972年全部工程建成。 壩址以上控制流域面積28.8萬平方公里 ，多年平均流量2790立方米 /秒，最大實測流量29800立方米 /秒，最小實測流量300立方米 /秒。水庫正常蓄水位高程243m。流域氣候?qū)俅箨懶詺夂?，壩區(qū)年平均氣溫-4℃，1月平均氣溫-20℃，7月平均氣溫18.8℃。實測最低氣溫為-53℃，7月最高氣溫達(dá)37℃，年平均降水量約400mm。壩址河谷狹窄，兩岸陡峭，水面寬750m。河床和兩岸岸坡為中粒和細(xì)?；◢弾r。河床卵礫石層厚1~5m。設(shè)計地震烈度為7度。右岸壩段有一條構(gòu)造帶，還有傾向下游15°~17°的裂隙和厚達(dá)2m的破碎帶。

克拉斯諾雅爾斯克水利樞紐的主要建筑物有混凝土重力壩、水電站廠房、斜面升船機(jī)、左右岸220kV和500kV開關(guān)站等。

混凝土重力壩最大壩高124m，壩頂長1175m，體積435萬立方米 ，壩頂比設(shè)計蓄水位超高5m。比非常洪水 位超高4m。壩體為三角形斷面，上游面鉛直，廠房段下游面坡度為1∶0.76，其他部分下游面坡度為1∶0.8。壩體分成各為15m寬的壩段。根據(jù)壩基上游面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的要求，決定在壩基構(gòu)造帶內(nèi)做一楔形混凝土塞，下寬3~5m，上寬15~20m，深15m。溢流壩段布置在河床左岸，設(shè)有7個凈寬各為25m的溢流堰。堰頂水深10m在設(shè)計蓄水位條件下，其過水能力為12000立方米 /秒。非常洪水位時，宣泄量為14570立方米 /秒。挑流鼻坎可將水流挑射到下游140m以外。水流跌落段的河底，形成深達(dá)20~25m的沖刷坑。但其邊緣距大壩約50m，不致影響壩基穩(wěn)定。溢流壩閘墩寬5m，裝有平板閘門，由兩臺起重量各為250t的門機(jī)啟閉。 另有6個由導(dǎo)流底孔改成的永久底孔，裝有6m×6m平板滑動檢修閘門，水頭100m，靜力荷載2500t。工作閘門為弧形閘門，尺寸為5m×5m，操作水頭70m。偏心鉸弧形門后，兩側(cè)突擴(kuò)0.5m，底板突跌Δ=0.7m+6.3m=7m。 底孔后面的護(hù)坦板長58m，最小厚度1.25m，平均厚約2m，用錨栓嵌固在巖石中。護(hù)坦板末端是一道齒墻。齒墻嵌入基巖5~10m，鼻坎高2~4.75m。

廠房壩段布置在河床右岸。廠房內(nèi)裝機(jī)12臺，每臺由兩個進(jìn)水口引水，兩個進(jìn)水口皆布置在15m寬的一個壩段內(nèi)。水輪機(jī)額定出力50.8萬kW，最大水頭100.5m，設(shè)計水頭93m，最小水頭75m。水輪機(jī)過流量615立方米 /秒，轉(zhuǎn)輪直徑7.5m，轉(zhuǎn)輪重240t，額定轉(zhuǎn)速93.8r/min，最高保證效率94%。發(fā)電機(jī)為傘型，頻率50Hz，最大出力58.8萬kW，功率因素0.85，電壓15.75kV，飛逸轉(zhuǎn)速180r/min，轉(zhuǎn)子直徑16.1m，轉(zhuǎn)子重884t，定子水內(nèi)冷，最高效率98.2%。設(shè)有8m×10.5m平板滑動閘門并由液壓啟閉機(jī)操縱。第一批投入運(yùn)行的4臺機(jī)組進(jìn)水口底檻高程比其余機(jī)組進(jìn)水底檻高程低13m。

斜面升船機(jī)布置在左岸，緊靠水邊線。在上下游斜坡道接頭處，即混凝土非溢流壩與岸邊聯(lián)接區(qū)，設(shè)承船箱轉(zhuǎn)向設(shè)備和錯船線。上下游斜坡道中心線平面夾角為142°23′。 斜坡道總長1600m，其中轉(zhuǎn)向設(shè)備長107m。從轉(zhuǎn)向設(shè)備中心算起，上游坡長353m，下游坡長1240m，斜坡道坡度1∶10，坡道上鋪設(shè)齒軌，軌距9m。 承船廂為焊接鋼結(jié)構(gòu)，裝在斜形桁架上，沿斜坡道移動時，船底始終保持水平狀態(tài)。承船廂尺寸為107m×24m，有效尺寸90m(長)×18m(寬)，船箱水深為3.3m，船箱包括水重和一艘排水量2000t的船只，共重6500t。承船箱沿下游斜坡道上升的最大高度118m，沿上游斜坡道上升是17~30m。 承船廂由78個平衡車架液壓支承，為使承船廂可靠地移動和制動，采用與齒軌咬合的液壓驅(qū)動導(dǎo)向輪，平衡車架共有156個液壓驅(qū)動馬達(dá)，每個扭距為30kN/m。液壓馬達(dá)工作液體由16個軸向活塞電動泵泵送，泵送量為3600L/min。船箱上升速度為80m/min，下降速度為60m/min，制動加速度0.008m/s2 ，往返一次為93min。 轉(zhuǎn)向設(shè)備長107m，寬12m，重2000t，荷載由中心支架傳遞，其支承力為70000kN。轉(zhuǎn)向設(shè)備轉(zhuǎn)動所用的液壓驅(qū)動馬達(dá)和液壓泵與承船箱相同。 升船機(jī)一個航期單向通過能力為260萬t。第二個船箱投入運(yùn)行后，通過能力可增至350萬t。 升船機(jī)機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)安裝工程量:斜坡道1750t;轉(zhuǎn)向設(shè)備2380t;船箱及設(shè)備4800t;共計8930t。

克拉斯諾雅爾斯克水電站位于俄羅斯葉尼塞(Енисей)河上游克拉斯諾雅爾斯克市附近?；炷林亓?，最大壩高124m，壩頂長1175m。水庫面積2000平方公里 ，總庫容733億立方米 ，有效庫容304億立方米 ，為多年調(diào)節(jié)水庫。

土石方2645.4萬立方米 ，混凝土596.1萬立方米 ，其中主壩435萬立方米 ，金屬結(jié)構(gòu)10.5萬t。 施工采用分期導(dǎo)流。一期為明渠導(dǎo)流;二期為壩體梳齒孔結(jié)合底孔導(dǎo)流。共設(shè)18個6m×12m底孔。先將偶數(shù)壩段澆到河水位以上高程，奇數(shù)壩段則澆到底孔底板高程，封閉梳齒時，留下底孔。導(dǎo)流后，有10底孔用混凝土堵塞;8個底孔改建為進(jìn)口6m×6m，出口5m×5m的永久泄水底孔。 1963年3月截流，設(shè)計截流流量500立方米 /秒，實測流量540立方米 /秒，龍口寬度43m，最大落差1.47m，最大流速2.6m/s，拋料為塊石和10t以下的混凝土塊體。截流采取立堵端進(jìn)，兩岸并進(jìn)，適逢最枯水，截流工期縮短。運(yùn)料采用10~25t自卸卡車和推土機(jī)，最大拋投強(qiáng)度1300立方米 /h，截流耗時6.5h。 廠房壩段和左岸非溢流壩段采用綜合分塊，大壩下部用柱狀分塊，塊高6~20m，以后用2m厚的鋼筋混凝土板將各柱狀塊封蓋連接起來再進(jìn)行通倉澆筑，大壩其余部分用柱狀澆筑分塊。 柱狀塊垂直壩軸線尺寸大部分為11.5m，順壩軸線方向為7.5、9、11m和15m。通倉塊寬15m，其長度等于壩斷面寬度。柱狀澆筑塊在靠近基巖和基礎(chǔ)處理區(qū)，一般先澆1~1.5m厚，然后澆筑厚度為3m，通倉澆筑層厚1~1.5m。 (1)混凝土配料與拌和 為了節(jié)省水泥，減小溫度收縮應(yīng)力，大壩各部位采用分區(qū)澆筑，采用不同標(biāo)號的混凝土，由于壩區(qū)氣候嚴(yán)寒，無冰凍期僅112d，要求混凝土具有高強(qiáng)度、防滲、抗空蝕、抗凍與抗裂等特性。 抗凍混凝土和高標(biāo)號混凝土采用硅酸鹽水泥(限制熟料中C 3 S的含量為47%~58%和C 3 A的含量為6%~6.5%)。內(nèi)部混凝土用礦渣硅酸鹽水泥，礦渣含量達(dá)35%~45%。礦渣硅酸鹽水泥用量占全部水泥量的57%。 砂子細(xì)度模數(shù)為2.3~2.9。粗骨料最大粒徑為80~110mm?？箖龌炷梁透邩?biāo)號混凝土采用花崗巖碎石作粗骨料。 建立了統(tǒng)一集中的高度機(jī)械化混凝土作業(yè)系統(tǒng)，其中包括:一個機(jī)械化碼頭和設(shè)有皮帶系統(tǒng)的各種倉庫、一個間歇式混凝土工廠、一個連續(xù)作業(yè)混凝土工廠。 間歇式混凝土工廠由3部分組成，每部分有兩臺混凝土攪拌機(jī)，每臺1200L，可同時生產(chǎn)3種標(biāo)號的混凝土。連續(xù)作業(yè)混凝土工廠由兩條完全相同的工藝線組成，因此，能同時生產(chǎn)兩種標(biāo)號的混凝土。間歇 式的混凝土工廠用于拌制高標(biāo)號和特種標(biāo)號的混凝土。生產(chǎn)能力較高的連續(xù)性作業(yè)混凝土工廠，用于拌制大壩內(nèi)部混凝土。 為了降低混凝土拌和物的出廠溫度，間歇式的混凝土工廠用冰屑代替部分拌和水，連續(xù)作業(yè)工廠用預(yù)冷粗骨料，運(yùn)?工廠的拌和水都由制冷廠冷到0.5~2℃。 (2)混凝土運(yùn)輸與澆筑。絕大部分混凝土(93.5%)是用各種起吊機(jī)械澆筑的，工程現(xiàn)場有22臺КБГС-101M型塔式起重機(jī)和2臺КБГС-450型塔式起重機(jī)。前者月生產(chǎn)能力為每臺1.14萬立方米 。 為了提高混凝土澆筑機(jī)械的生產(chǎn)能力，施工中曾研究并采取過一系列措施，如立模工作廣泛采用3t起重量的汽車起重機(jī)(可由КБГС-101M型塔式起重機(jī)吊移);冬季澆筑時，普遍采用了可拆卸式暖棚;采用6~9m高的澆筑塊，可減少勞工力4.36萬人天。 混凝土最大月澆筑量為23.2萬立方米 ，最高年澆筑強(qiáng)度達(dá)135.91萬立方米 (1966)，最大日澆筑強(qiáng)度為12000立方米 。高峰年人數(shù)13379人，其中工人11081人。混凝土振搗主要用N-86型和C-826型振搗器。在11.5m×15m的澆筑塊上，混凝土鋪筑厚度0.25~0.3m，坍落度1~3cm，用4臺振搗器振搗。 (3)混凝土溫度控制 溫度控制要求基礎(chǔ)混凝土澆筑塊(距壩基面2m)最大溫升不得超過28℃;基礎(chǔ)混凝土以上每增高1m，允許混凝土澆筑塊的最大溫升為28+3℃，但總和不得高于40℃;混凝土澆筑塊內(nèi)外溫差不應(yīng)超過23℃;混凝土與冷卻水之間的溫差不應(yīng)超過20℃;澆筑間歇時間超過30晝夜，應(yīng)按基礎(chǔ)混凝土要求澆筑。滿足以上要求采取的措施有:采用中熱水泥，28d水化熱為270.328~288.696kJ/g;采用低流態(tài)混凝土，摻塑化劑和加氣劑，坍落度為1~3cm;夏季混凝土拌和溫度為18~20℃;靠近基礎(chǔ)部位，澆筑塊厚度限制為1~2m;柱狀澆筑塊的混凝土用水管冷卻;每年9月份開始對所有混凝土的外露表面采用保溫板，模板的導(dǎo)熱系統(tǒng)為2.246kJ/(h·㎡ ·k)，靠近基礎(chǔ)部位的模板導(dǎo)熱系統(tǒng)為1.6736kJ/(h·㎡ ·k);夏天加強(qiáng)混凝土噴水養(yǎng)護(hù)。

工程技術(shù)措施和運(yùn)行觀測 (1)為了降低重力壩的揚(yáng)壓力，壩基設(shè)有減壓廊道和兩排深30~40m排水孔，壩底帷幕灌漿深達(dá)60m。這樣可改善上游壩基應(yīng)力狀態(tài)，縮減大壩本身混凝土量。減壓廊道還可供灌漿和水庫充水時導(dǎo)流(溢流壩段)之用。 (2)溢流壩的溢流面設(shè)有摻氣坎，可簡化迎水面結(jié)構(gòu)，不需將溢流堰首部向上游突出，消除溢流面的真空和空蝕現(xiàn)象，大大簡化溢流面模板結(jié)構(gòu)。 (3)沿壩體溫度縫布置施工導(dǎo)流底孔，與壩體底孔布置方案比較，可使底孔簡化，改善大壩應(yīng)力狀態(tài)。 (4)水輪機(jī)引水用兩根直徑各為7.5m鋼管，在進(jìn)入蝸殼前再用一岔管連接合成單根直徑為9.3m的輸水管。鋼管順壩下游坡面鋪設(shè)，外包鋼筋混凝土，在與電站廠房聯(lián)結(jié)處，采用閉合管節(jié)，代替伸縮管節(jié)。雙輸水管方案優(yōu)點(diǎn):減少特種鋼用量，改善廠房壩段上部結(jié)構(gòu);輸水管安裝與大壩混凝土施工互不干擾，且不受水庫充水影響;輸水管管節(jié)采用懸吊裝配法，不受施工影響，加快安裝進(jìn)度;與壩內(nèi)布置管方案比較，可簡化土建安裝工程，減少一期混凝土工程量，節(jié)約投資。 (5)大壩混凝土施工采用塔式起重機(jī)無棧橋施工法:將起重機(jī)安裝在下游柱狀塊旁進(jìn)行澆筑，隨著澆筑塊上升，再借助滑車、索具和臨時支撐，使起重機(jī)自行升高，一直澆到設(shè)計高程。解決了大體積混凝土工程不設(shè)專用混凝土棧橋施工的問題。 (6)多年觀測證實，表征建筑物狀態(tài)的各項參數(shù)都在設(shè)計范圍之內(nèi)。大壩及其基礎(chǔ)處于彈性受力狀態(tài)。最大沉陷量為32mm，壩頂向下游傾斜最大值為23mm，季節(jié)變化平均為7~8mm。壩頂位移實測值與設(shè)計值完全一致。大壩斷面傾角隨上游水位變化而變化，彼此協(xié)調(diào)。