蓮花水電站施工技術

大壩施工技術:

壩體填筑前采用15.5 t振動碾將砂礫石基礎碾壓6遍。小區(qū)料由鍔式破碎機一次破碎后，再摻入15%~20% 的天然河砂;冬季施工因碾壓時不能灑水，摻25%~30%的人工破碎石粉，填筑時由人工攤鋪，層厚0.15 m，15.5 t振動碾靜碾16遍。墊層料由鍔式破碎機破碎石料，破碎機規(guī)格200×400、400×600、600×900共6臺，最大生產(chǎn)能力每班為702 m3。為滿足細顆料含量要求，常溫季節(jié)摻入15%~20%天然河砂。超徑石不超過3%。含泥量不超過3%。人工攤鋪鋪層厚0.4 m，并向上游側超填不大于15 cm，常溫下灑水20%，15.5 t振動碾壓10遍。采用反擊式碎石機生產(chǎn)最大粒徑為2cm的細石料，含水率1.7%~2.3%，含泥量極少(不超過0.5%)，受凍后不易結塊，是良好的細料來源。摻配比例為粗碎石∶細碎石(含石粉)∶水洗砂=4∶1∶1，滿足了設計要求，解決了大壩墊層料冬季填筑施工的難題。過渡層料有采石場爆破開采，剔除大于30 cm的超徑料，用4 m3電鏟及3 m3裝載機裝、15 t~20 t自卸汽車進行運輸。填筑采用后退法卸料，用180 hp推土機攤平，人工配合，鋪層厚0.4m。主、次堆石料分別來自溢洪道和采石場及洞挖料，由4 m3電鏟及4 m3~6m3裝載機裝、15 t~42 t自卸汽車進行運輸，進占法卸料，推土機攤平，鋪層厚主堆為60 cm、80cm、次堆為100cm、120cm，15.5t振動碾碾壓。在實際填筑過程中，最大日填筑強度:墊層料達1240m3/d，過渡層料達1500m3/d，堆石料達14000m3/d。

無軌滑模模具設計制作 自行設計制作無軌滑模設施，據(jù)砼面板寬度考慮兩種規(guī)格.滑模設施主要由滑動模板、側模板、各種專用運輸臺車、混凝土拌合運輸機具和提升運輸機具等構成.滑動模板骨架采用桁架式，由63.5mm×5mm鋼管焊制，每榀桁架高0.61m，長15m(用于14 m寬面板)，桁架中心距0.4m，共4榀，各榀桁架間采用系桿連接。由于面板施工面積較大，考慮其抗磨耐久性，滑模面板采用10mm厚鋼板?；瑒幽０宄叽?14 cm板寬)為1.6 m×15m.滑動模板重量為4.032t，滑升時根據(jù)上浮情況加鋼筋作配重。側模結構采用50×5角鋼焊制成框架，人工安拆側模每節(jié)長2m。每套側?？芍苻D(zhuǎn)使用，由布設在壩頂?shù)?臺5t卷揚機牽引，卷揚機由埋入堆石內(nèi)的簡易地錨固定。

⑴混凝土配合比:

根據(jù)面板滑模砼的施工要求，大壩水泥的mgo含量偏高使砼具有微膨脹性，可以抵消砼的大部分收縮變形， sk引氣減水劑對提高砼抗凍性能效果顯著，有不透水性和抗裂性，增加砼與鋼筋的握裹強度的特性。

⑵周邊縫瀝青砂墊層施工

瀝青砂墊層施工分兩種:一種是預先制成塊，每塊長約30 cm，運至現(xiàn)場作業(yè)面安裝，各塊間隙用熱瀝青灌注;變形模量80~100mpa，瀝青砂在5~37.5℃的氣溫下進行澆注不堆坡，并形成1∶1.4邊坡，進行了試驗.試驗初，曾采用粉煤灰、石棉和砂摻合料，把摻合料改為水泥和河砂。一期面板砼施工(即高程197.5 m以下，板塊最大斜長81.3m)，完成砼量18348 m3，面板面積為42008 m2，最大滑升速度為4.6 m/h;二期面板砼施工(即高程197.5m~208.0m)，完成砼量2339m3，面板面積為11492m2，最大滑升速度為5.19 m/h。為滿足施工進度要求，共制做5套滑模模具，其中14m板寬的4套，7m板寬的1套。

每個進水口由5個攔污柵墩組成四孔，墩間凈距6 m，邊墩和中墩斷面均為2 m×10 m，次中墩斷面均為1.4 m×10 m。為滿足截流對進水口施工形象面貌要求，每個進水口5個攔污柵墩需采用整體同步滑模，制作一套模具可滿足兩個進水口周轉(zhuǎn)使用要求。根據(jù)以往滑模施工經(jīng)驗，取消攔污柵槽二期砼，即柵槽埋件隨滑模施工逐節(jié)安裝?；Ｆ鸹诘装逍纬珊筮M行，砼水平運輸采用6m3砼攪拌運輸車.砼垂直運輸前期主要采用布置在地面上的30/10園筒型高架門機吊罐入倉，后期利用布置在上部高程239m路和攔污柵下游高程218.5m撐墻上的門機吊罐入倉，塔吊吊小罐輔助作業(yè)。

每個調(diào)壓井斷面輪廓由園弧、直線和折線組成，砼襯砌后斷面短跨×長跨約為17 m×20m。自底板高程155.08m至頂部高程250m，井筒高95m。根據(jù)1996年底首機發(fā)電對2#調(diào)壓井工期要求，決定井筒砼襯砌采用滑模施工方案。考慮1#調(diào)壓井亦用此方案施工，需要設計制作一套安拆方便的液壓滑模模具?；ＴO施主要由操作平臺、提升機架、圍圈、模板、砼和材料工器具運輸系統(tǒng)、人員上下交通系統(tǒng)組成.操作平臺承重結構采用網(wǎng)狀鋼桁架式結構，以減輕平臺本身自重。采用l75×5和l100×10角鋼焊制，提升架安裝兩臺千斤頂。提升架共82個，千斤頂140個滑模。模體總重為43t。砼水平運輸采用6m3砼攪拌運輸車，砼垂直運輸，由于調(diào)壓井滑模從底板上開始滑升，低部位阻抗板以下采用砼泵自底洞輸送砼入倉，溜管為φ219鋼管，溜管每節(jié)長2.0m，節(jié)間由法蘭連接，每節(jié)均與鋼絲繩連接牢固，每節(jié)溜管承受荷載均傳到鋼絲繩上，鋼絲繩錨固在井頂部平臺的地錨上。2#調(diào)壓井井筒砼滑模每升高1m需安裝鋼筋10t，鋼筋安裝量大且內(nèi)層水平環(huán)向鋼筋綁扎困難，而且在高程228.5m又進行了改模，對滑升進度有一定影響。正常滑升速度為

蓮花水電站引水隧洞砼襯砌施工技術

2.5 m/d。

1)邊頂拱鋼模臺車

臺車模板由7節(jié)模板拼裝組成，支立總長10.5m，每節(jié)模板沿環(huán)向分為5段。頂拱段為一整體鋼模，兩側邊拱 段均由大、小兩塊鋼模組成。邊頂拱砼襯砌斷面的中心角為288.54°。在邊拱鋼模上設置砼下料操作窗口若干個，模板收分采用機械收分系統(tǒng)，利用設置在頂拱模板和兩側邊拱模板上的液壓千斤頂和絲杠進行收分。臺車底腳裝有可沿彎曲軌道行走的輪子8個，每臺鋼模臺車重160 t。

2)底拱鋼模臺車

臺車模板由6節(jié)鋼模板拼裝組成，支立總長10.5m，每節(jié)鋼模為一整塊模板，底拱鋼模上設置下料口，6節(jié)鋼模與3根縱梁聯(lián)接形成整體模板，縱橫梁之間用絲杠連接，通過操作絲杠起落模板，橫梁與聯(lián)系梁連接，聯(lián)梁底部安裝4個可沿軌道行走的輪子，底拱臺車重20t。

3)臺車軌道及牽引動力設施

邊頂拱鋼模臺車的軌道，是在開挖底板上墊碎渣或小骨料，其上鋪枕木，軌道采用qu80型鋼軌.底拱鋼模臺車的軌道，采用在已澆邊拱砼上預埋鋼板，其上固定120工字鋼作為軌道。邊頂拱鋼模臺車采用180hp推土機牽引行走。底拱鋼模臺車采用180hp推土機或1臺5t，卷揚機牽引行走。

4)砼襯砌施工

由于進入洞內(nèi)的施工通道只有進口一條，故砼整體澆筑施工應自內(nèi)向外進行，每個澆筑段長度為10.5m。采用先邊頂拱、后底拱的施工順序，每條洞邊頂拱砼襯砌分幾個襯砌單元進行，自里向外逐單元進行;每個單元長度為10個澆筑段左右，各布置兩臺邊頂拱鋼模臺車，分別布置在端部，一臺鋼筋臺車布置在兩臺邊頂鋼模臺車之間。砼運輸采用6m3砼攪拌運輸車運入洞內(nèi)至90m3/h砼泵車，由砼泵車壓送砼入倉。用回彈儀在環(huán)縫砼上進行測試，控制在砼抗壓強度達45kg/cm2以上進行脫模。一般需要18~24h達到脫模強度.采用上述施工工藝，隧洞砼襯砌月進尺達105m，保證了隧洞施工形象面貌的按期實現(xiàn)。

大壩位于主河床，壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高71sm，壩頂長度902om，壩頂寬度8om，面板總 面積75400 mZ，大壩上下游邊坡1:1.4。壩基礎鋪有2om厚的排水層.壩體填筑390萬m3。筑壩 堆石料為混合花崗巖，其強風化下部至徽新巖體的濕 抗壓強度為51.0-150 MPa。周邊縫設3道止水，勃土心墻堆石壩最大壩高47Zm，壩頂長度332m，壩頂寬 8om，上下游壩坡均為l，2.0、1:2.25，薪土心墻頂寬4Om，上下游坡比1:0.2，貓土心墻的土料為左岸的貓土和粉質(zhì)貓土，滲透系數(shù)1.7xlo'scm/S、設計干密度1.62kg/cm。壩殼料為溢洪道開挖強風化 混合花崗巖和部分砂礫石料。開敞式溢洪道位于右岸的山體婭口處，溢流前沿 總長度130m，溢洪道由溢流堰、泄槽和挑流棄坎組 成，全長990m。溢洪道最大泄量18570 m3/s，共7孔設有16 mX13.4m弧形工作門和平板檢修門。

引水發(fā)電系統(tǒng)位于右岸，采用引水隧洞接地面廠房布置型式。引水隧洞進口位于右岸大壩上游200m的陡崖處。兩條引水隧洞均采用岸塔式進水口，進水塔高62sm，進水口前沿設有4扇6mx33m活動攔污柵，每個進水口設計流量662 m3/s，設有兩扇6m沐14 m平板檢修門及固定式卷揚啟閉機。兩條引水隧洞均為圓型鋼筋混凝土襯砌斷面，隧洞埋深70一160m，內(nèi)徑13.7m，1號和2號引水隧洞分別長620.54m和493.98m。

引水隧洞末端均設有一座阻抗式調(diào)壓井。調(diào)壓井高94.02m，橫斷面為復式雙圓弧型。4條壓力管道從井后接出，壓力管道直徑為8.4m，每條長140m，壓力管道埋深一般為50-80m，采 用鋼板襯砌。

岸邊地面廠房由主廠房、副廠房、變電站和開關站組成。主廠房尺寸為162.5 rnx29m只55.98m(長火 寬x高)。安裝4臺137.5 MW的水輪發(fā)電機組。發(fā)電機層與地面齊平。4臺主變壓器布置在廠后平臺。開關站布置在廠房左側，中控室布置在再廠左側安裝間和開關站之間。

蓮花水電站是中國目前在寒冷地區(qū)修建的一座混凝土面板堆石壩，每年施工期不足7個月。冬季石料開采或制備不停工，需解決負溫下不灑水的壩體填筑質(zhì)量控制問題。

總工程量為土石方開挖624.48萬m3，土石方填筑590萬m3，混凝土澆筑49.69萬m3。工程總投資19.5億。淹沒耕地1295.5hm2，遷移人口40725人。

水庫位于區(qū)域構造相對穩(wěn)定的地區(qū)，區(qū)內(nèi)出露的地層主要有下元古界的混合花崗巖、混合巖及角閃斜長片麻巖等，侵入巖主要有元古界的混合花崗巖、花崗閃長巖等。區(qū)內(nèi)構造斷裂以南北向斷裂為主，規(guī)模較大，其次為北東向、東西向及北西向斷裂。區(qū)域性的牡丹江斷裂通過壩址左岸埡口，向南伸入庫區(qū)，向北延至下游，但無現(xiàn)代活動跡象。經(jīng)遼寧省地震局鑒定，基本地震烈度為6度。

庫區(qū)兩岸山勢高峻，無相鄰河谷及單薄分水嶺。構成庫區(qū)的巖石主要為弱透水的花崗巖或混合花崗巖，且地下水位較高，無永久性滲漏問題。壩區(qū)河谷為一不對稱的U型谷，平水期江水面寬約155m。右岸為凹岸，因受河流強烈沖刷，沿江形成基巖裸露的陡壁，比高達90~180m。左岸為凸岸，分布有漫灘和Ⅰ、Ⅱ級階地，壩頭處為一近東西向的條形山脊。壩頭后部山脊由于F1大斷層通過，巖石風化破碎，構成一低矮的埡口，埡口左側山體逐漸升高加厚。水庫正常蓄水位218m，水庫回水長度99.9km，淹沒范圍涉及2個縣2個鄉(xiāng)，總計淹沒耕地10.94萬畝，需遷移人口40725人。

電站屬一等工程，樞紐由攔河壩(包括大壩和二壩)、溢洪道和引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。大壩為鋼筋混凝土 面板堆石壩，下游在高程200m設一寬3m的馬道，在高程173m有一寬10m的進廠公路。

堆石壩體從上游到下游分為墊層區(qū)、細堆石過渡區(qū)、主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)，在周邊縫下設填筑小區(qū)，另外在面板上游側下部設粘土鋪蓋及保護區(qū)。趾板最大寬度6m，厚0.6m，趾板和面板之間設置周邊縫。通過趾板進行灌漿。帷幕灌漿為一排孔布置，最大深度約25m，固結灌漿于帷幕孔上下游各一排，孔深一般為6m。壩址地處寒冷山區(qū)，多年平均氣溫3.2℃，極端最低氣溫是-45.2℃，極端最高氣溫37.5℃。

二壩為粘土心墻砂礫石壩，布置在左岸低矮埡口處，心墻建基于呈塊狀的全風化巖下部，通過心墻底板進行灌漿，向右與大壩帷幕相接，向左壩肩延長約120m，另外在F1大斷層破碎帶加強灌漿。溢洪道位于右岸低分水嶺處，為開敞式岸坡溢洪道，由引水渠、溢流堰體、泄槽、挑流鼻坎及出水渠組成。

該工程采用一次斷流、隧洞導流方案，導流洞進、出口及廠房圍堰為粘土心墻土石圍堰，大壩上游圍堰為粘土斜墻土石圍堰，按10年一遇洪水設計，2條導流洞為直徑13.7m的圓形斷面。第一年先填筑導流隧洞進、出口及廠房圍堰，江水從束窄的河床過流，第三年汛末主河床截流，江水由兩條導流隧洞宣泄，第五年下閘蓄水，工程總工期67個月。

蓮花水電站大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)由東北勘測設計研究院設計。大、二壩內(nèi)部觀測儀器埋設和外部觀測測點澆筑隨壩體施工同步進行，從1993年開始，到1997年結束。大壩安全監(jiān)測以變形、滲流為主，應力應變?yōu)檩o;施工期和運行期監(jiān)測兼顧。

⑴變形監(jiān)測:包括大、二壩壩體表面水平、垂直位移;大壩壩體內(nèi)部水平、垂直位移;砼面板板間縫、周邊縫開合度及面板撓曲變形監(jiān)測。

⑵滲流監(jiān)測:包括大壩壩體滲透壓力;大、二壩滲流量和繞壩滲流監(jiān)測。

⑶應力應變監(jiān)測:包括大壩砼面板應力應變和溫度監(jiān)測。

1、基點網(wǎng)

蓮花電站水平位移監(jiān)測基點網(wǎng)-邊角網(wǎng)，由壩區(qū)內(nèi)的13個點組成，采用T2002+DI2002全站儀按國家一等 三角精度施測;垂直位移監(jiān)測基點網(wǎng)-精密水準網(wǎng)，由壩下游區(qū)的26個點組成，采用NI002A精密水準儀和銦瓦水準尺按國家一等水準精度施測。電站大壩、二壩、溢洪道等建筑物的水平、垂直位移觀測均以上述網(wǎng)作為基點網(wǎng)。

2、大、二壩監(jiān)測系統(tǒng)布置

⑴大、二壩壩體表面變形監(jiān)測

蓮花大壩(混凝土面板堆石壩)在面板、防浪墻頂部、壩頂公路下游側、馬道及進廠公路上游側平行于壩軸線布置五排總計52個水平位移永久測點;在壩下游坡觀測室旁還有6個測點。二壩(粘土心墻砂礫石壩)在上游坡、防浪墻頂部、壩頂公路下游側及馬道處平行于壩軸線布置四排總計13個水平位移永久測點。壩體表面水平位移利用邊角網(wǎng)做為工作基點，采用邊角交會或邊長交會法，應用T2002+DI2002按二等三角精度進行觀測。壩體表面垂直位移永久測點與水平位移永久測點在同一測墩上。壩體表面垂直位移利用精密水準網(wǎng)做為工作基點，組成閉合或附合水準路線，應用NI002A精密水準儀和銦瓦水準尺按二等水準精度進行觀測。

⑵大壩壩體內(nèi)部變形監(jiān)測

取大壩兩個典型斷面0+170樁號(最大壩高斷面)和0+496樁號(地質(zhì)條件復雜斷面)做為大壩壩體內(nèi)部水平、垂直位移的觀測斷面。在每個斷面壩下游坡▽180m、▽192m和▽205m三個高程處布置6個內(nèi)部變形觀測室，室內(nèi)布置水平位移和垂直位移測點總計各24個。水平位移和垂直位移測點同組布置，同一層測點以觀測主堆石體位移為主，每層都在過渡料與墊層料之間布置一個測點，以此點位移代表面板位移，兼測面板撓度。水平位移觀測采用引張線式水平位移計，垂直位移采用水管式沉降儀。觀測室外設內(nèi)外部聯(lián)系測點6個，觀測觀測室自身位移，以便換算出壩體內(nèi)部各測點的絕對位移。

⑶大壩面板板間縫、周邊縫變形監(jiān)測

在靠近兩岸壩肩部位的張性縫區(qū)域，各布置2支測縫計，觀測面板張性縫的開度大小;在河床部位的壓性縫區(qū)域，布置1支測縫計，觀測面板壓性縫的閉合度大小。為觀測周邊縫的三向位移，在河床及兩岸的周邊縫共布置9組三向測縫計，觀測垂直于周邊縫的開合、平行于周邊縫的滑移及垂直于面板的沉降。

⑷大、二壩滲流監(jiān)測

在大壩最大壩高斷面(0+170樁號)建基面靠近上游趾板帷幕后布置4支滲壓計，用來觀測壩基滲透壓力。在二壩0+072剖面，布置12支鋼弦式滲壓計，用以觀測壩體浸潤線。

在大壩下游離壩軸線145m，利用原有下游圍堰，采用高噴灌漿形成一道阻水幕。在下游圍堰0+265樁號設一座三角形量水堰，觀測大壩的總滲漏量。利用二壩下游壩腳處的濾水壩址做排水溝，在二壩下游樁號1+052處設一座三角形量水堰，觀測二壩的地表滲漏量。通過在河床中埋設測壓管來測定二壩壩基的滲漏量。大壩右岸山體布設7孔，大、二壩之間山體布設2孔，二壩左岸山體布設9孔。對大、二壩兩岸山體繞壩滲流量進行監(jiān)測，以此判斷山體的穩(wěn)定性，為壩體安全運行提供依據(jù)。

⑸大壩面板應力應變監(jiān)測

在面板上選擇有代表性的部位布置應變計、鋼筋計和無應力計;在靠近周邊縫的部位布置三向應變計組，用于觀測面板的平面應力狀態(tài)。

蓮花水電站大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)自動化分兩部分:一是內(nèi)部監(jiān)測自動化，包括除位移監(jiān)測之外的所有監(jiān)測項目;二是外部監(jiān)測自動化，指大、二壩表面變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)。內(nèi)部自動化系統(tǒng)由東北勘測設計研究院設計并施工，目前此項目還未完工，僅能進行數(shù)據(jù)自動化采集。外部自動化系統(tǒng)采用徠卡測量機器人進行自動化監(jiān)測，該項目正在建設中，預計將于今年6月投入使用。

1、內(nèi)部監(jiān)測自動化

大壩面板板間縫、周邊縫變形監(jiān)測;面板應力應變監(jiān)測;大、二壩滲流監(jiān)測均在自動化監(jiān)測系統(tǒng)中。在原測點處布置測量控制單元(MCU)，通過通訊電纜引至副廠房工作室，接收上位機指令，選擇測點，采集傳感器信號。按設計將形成一個具備數(shù)據(jù)分析處理和遠程監(jiān)控的自動化系統(tǒng)，目前剛開發(fā)到數(shù)據(jù)采集階段。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初步運行已近兩年，其間被雷電擊壞兩次，說明采集設備防雷措施需加強。另外，由于壩址地處高寒地區(qū)，冬季低溫對系統(tǒng)正常運行也有一定影響。

2、外部監(jiān)測自動化

利用壩下游L4和L6兩基點做自動化監(jiān)測測站，分別放置一臺徠卡TCA2003全站儀(被廠家稱為測量機器人)，在大、二壩壩后原測點固定棱鏡，采用邊長或邊角交會法觀測，從而求得測點坐標。觀測過程中利用大、二壩壩頭基點L8、L9和L10作為參考點，進行溫度和氣壓改正。除壩前15個測點外，其余56個測點均與自動化測站通視，這足以反映出壩體的整體位移。另外，也可采用人工觀測壩前測點與自動化觀測其余測點相結合的半自動化方案。TCA2003機載軟件可完成水平角、垂直角和斜距的野外觀測記錄工作，觀測中能自動檢查各種限差。TCA2003可與計算機相聯(lián)，實現(xiàn)采集控制和數(shù)據(jù)傳輸、整理自動化;遠期目標在牡丹江進行遠程控制。