洛东水电站大坝加高与厂房加固的设计与施工.pdf

洛东水电 站大坝加高与厂房加固的设计与施工 方 志凭 李 健 ( 1 . 广西宜州水电 厂，广西 宜州 5 4 6 3 0 0 ) ( 2 . 广西电网 公司，广西 南宁 5 3 0 0 2 3 ) 摘 要: 本文介绍了 洛东大坝在首轮定检时被评为“ 病坝” ， 根据评定意 见， 对洛东大坝进行了 一系 列的补强加固措施，使洛东大坝摘除了 “ 病坝” 帽子。 关键词:定检;病坝:补强加固 1工程概况 洛东水电 站位于广西柳江支流龙江中游柳城、宜州两县市交界的洛东峡谷河段，系龙江水 力资源己开发建成的第六个梯级。电站装机容量4 0 m w ( 2 x 2 0 mw ) ， 保证出力9 mw， 年平均 发电 量0 .2 3 6 1 w “ h 。电 站正常蓄水位 1 1 7 .0 m ， 死水位 1 1 2 .0 m 。 原设 计按照 1 9 6 4 年原水电总局 修订的 水利水电 工程等级划分及设计标准( 草案) ， 本工程定为三等工程， 5 0 年一遇洪水( q = 1 0 3 0 0 m 3 / s ) 设 计， 5 0 0 年 一 遇 洪 水 q = 1 3 5 0 0 m 3/ s ) 校 核 ， 总 库 容0 . 1 3 2 g m 3 ， 有 效 库 容0 .2 2 x 1 0 w, 属日 调 节 性能 。 坝址 位于 约3 k m长的 洛东 峡 谷河 段入口 处， 该入口 处被一长约1 .5 k m , 宽0 .5 k m ,高出 河床2 0 0余m的孤峰分为两条支流，左边称为叉河，右边称为主河。 枢纽建筑物分别布置在主河和叉河， 主河布置有溢流坝和非溢流坝，坝型为混凝土宽缝重 力坝和实体重力坝， 坝顶高程 1 2 8 . o m，最大坝高4 6 m ， 坝顶长146m.溢流坝段长 1 3 4 m ，设有 9 孔溢流堰， 其中堰顶高程1 0 4 m的6 孔为实用堰，堰顶高程1 0 9 m的2 孔为宽顶堰，堰顶高程 1 1 7 .5 m的1 “ 孔为开敞 式实用堰。 堰顶高 程1 0 4 m和1 0 9 m的8 孔溢流坝上分别设有1 2 m x 1 3 .5 m 的双扉叠梁式平板工作钢闸门和1 2 x 8 .5 m的单扉平板工作钢闸门， 溢流坝左侧设长1 8 m的闸门 检修室， 左、 右两端接头为实体重力坝。 双扉门 用6 台2 x 8 0 o k n固定式启闭机启闭， 单扉门 用 2 x 5 0 0 k n移动式门 机启闭。 叉河建筑物由 河床式厂房、溢流坝和左右岸接头重力坝组成，厂房位于河床的中部， 厂房 左侧重力坝段为进水口 检修门存放室，右侧为两孔溢流坝和接头重力坝。坝顶高程1 2 7 .8 m ， 坝 顶全长1 6 5 m 。两孔溢流坝堰顶高程1 0 9 m ，一孔为实用堰，另一孔为宽顶堰，均装有 1 2 x 8 .5 m 单扇平板工作钢闸门，由 坝顶2 x 5 0 0 k n门 机启闭。厂房内装有二台前苏联生产的2 0 m w转浆 式水 力 发电 机组。 厂 房主 机间 长3 5 .5 m ， 最 大高 度4 5 . 1 8 m安 装间 位于 厂房的 左侧， 长1 9 .5 m , 副厂房布置在主厂房的主机间下游侧。由 于尾水位较高，设备进厂采用垂直运输井。厂房进水 口设有4 扇平板式钢闸门 及拦污栅和2 扇检修闸门，由 坝顶门 机启闭.厂房顶布置ho w 高压 开关站和2 台主变压器。 工程于1 9 7 0 年元月开工建设， 1 9 7 1 年4 月首台机组利用主河大坝1 0 4 m溢流堰顶高程挡水 发电。随后建筑拦河大坝、安装闸门 及启闭设备、更换厂内 桥机和进水口 启闭机以及第二台机 组安装，1 9 7 4 年4 月开始按正常蓄水位运行。 2首轮定检情况及存在问 题 洛东水电站首轮定检工作由原广西电 力工业局组织， 由 广西电力工业勘察设计研究院负责， 包括设计、施工、科研、院校、电 厂等单位多年从事水电 建设事业的高级工程师、教授组成的 专家组，1 9 9 2 年9 月召开第一次专家组会议， 制定计划和工作大纲， 确定枢纽工程设计标准、 洪水复核、 工程地质复查、 拦河坝设计复核、 厂房设计复核、 施工总结、 金属结构、 现场检查、 运行总结等9 个专题报告，1 9 9 3 年8 月完成定检报告。首次定检主要问题如下: 2 . 1工程等别的确定 1 9 7 0 年工程设计时， 其工程等别是按原水电 建设总局于1 9 6 4 年修订的 水利水电 工程等级 划分及设计标准 ( 草案) 执行，电站装机容量4 0 m w，按三等工程设计，即5 0 年一遇洪水设 计( q = 1 0 3 0 0 m 3 / s ) , 5 0 0 年 一 遇 洪 水 校 核( q 二 1 3 5 0 0 m 3 / s ) ， 水 库 总 库 容 为0 . 1 3 2 g m 3 0 5 0 0 年 一遇洪水时， 主河坝前水位为1 2 6 .5 m ， 坝顶高程1 2 8 m ， 坝下水位1 2 8 .7 m ; 又河坝前水位1 2 6 .2 m , 坝顶桥面高程 1 2 7 . 8 m, 坝下水位1 2 4 .3 m 。首轮定检按 1 9 7 8 年原水电部颁发的 水利水电 工程 级划分 及设 计标准)(山 区、 丘陵 区 部 分) s d j 1 2 - 7 8 及其“ 补充 规定” ， 水库总 库容 在1 - o . 1 g m 3 , 应属二等工程，装机容量在 2 5 -2 5 o m w 之间属三等工程。首轮定检洪水复核结果，坝前校核 洪 水 位为1 2 9 .2 6 m ， 水 库总 库 容 为0 .2 0 6 g m 3 ,坝下 水 位为1 2 7 .7 m ， 坝 前 和 坝 下 水 位 差 仅 为1 .5 6 m , 相 应库 容之差 仅为0 .0 4 4 g m 3 ， 当 时 分 析论 证 认为: 水 库总 库容虽然 超过过 三 等工程总 库 容规 定 的范围， 但电站下游没有重要的 城市和工矿区，当发生 1 0 0年一遇洪水时， 上下游沿岸铁路的 低洼地带己 处于洪水淹没范围。 当发生5 0 0 年一遇洪水时， 上下游水位差仅为1 .5 6 m ， 如果大坝 失事，对下游乡镇、农田和铁路交通造成的影响不大;而大坝及厂房的抗滑稳定为枯水期正常 蓄水位运用时为控制情况， 均能满足混凝土重力坝设计规范要求;同时电站己安全运行2 3 年， 且经受了近3 0 年一遇洪水考验， 一切正常。因此， 首轮定检时建议工程设计标准仍按三等工程 复核。 即5 0 年一遇洪水设计， 5 0 0 年一遇洪 水校核。 原电 力部以 办电 1 9 9 3 1 9 4 号文给 广西电 力 局批复同意“ 非常运用洪水标准仍按三等工程标准，即5 0 0 年一遇洪水复核， a 2 . 2首轮 定 检水文复 榷 首轮定检水文复核增加了电站运行后2 3 年的洪水系列 ( 原设计洪水系列为2 8 年) ， 特别是 增加了1 9 7 0 年/ 1 9 7 6 年/ 1 9 8 3 幼1 9 8 8 年四次大洪水资料， 定检复核结果比原设计洪水成果增大， 5 0 0 年运用校核洪水为1 5 3 0 0 m 3 / s ， 比 原设计增加1 8 0 0 m 3 / s ， 相应坝前水 位比 原设 计提高2 .7 6 m . 6 6 2 . 3泄洪设施不能满足泄洪要求 由 于 校核洪 水 流量 增 加了1 8 0 0 m 3 / s ， 原有泄洪设 施不能 满足泄洪要 求， 坝前校核水位比 现 有坝顶高程高出1 .2 6 m ， 由于河床狭窄， 下游水位高， 难以再增加溢流宽度( 单孔堰顶高程1 0 9 m 宽 度1 2 m的 溢流 孔最 大下 泄流量为l o o o m 3 / s ) ， 若采 用增加 溢流 坝孔数来增 加枢纽 下泄 流量， 不 但工程量增加较多，且收效甚微，因此只有提高坝顶高程增加枢纽下泄流量。 2 . 4厂房弧度不能满足5 0 0 年一遇以上洪水要求 在5 0 0一遇洪水情况下，厂房主机间上游墩墙、下游墩墙、右侧墙、安装间左侧墙及下游 墙和右侧墙强度均不能满足现行规范要求，应进行加固处理。 根据上述理由， 对照原能源部( 8 8 ) 能 源字 1 9 8 8 3 7号文颁发的 水电 站大坝安全检查施， 行细则第七章第四十二条规定， 洛东水电站大坝评定为 “ 病坝， 0 3补强加固 措施 3 . 1流2及水位复攘 将洪水系列从定检时的1 9 9 2 年再延长到 1 9 9 8 年， 对水文进行重新复核计算，结果与首轮 定检基 本 一 致， 仍 采用定 检复核 成 果， 即5 0 年一 遇设 计 洪水流量由 原 设计的1 0 3 0 0 m 3 / s 增至 1 1 4 0 0 m 3 / s ; 5 0 0 年一 遇 校 核洪水 流 量由 原 来的1 3 5 0 0 m 3 / s 增至1 5 3 0 0 m 3 / s 。 另 外， 根据洛东 水 电站于1 9 9 4 - 1 9 9 5 年在厂房下游3 8 0 m处断面的实际测流成果，重新复核坝下水位流量关系曲 线， 根据该曲线复核结果， 坝下设计水位比定检时的设计水位降低l m左右， 使溢流坝下泄流量 增大，复核结果的坝前水位均比定检报告有所降低，主河与叉河坝前校核洪水位比原设计分别 高出1 .8 9 m和2 .0 3 m。 本工程坝顶高程是由门机大梁不阻水条件确定， 即坝顶高程由 校核洪水位 控制， 坝顶高程在原设计的基础上加高2 m . 3 . 2拦河坝加高设计 主、叉河溢流坝段通过加高溢流坝闸墩和厂房进水口 墩墙 ( 包括两座大坝的左、右岸重力 坝段)来提高坝顶高程，为了节省工程量，尽量利用坝顶桥面的原有门机大梁和交通桥梁，并 预制5 根门 机轨道大梁和5 根公路梁作为备用。主河溢流坝固定启闭机平台和构架也相应加高 2 m ，平台 构架的总高度与原设计相同。 坝顶加高以 后， 枢纽左右岸与原公路的连接采用土石料 填筑，连接坡度为6 %0 原2 和9 “ 孔 闸门 启 闭 方式 改 为2 x 5 3 0 k n固 定 式 启闭 机 运行， 增 加启闭 平台 和构 架与 原 平 台构架同高程相连接。 3 . 3厂房加固设计 厂房周围墙加固设计曾经用三维有限元和其它计算方法进行过多个方案的研究，如增加厂 房顶板厚度、在墙的内 外侧加厚混凝土、只在墙的外侧加厚混凝土、在内 侧墙粘贴钢板、延长 下游墙支墩长度等等， 最后本着以不影响电站正常运行和方便施工的原则，经技术经济条件分 析比 较后， 选用在外侧墙加厚混凝土的方案。本次施工对厂房和安装间的下游墙、厂房右端墙 和安装间左端墙、 下游墙及右侧墙用钢筋混凝土加厚， 最大加厚厚度为4 m ， 并按高程分级减薄， 最小加厚厚度为0 .5 m 。同时加高部分墙顶至5 0 0 年一遇校核洪水的安全防御高程。 厂房 左 侧墙 加 厚2 .5 m ， 收 缩了 叉河 坝1 # 溢流孔的 溢 流宽 度 ( 原 溢流宽 度为1 2 m ) ， 经计 算 和水工模型试验结果验证， 对上游水位的抬高影响甚微。 4大坝加高与厂房加固施工 受施工场地和施工条件的影响，洛东水电站的补强加固工程只能在枯水期进行，由 于施工 不能影响电 站正常发电、且受施工场地的限制，施工难度较大，因此，大坝加高及厂房加固采 取分期实施，一期为大坝加高工程，项目 于2 0 0 1 年1 0 月1 8 日 开工，2 0 0 2 年8 月3 0日 竣工; 二期厂房加固工程于于2 0 0 2 年 1 0 月2 5日 开工， 2 0 0 3 年8 月8日 竣工。 至此洛东水电站完善化加固工程已 全部完成。枢纽建筑物的防洪标准及厂房结构强度已 满 足现行规范的要求，为摘除洛东水电站 “ 病坝”的帽子和电 站今后的安全运行创造了条件。 5结 语 洛东水电站大坝加高与厂