卡里巴水电站资料

1、卡里巴水电站 Kariba Hydropower Station 概述卡里巴水电站位于非洲赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西(Zambezi)河中游卡里巴峡谷内，距索尔希伯里290km，工程目的主要是发电。大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高128m，水库总库容1840亿m3，是世界上蓄水量最大的水库之一。电站装机容量150万kW，年发电量达80亿kW·h。工程分两期施工，右岸(津巴布韦)一期工程装机60万kW，年发电量35亿kW·h，于1955年开工，1959年6月大坝主体工程竣工；1959年12月28日第一台机组开始发电，1960年5月17日正式运行，1963年一期工程竣工；左

2、岸(赞比亚)二期工程目前装机90万kW，1970年12月开工，1976年投入试运行。另外还准备提高现有设备的功率并安装新的机组，电站总装机容量可能增至195.0万kW。赞比西河穿过广阔的平原，然后进入卡里巴峡谷。峡谷全长26km。两岸高出水面183488m，河岸边坡陡度在30°40°，河谷较宽，但仍可修建拱坝。深水河槽靠近右岸，左岸有一处92m宽的岩石阶地，枯水期露出水面。坝址区系由前寒武纪岩石组成。整个河床、左岸及右岸下部三分之二高度以下均为变质黑云母片麻岩，表面有灰色与白色相间条纹，叶理呈现折曲。河床中岩石露头质地坚硬，有细裂隙，两岸岩石侵蚀深度达4.56m，易受风化。

3、右岸上部为坚硬的褐色石英岩，裂隙发育，夹有风化的黑云母片麻岩侵入体，伟晶花岗岩呈脉状出现。片麻岩中几乎全是黑云母透镜体，由于分布不广，对地下工程不致有重大影响。坝址区虽然无大断层存在，但有一处破碎带与峡谷近似平行，对于电站厂房的西北角、闸门室和调压室有一定影响。工程位于稳定地区，不属于地震区。坝址以上控制流域面积66.3万km2，多年平均径流量约460亿m3，多年平均流量1444m3/s，最小流量227m3/s，最大流量16142m3/s(1958年)。水库最低水位476m，正常蓄水位485m，非常洪水位490m。水库长274km，平均宽19km，最大水深157m，面积达5180km2，调节库

4、容达690亿m3。枢纽布置枢纽包括：混凝土双曲拱坝、地下电站厂房、溢洪道等。工程分两期建设，第一期工程包括大坝、河床工程及右岸地下厂房，第二期工程则为左岸地下厂房及相应设施。拱坝高128m，坝顶长617m，顶宽13m，最大底宽24m，长高比接近5，开创了在宽河谷中修建高拱坝的先例。坝体在正常蓄水位以下27.5m处设置了6个用直升闸门控制的泄洪孔口，孔口尺寸为9.1m×9.46m(宽×高)，总泄流量为9500m3/s，每孔流量1580m3/s，单宽流量176m3/s，水舌抛射距离85m，下游护坦长35m。采用中孔泄洪方式，冲刷坑远离坝脚，下游河谷不用采取保护措施。但运用10余

5、年后，冲刷坑深达60m；上游坑缘离坝脚仅40m，预计还将冲深，不得不在坑内填预应力混凝土。右岸地下厂房安装6台水轮发电机组，水轮机为混流式，平均水头94.5m，引用流量125m3/s。交流发电机额定容量10万kW，转速167r/min，出线电压18kV。每2台机组联接3台单相18/330kV变压器，变压器容量为8万kVA。地下主厂房长143m、宽23m、高40m。变压器室与主厂房平行布置，长163m、宽17m、高18m。6个进水口分设在3个高程，矩形断面，尺寸为6.1m×4.9m，在进口上游处安装弧形闸门，紧靠每扇门的上游门槽安放叠梁闸门。1、2、5、6号机组进水口在最低水位以下15

6、m(460m高程)，3、4号机组进水口在445m高程，低高程处(418m)的2个临时进水口在水库蓄水1年后开始使用，以便在1、2号机组安装完毕以后投入运行，当永久进水口建成后，就封堵临时进水口。6个进水口分别供给6条垂直压力管道，管道上段直径6.1m，不衬砌；在418m高程以下直径减至5.2m，钢板衬砌最大厚度32mm。机组出水通过6个闸门室在3个调压室底部合二为一。调压室高51.5m，直径19.2m，圆形拱顶。水流经3条尾水隧洞泄出，断面尺寸为10.5m×7.6m(高×宽)，长300m，在有压条件下运行，3号隧洞兼作部分施工导流，隧洞出口处设叠梁闸门槽，除此在河中还设导流

7、墙，以免泄洪洪水冲刷集中在尾水隧洞出口处。除主厂房和变压器室之外，地下工程还有13条深度不同的竖井和29条廊道。第二期地下厂房位于左岸，装机90万kW。水轮机为竖轴混流式，最大净水头104m，平均水头92m，额定流量186.79m3/s，转轮直径5.05m。发电机转速136.4r/min，最大连续出力15万kW，功率因数0.9，出线电压18kV，转子直径9.428m。每台机组联接1台变压器，变压器容量为16.7万kVA。主机室长130m、宽124m、高48m，变压器室布置在地面阶地上。4个进水口断面尺寸为12m×15m(宽×高)，设有直升闸门，分别供给4条长250m、直径6

8、.75m的压力钢管。机组出水通过4条长131m、9.0m等直径的尾水隧洞泄出。工程施工3.1施工导流赞比西河每年前6个月为汛期，后6个月为枯水季，该河的枯水季、枯水流量比较有规律，河谷底部很不对称，据此选用分期围堰的导流方式。其施工导流程序如下：1956年枯水季，在左岸阶地上修建左岸围堰，河水沿右岸深槽过流。左岸围堰只有遇到特大洪水时才允许过流。1957年初的洪水季内，在左岸围堰内完成5个坝段的基础工程，并在这几个坝段内建4个底孔以供1957年枯水季导流。在左岸围堰施工的同时，进行底孔上下游明渠的开挖。此外，在右岸较低高程上修建了一个断面积为102m2(12.2m高×9.15m宽)的

9、导流隧洞，为截流创造条件。在1957年枯水季内完成下述工作：在主河道中修建下游堆石围堰；爆破拆除左岸围堰和在静水中修建第二期拱围堰。1958年初汛期，在二期圆形围堰内将主河道坝体的混凝土浇筑到两岸已修建坝段的高程。1958年末枯水季，封堵导流底孔和导流隧洞。在1958年11月，大坝尚未达到设计高程的情况下，水库开始蓄水。3.2围堰施工在工程分期施工导流中，左岸采用了拱围堰，河床采用圆形围堰挡水，这使坝体得以快速施工，且很经济。左岸拱围堰高18m，半径180m，顶长288m，长高比高达16，厚仅1.8m。沿围堰内外弧面均配有少量钢筋，还加密了拱冠梁内弧面底下的垂直钢筋，并使钢筋和基岩相连结，以便

10、保证围堰的稳定性。中央拱段在堰顶设置1排可单向倾倒的小拱门，并将堰体加厚到2.4m。当围堰内水位高，出现逆向压力后，小拱门即倾倒，向外泄流。1955年枯水季内，清除左岸围堰基础部位覆盖层，进行拱围堰的基础开挖，开挖深度为4.56m，开挖部分用压浆混凝土回填度汛，共完成石方开挖3440m3，压浆混凝土3050m3。1956年汛期完成少量的开挖和混凝土浇筑工作。1956年下半年完成围堰基础其余部分的石方开挖工作(2300m3)后，在9月1日11月15日，完成了7640m3的混凝土浇筑。混凝土浇筑块的长度为14.3m，浇筑层高3.6m，浇筑采用带有垂直金属镶头的木模板，浇筑后采用大型风动振捣器捣实。

11、混凝土浇筑完毕2个月后仅用4d时间完成了拱体接缝灌浆工作。围堰基础内设单排帷幕，灌浆孔共118个，孔深3m，平均吸浆率为110kg/m。1957年1月21日左岸围堰施工完毕。赞比西河1957年3月的洪峰历时很长，围堰淹没达5星期之久，堰顶最大溢流水深约3m，洪峰流量达到8500m3/s。当洪水退却时，堰顶预留小拱门自行翻倒过流，所以围堰没受任何损害，基坑于1957年4月18日再度排干。为使坝体底孔过流，在左岸拱围堰上下游段各炸开一个宽度约45m和76m的缺口，1957年7月6日顺利完成围堰拆除。1957年枯水季，用15万t碎石形成的下游堆石围堰?高45m、半径115m的第二期圆形拱围堰，下部堰

12、体为2排钢板桩，在钢板桩之间填了压浆混凝土，上部堰体则为混凝土结构。这种拱围堰是在电站施工中首次采用并获得了成功。3.3混凝土施工大坝浇筑混凝土107万m3，一期地下厂房浇筑混凝土13.5万m3。大坝混凝土浇筑层厚为2.25m，每层平均体积约750m3。大部分坝体浇筑块的平均速度为0.27m/d，最快速度0.32m/d；对于加快浇筑的区域，平均速度为0.52m/d，最快速度为0.70m/d。为使大坝混凝土加速散热，以便提前进行接缝灌浆，加速封拱，提前蓄水，对70万m3混凝土进行了人工冷却。冷却方法主要是在每一浇筑层布置蛇形钢管，使冷却水在封闭回路中循环。管外径27mm，厚0.91mm，水平面上各管间距为1.7m，垂直方向上为2.25m。其次是预冷骨料，使混凝土入仓温度达到10。结果，位于上部一半高度以上的拱，在封缝时冷却到19，而对基础部分的拱，则慢速浇筑，所以很容易达到温控要求。3.4地下建筑物施工对于第一期工程：主机间和变压器室都是拱顶首先开挖，再向下开挖主体部分；大部分竖井都是先挖导洞，然后自上而下进行扩挖。调压室拱顶在主体工程开挖前分段开挖。竖井和边墙混凝土施工采用滑动模板，效果良好。总开挖量为：坝基及引水渠438万m3；导流隧洞、地下厂房52万m3；进水口闸门操作平台及开关站35.3万m3。3.5基础处理基础处理主要是进行固结与帷幕灌浆，