抽水蓄能电站土建施工技术难点.docx
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1、输水系统布置一、高压管道立面布置高压管道采用斜井布置较多,因为钢管受岩石覆盖厚度的限制较少,钢管造价很高,斜井布置钢管长度较短,尤其是造价最高的下平段长度最短,对减少投资有利。斜井布置水头损失少。斜井坡度4253,以4851。当斜井较长时,如地形地质条件允许,可设置中平段以减少下平段长度,也可以增加工作面,加快施工进度。钢筋混凝土衬砌采用竖井布置较多,因为钢筋混凝土衬砌对围岩覆盖厚度及质量要求较高,竖井布置较易满足要求;竖井施工通常也比斜井容易。二、库盆防渗形式1、防渗范围确定(1)上水库有足够的天然径流或上水库虽然没有天然径流(或者天然径流量很小),但水库建在高山环抱的山谷地带,最高库水位远
2、低于库周山岭地下水位时,库盆可不设防渗。(2)当大部分库盆能满足最高库水位远低于库周山岭地下水位时,可只对库区采取局部防渗措施。如泰安、琅琊山。(3)当库周山岭的地下水位较低,库盆基岩透水率较大时,须对全库进行防渗处理。如西龙池、张河湾、宜兴和宝泉等抽水蓄能电站上水库采用全库盆防渗型式。2、防渗型式选择水库防渗可选用沥青混凝土、钢筋混凝土、土工膜、粘土铺盖、岩体帷幕灌浆,或采用综合防渗型式。(1)沥青混凝土面板防渗。优越性表现在具有黏弹性和应力松弛性,适应基础不均匀变形能力强,防渗性能好。该技术成为一门实用成熟技术,尤其是在抽水蓄能电站上水库全库盆防渗工程中得到广泛的应用。(2)钢筋混凝土面板
3、衬砌防渗。钢筋混凝土面板属于刚性结构,适应地基不均匀变形能力差,用于上水库全库盆防渗时,需采用减少地基不均匀性调整面板分缝位置来减少同一面板的沉陷差等措施;其次,受温度、干缩等影响容易产生裂缝。(3)黏土铺盖全库防渗。利用高山或台地上较多沉积的黏土作为库盆防渗,在有这种地形地质条件下是较好的防渗方案。(4)综合防渗措施。同一水库采取两种或以上的防渗材料形成综合防渗措施,针对具体工程和不同渗漏通道,给予合理措施在技术上可行。泰安上水库采用“钢筋混凝土+土工膜”,宝泉上水库采用“沥青混凝土+黏土铺盖”的型式。琅琊山:上水库局部防渗,在库岸渗漏段加设局部灌浆帷幕,防渗线上溶洞掏挖并回填混凝土,副坝库
4、底水平黏土铺填辅助防渗。泰安:上水库局部防渗,右岸钢筋混凝土面板和大坝相接,库底土工膜水平防渗,左半库盆与库底设垂直防渗帷幕。抽水蓄能电站上水库全库防渗采用沥青混凝土面板居多,采用钢筋混凝土面板早期应用效果不是很好,钢筋混凝土面板防渗关键是做好接缝的止水、减少地基不均匀沉陷和防止混凝土温度裂缝。三、主要坝型和坝线结合水库地形地质条件,直接利用库盆开挖的土石料填筑当地材料坝,是当今抽水蓄能电站采用坝型的一种趋势。2、坝料分区1、坝线选择:条件允许时,坝线应尽量选择直线。当受坝基地形地质条件影响时,或为满足调节库容需要,可选择折线和外鼓曲线。如琅琊山抽水蓄能电站上水库,坝轴线由三段折线组成,从左岸
5、到右岸各段长度分别为25.06m、345.26m、294.68m。(1)抽水蓄能电站上水库库容一般通过库盆开挖和坝体围填获得,为减少占地,扩大库容,强调充分利用库盆和地下工程开挖料作为坝体填筑料,尽量作为坝体填筑材料,尽量做到挖填基本平衡。堆石坝设计时,不是先设定坝体断面再去勘察坝料,而是根据可利用开挖的石料来确定坝体断面及坝料分区。(2)设计要贯彻:“尽量利用库盆开挖料填筑坝体”的思想,即“以料定坡”。过去片面追求坝体断面最小而采用较陡的坝坡,坝料要求高,库盆开挖弃料不够用,另找石料场,现在逐渐认识到坝体填筑方量最小的方案不一定是最经济的方。例如日本抽蓄坝坡往往较缓,有时还将弃渣堆在坝址,既
6、可作为压重,对坝有利又减少弃渣运距。(3)施工组织设计要处理好开挖和填筑的关系,考虑开挖料储存、回采运输条件,协调挖填进度、创造直接上坝条件,尽量避免坝料的二次倒运和污染,对采用的坝料设计指标和坝体区分适当留有余地。(4)库盆开挖料利用过程中经常遇到按照开挖顺序所获得石料的质量与填筑顺序要求获得的石料质量不相符的问题,填筑需要好料的部位,恰恰挖出的料多为强风化料和软岩。设计应及时跟踪堆石坝料场开采和料源情况、坝料碾压试验成果及坝体填筑进度,不断优化堆石坝坝坡及坝体分区设计。(5)软岩堆石料在压实和受力过程中将有明显的颗粒破碎和细化过程,应以压实后的级配所反映的力学性质为依据进行复核。抽水蓄能电
7、站堆石坝一般都将软岩用于下游堆石区浸润线以上部分。五、排水设计上、下水库应根据工程的具体条件,在不同部位设置相应的排水设施。排水设施包括坝体和坝基排水、岸坡排水、库底排水及检查排水廊道等。库岸防渗面板下的防渗料一般采用碎石垫层或无沙混凝土。无砂混凝土垫层对混凝土面板的约束作用较强,可能导致面板裂缝,只在岸坡较陡时采用;而碎石垫层能更好地满足混凝土防渗护面变形的协调要求,在抽水蓄能电站中得到广泛应用。十三陵抽蓄上库采用全钢筋混凝土面板防渗,库(坝)内坡1:1.5,坝基填筑厚度不小于2M的过渡料,小于5mm的颗粒含量不大于20%,渗透系数不大于1x10-3cm/s利用坝体上游厚1.66m的垫层作为
8、坝坡面板下的排水层。宜兴抽蓄上水库采用全库钢筋混凝土面板防渗,库坡1:1.4,坝内坡1:1.3,将库盆排水系统与坝排水系统完全分开,分主坝、副坝、库盆三区:主坝坝坡面板下设厚1.22m的垫层排水;坝基填筑厚4m的过渡料;沟底排水层区小于25mm的颗粒含量控制在10%以内。库岸和库底防渗面板下分别有多孔混凝土排水层和碎石排水层。库底按常规设置网状排水系统。六、钢筋混凝土面板衬砌防渗混凝土面板防渗技术具有防渗可靠、施工简单、施工工艺和质量控制技术成熟、采用常规机械设备施工、经济上有利等特点。工程名称总库容/调节(万m3)消容落水深衬砌部位面板厚度衬砌防渗面积(m2)投入运行年份宜兴上水库530.7
9、/507.341.9全库0.3(等厚)2230020081、抽水蓄能电站对混凝土面板衬砌的特殊要求(1)稳定安全。如果渗水不能及时排除,将在面板后形成反向水压力,而面板为薄板结构,当库水位急速降落时,容易造成面板在反向水压力的作用下浮起或破坏。因此必须在面板后设置完善可靠的排水设施,及时排除渗漏水,消除面板后反向水压力,以确保衬砌结构的稳定安全。(2)抗冻、耐久性。由于抽水蓄能电站水库水位每天至少有一个涨落循环,混凝土面板衬砌受外界温度影响较大,特别是位于寒冷和严寒地区的抽蓄蓄能电站水库,面板经受融冻循环的次数要比常规面板坝多的多,衬砌抗冻性往往成为其结构设计控制性因素之一。因此要求抽水蓄能电
10、站水库的混凝土面板衬砌有足够的抗冻性和耐久性,以适应外界气温变化对其的不利影响。2、混凝土面板衬砌结构型式混凝土面板下必须设置排水垫层,及时将面板渗水排出。抽水蓄能电站水库全库防渗的混凝土面板衬砌通常采用混凝土面板防渗层排水垫层基础岩体(或坝体堆石体)的结构型式。无砂混凝土是一种具有多孔的、透水性强的混凝土材料,该材料具有一定的强度,可在较陡的斜坡上采用无轨滑膜施工,施工工艺简单,通过合理的配合比设计,其渗透系数可大于1X10-2cm/s,是一种比较理想的排水垫层材料。无砂混凝土排水垫层对面板的约束力较强,易引起面板开裂,需加强防裂措施。3、混凝土面板(一)面板混凝土性能(1)强度等级。一般情
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