大峡水电站工程导流洞封堵设计 – 工程设计

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2.2.1方案设计

L―封堵体长度,m;

2018年9月14日赞比亚当地时间上午10点,伴随着欢庆的鞭炮声,中设集团赞比亚卢西瓦西3×5MW水电站引水明渠主体结构顺利完成了最后一仓混凝土的浇筑工作,标志着卢西瓦西水电站4556.833m引水明渠全线贯通。
赞比亚卢西瓦西水电站工程引水明渠原设计全长4662.616m,经优化后实际施工长度为4556.833m。其中混凝土挡墙段为323.4m,挡墙与衬砌渐变段为60m,1:1.5渠坡薄壁混凝土衬砌4173.433m。整个渠道沿线共设置了13座钢筋混凝土渠下暗涵和三处直埋波纹管排水管涵,1座11.22m长5.6m宽现浇简支T梁结构的跨渠公路桥及2座长10m宽1m的跨渠检修人行便桥。
卢西瓦西水电站引水明渠自2017年5月份开始施工,至2018年9月14日渠道全线贯通,历时16个月,共计土石方工程完成35.4万m3,各类混凝土浇筑完成9915m3,钢筋制安完成79.5t,混凝土防裂铁丝网安装完成64t,各种规格渠下管涵安装完成678m,土工膜铺设完成1.3万m2,橡胶止水带安装完成1120m,单向排水阀及排水管安装完成6080个。
赞比亚卢西瓦西3×5MW水电站引水明渠主体项目工程量大、施工难度高,为本项目计划关键线路项目,施工期间需跨越当地11月至次年4月6个月的大雨季。在项目部前后方的通力协作下,现场经理部、湖南水利水电设计研究院及湖北大禹等合作单位全体员工的共同努力下,按照“精品工程,优质服务,以人为本,保护环境,持续改进,力争上游”的方针,精心组织、合理规划、攻坚克难、采用了大量新工艺,按期保质安全高效地完成了引水明渠主体项目,为本项目后续发电投产奠定了坚实基础

4渠底混凝土机械衬砌施工

A―封堵体剪切面周长,A=18.65m。

输送布料系统在水平段一端设有配电箱(布料机电路控制系统),其中包括布料机行走与制动控制系统、斜皮带运行控制系统、水平段控制系统、电铃控制系统和照明系统等。

封堵体立模浇筑前对导流洞四周破碎、松动的岩石予以清除并清洗干净。封堵段顶部预埋接触灌浆管,待充填混凝土初凝后,通过灌浆管灌注微膨胀水泥沙浆,充填岩石与混凝土间孔隙及裂隙。永久封堵段底部采用膨胀炸药扩挖,C20混凝土封堵,封堵段尾部8m中部浇筑时适当掺入块石,掺量不超过30%,块石使用前清洗干净。在永久性封堵体施工期间,围堰内预埋排水孔闸阀可根据实际情况随时开启,待永久性封堵体完工后,闸阀将关闭。

方案3:设计方案将水平皮带布料机和渠坡斜皮带布料机相结合构成,结构形式如图。在渠坡上安装一套斜皮带混凝土输送机,在渠道底部安装一套水平布料机,两套布料系统之间进行铰接构成一套混凝土输送布料系统。在斜皮带机顶部和水平皮带机上安装电机驱动轮装置,其他部位安装橡胶从动轮。渠坡斜皮带系统将混凝土从渠顶输送到渠底水平布料机上,在水平皮带系统上设有下料口用于渠底混凝土布料。水平布料机长度为9.9m,斜皮带机长度为16.8m,总重量为2.5t,行走速度为3m/s。

1 工程概况

渠底混凝土布料机:渠底混凝土布料机源于移动的桁架与混凝土的布料带相结合而成,根据渠道的结构形式在渠坡和渠底上均布设桁架,桁架下部设有电机驱动轮能够沿设置好的轨道自己行走,桁架上安装皮带和电机滚筒用于混凝土的输送。渠底混凝土布料机由项目部自己进行设计加工,其成本造价估算在7万元左右。

大峡水电站工程枢纽由挡水坝段、溢流坝段、发电引水建筑物、厂房和变电站等组成。水库为中型水库,枢纽工程为Ⅲ等,主要永久建筑物为3级建筑物,临时建筑物为5级。工程施工后期利用坝体挡水、隧洞和溢洪道缺口联合导流,本文介绍了该工程施工后期对导流洞的封堵设计方案,包括导流洞布置、进口封堵闸门设计、混凝土堵头设计等。

渠坡混凝土输送部分主要由桁架、皮带、皮带托辊、电机滚筒、从动滚筒、行走驱动轮及从动轮一套。桁架高度为0.80m,总长度为16.8m;皮带宽度为0.6m,总长为34m。在桁架的端头底部设置1.5kw电机滚筒,作为混凝土输送系统的驱动装置;在桁架顶端的下部设置电机1.2kw电机驱动轮,并在桁架的中部设置从动轮作为布料系统的平衡装置。

导流隧洞和永久发电隧洞布置在右岸,导流隧洞进口轴线与水流向呈
55.2°夹角,导流隧洞全长 553
m,其中与发电洞段相结合洞段长249.5m,导流洞进口底部高程
495m,出口底部高程490.2m,与发电洞段会合处桩号为(导0+256.962)。由于导流洞与引水发电隧洞的断面尺寸相差不大,且右岸岩石的成洞条件及进水条件较好,为节约工程投资,导流洞与发电洞采用两洞合一方案,(导0+256.962)~(导0+506.425)
段与发电洞共用,导流洞过流断面5m×5.4m,进口段(导0+000~~导0+370)断面采用钢筋混凝土衬砌,其它断面洞壁采用喷射8cm厚C20混凝土衬砌。导流洞封堵后,采用钢筋混凝土衬砌发电洞水平段工期长,影响工程效益的发挥。因此,桩号(发0+187.347)至发电厂房段采用Φ3.6m压力钢管铺设。

3.1渠道底板布料系统

水库校核洪水位586.73m、设计洪水位565.35m、正常蓄水位565m。封堵体长度按式L≥P/([τ]*A)计算。

现对混凝土泵、移动溜槽、渠底混凝土布料机三种渠底混凝土的布料方式进行对比如下:

式中:

[4]NSBD5-2006,渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程[S].南水北调工程建设专用标准.

参考文献:

方案1:结构形式简单,便于加工制作;安装简单,使用时行走平稳,混凝土输送能力较强;但是桁架跨度大、自重大安装运输需要大的起重设备和运输设备;钢构加工量大,工程成本造价高。

3 导流洞闸门设计

参考文献

[1] 孝感市水利勘测设计院.湖北省竹溪县大峡水电站工程初步设计报告.2007.

方案1:设计方案源于倒虹吸混凝土布料机,基本是由钢构桁架和皮带构成,结构形式如图。布料机桁架横跨明渠顶部大约长度为40m,桁架本身高度为0.8m;桁架设有混凝土输送皮带和行人道板,端头安装电机滚筒;桁架底部设有电机驱动轮行走速度为4m/s,在渠底范围宽度内的桁架上设有混凝土垂直运输的串筒;总重量约为14t。

P―封堵体迎水面承受的总水压力,MN;

3.1.1渠坡混凝土输送部分

[2] 胡允楚.九峰水库导流洞封堵设计与实施[J].小水电,2010.

方案2:设计方案源于混凝土上扬布料机,基本由钢构桁架和皮带机构成,结构形式如图。结构形式和混凝土上扬皮带机相似,混凝土布料系统端头位于渠顶上,桁架水平悬臂至渠道底部中间位置,在桁架中间部位设置桁架支撑于渠坡坡面上,另一端安装配重块保持桁架的平衡。在渠道布料机端头和中间桁架支撑底部安装电机驱动轮作为行走装置,在布料机另一端头安装串筒作为混凝土垂直运输。布料机桁架水平长度25m,桁架本身高度为0.8m,本身自重为8t左右。

大峡水电站 导流洞 封堵设计

南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与应用

导流洞进口采取钢闸门封堵,闸门型式为7×6.175m(宽×高)实腹式钢闸门,孔口尺寸5×5.4m。导流洞进口底板高程为495m,挡水至557m,挡水设计水头62m。门体主材Q235,7根主梁,梁高1.32m,主梁最大拉应力为145MPa,最大压应力66MPa。闸门采用后止水,面板放置上游侧。闸门自重26.8t,埋件重5.2t。闸门采用滑道支承,滑块材料HT15-33。闭门时下闸水头为2m,操作条件:动水2m水头闭门,考虑封堵门槽异物等不可预见因素影响,闸门设计按3m水头动水提升,清除异物后,进行再次封堵。计算启闭力启门力350kN。导流闸门的封堵采用临时吊装设施。

为做到机械化摊铺、振捣和压面,对渠底混凝土衬砌的施工借鉴了公路混凝土路面施工机械和施工方法。底板混凝土衬砌机根据公路混凝土路面施工摊铺机结构原理研制,主要由结构桁架、混凝土螺旋找平装置、混凝土振捣辊、混凝土压面辊、驱动系统及电气控制系统构成。

[τ]―容许剪应力,取0.2Mpa;

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