小莲花水电站枢纽工程施工组织设计.docx
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1、第一章 工程概况1、工程概述小莲花水电站枢纽工程位于牡丹江下游,黑龙江省牡丹江市林口县境内,是衔接上游已发电运行的莲花电站和下游在建的龙虎山(原二道沟)电站的梯级电站,是以发电为主,并兼顾下游生活用水和生态环境的综合性枢纽工程。小莲花水电站主要由河床电站、泄洪闸、土石坝等建筑物组成,工程为三等中型工程。水库正常蓄水位161.0m,总库容1784万m3,电站总装机容量40MW,是一座以发电为主的工程。枢纽主要由电站和泄洪闸组成,建筑物从右至左依次为右岸土石坝、电站厂房、泄洪闸坝、左岸土石坝等。河床式厂房布置在右岸一级阶地上,是挡水建筑物的一部分,主要由主厂房、安装场、副厂房、户外升压站等部分组成
2、。厂房内安装4台9.55MW和1台1.8MW灯泡贯流式水轮发电机组,在厂房左侧布置17孔157.0m(宽高)泄水闸,占用整个江床及部分左岸一级阶地,溢流堰采用平底闸,堰顶高程154.0m,坝顶高程164.30m,最坝体高15.8m。坝轴线全长618.40m,坝顶公路桥贯通泄洪闸、厂房和两岸上坝公路连接坝段,坝轴线上游两岸均设计有防洪堤,以保护当地居民、县级公路和农田,坝区防洪堤按20年一遇设计,设计顶高程为163.1m,宽4.5m。坝址位于莲花乡下游3km附近,距林口县城约80km,距上游莲花电站约6.6km,距下游龙虎山电站约22km。坝址右岸有县道X079从坝头通过,左岸有村级公路通过,坝
3、址上游约5km有莲花大桥连接两岸交通,坝址下游约23km处有牡丹江大桥(S309省道)连接两岸交通。林口距省城哈尔滨370公里,距牡丹江市120公里,距离鸡西市85公里,境内有牡佳、牡鸡两条铁路穿过。因此,本工程对外交通较为方便。坝区两岸地形开阔,两岸级阶地发育,地势平坦,阶面高程159163m,有足够的场地供施工布置。工程施工导流采用分期导流方案。导流建筑物为5级。导流建筑物洪水准为5年一遇。莲花水库5年一遇下泄流量为3600 m3/s,加莲花坝址小莲花坝址区间大汛5年重现期洪水(Q114 m3/s),导流流量为3714m3/s。电站厂房采用河床式电站厂房型式,布置在河床右岸,副厂房紧邻主厂
4、房下游侧,两者呈平行布置,GIS开关站采用户外式,位于副厂房中控室下游侧尾水平台岸边。厂房采用右侧进厂方式,进厂公路在厂区右侧接右岸上坝公路,经右岸上坝公路与县级公路相接。主厂房进厂大门与进厂公路相连接,在进厂大门外设置回车坪,可供消防车回车用,整个地坪高程为162.50m。坝顶公路设在厂房上游侧,通过坝顶公路可到达泄水闸以及左岸副坝,坝顶高程为164.30m。主厂房布置顺水流方向由进水渠、拦污栅、进口检修闸门、上游防洪墙、主厂房、下游防洪墙、出口检修闸门及尾水渠等部分组成,主厂房为钢筋混凝土结构,高程159.20m以下为大体积混凝土结构,以上为混凝土框架结构。主机间共分三层,自下而上分别为廊
5、道层,管道电缆层和运行层。河床电站主厂房中心纵轴线平行于坝轴线布置。从电站进水口上游前沿至尾水墩下游末端顺水流方向全长61.50m。主厂房装有4大1小5台贯流式水轮发电机组,大机组单机容量为9.55MW,水轮机型号GZWP600,小机组单机容量为1.8 MW,水轮机型号GZWP275。采用两机和三机一缝布置,自右向左机组间距分别为12.75m、17.1m、18.6m、17.1m。主安装场位于机组段右侧,紧靠江床右岸,长28.3m,主安装场地面高程为162.50m。主厂房总长度109.8m,宽19.0m,从建基面起算的最大高度为48.20m,其中操作层以上厂房高度为22.3m。副厂房长度109.
6、8m,跨度10.7m,为钢筋混凝土框架结构,布置有中央控制室、发电机低压开关室、低压配电装置室、厂用变、电缆室、蓄电池室等。尾水防洪墙顶部布置有一台2400kN双向尾水门机,跨度7.4m,平台顶面高程为162.5m,尾水门机负责电站尾水事故闸门的启闭。机组安装高程分别为146.50m(大机)和148.20m(小机),操作层高程为157.20m。电站进水口底板高程分别为139.90m(大机)和145.00m(小机),进水口型式为喇叭口型,每个进口段用一个中墩隔为两个进水口,每孔宽6.3m。经计算进水口最小淹没深度为2.99m,经布置,水库死水位距流道进口顶板高度为5.30m,满足有压式进水口最小
7、淹没深度的要求。坝顶布置一台2400kN双向门机,负责电站进水口检修闸门、拦污栅的启闭。电站机组下部设有交通廊道,渗漏和检修集水井设在4#5#机组间下部。电站进水渠顺坡坡比1:4.0,自上游156.0m平台与进水流道首部底板高程139.90m相连接,坡长64.40m。为了避免砂卵石进入电站流道对电站运行产生影响,设计将厂房上游江床疏挖至157m高程,在进水渠渠首布置拦砂坎,坎顶高程157.5m,高出疏挖后的江床0.5m。尾水管出口底板高程分别为141.74m(大机)和146.10m(小机),出口连接尾水渠,尾水渠顺江向平直布置,在主厂房左端下游设导墙将电站尾水与泄水闸泄水区分开,另外,由于环境
8、保护要求,需要设置鱼道,为节约工程造价,且能满足工程运行要求,将鱼道与导墙结合布置。为防止尾水淘刷,设置钢筋混凝土尾水渠,尾水渠以1:4反坡接置高程149.00m,然后再采用格宾护面以1:10反坡接至下游疏挖后的地面高程153.30m。为防止地面冲刷和排除地面雨水或积水,做好厂区地面的排水设施,并做好与相临部位排水设施的衔接。电站坝段右侧主体建筑物以外的上下游江道岸坡需要保护,其中上游结合防洪堤进行防洪,下游结合冲刷情况确定。考虑地基形变、抗冲刷及投资等要求,护岸型式采用格宾护坡。泄水闸布置于电站厂房左侧,占用了整个江床及部分左岸一级阶地。根据坝址江床地形特征,江床中间13孔泄水闸,位于主江槽
9、中,地面平均高程约153.5m,另4孔在一级阶地上,地面高程约160.00m,为与一期左岸江床扩挖相结合,且能满足20年一遇洪水泄流要求,将该段范围内上下游江床进行疏挖,其中上游江床疏挖至154.00m,下游江床疏挖至153.30m。根据地形条件、泄流能力的要求及水库运行方式,选定泄水闸堰顶高程为154.0m,孔口总净宽为255.0m,共17孔,闸室全长301.10m。泄水闸采用平底闸型式,堰体建基面高程介于149.50151.50m之间,闸顶高程为164.30m,最坝体高15.3m,顺水流方向长16.50m。泄水闸闸室布置采用两孔一联型式,单孔净宽15.0m,中墩厚2.2m,缝墩厚1.5m,
10、底板厚度2.53.0m;考虑节约工程造价,并能与下游消能防冲设施顺畅衔接,将泄水闸后部作为消力池的一部分,采用1:4斜坡过渡至消力池底;闸孔和闸墩自右至左编号,闸墩编号依次为1#(右边墩)、18#(17#闸孔左边墩),1#闸墩紧靠厂房5#机左边墙,泄水闸自右向左编号共分为9个坝段,其中9#坝段长18.5m, 1#、4#坝段长均为35.7m,其余6个坝段长均为35.2m,为利用闸墩作为纵向围堰一部分,保持护坦段靠左侧9闸墩与下游导墙厚度相同即2.0m,另外,为进一步利用二期纵向围堰,将闸室上下游的二期纵向围堰作为永久建筑物予以保留,该纵向围堰采用半重力式钢筋混凝土挡墙。堰顶设15m7.0m(宽高
11、)的钢质平板门挡水,采用卷扬式启闭机启闭,启闭机置于坝顶启闭房内;挡水闸门上游设检修门槽,门槛高程154.0m,17孔共用一台2250kN单向门机配合自动抓梁启闭,门机轨道梁间距为3.4m。考虑必要的检修要求,闸顶下游侧布置3.5m净宽公路桥,其两侧设防撞护栏,以贯通泄水闸、厂房、鱼道和两岸连接坝段。闸室上游连接段分别设置了1m深抛石防冲槽和0.5m厚格宾铺盖,其顺水流方向长分别为6m和 30m,为增强抗冲效果,在铺盖基础设置0.1m厚砂砾石垫层和400g/cm2土工膜一道。根据运用条件,闸室下游连接段左侧9孔设消力池,右侧8孔为护坦段,池底高程151.0m,池深1.5m,池长26.7m,厚1
12、.5m,护坦顶高程152.50m,厚1m,长度同消力池,在消力池及护坦段均设置了D100排水孔,间排距为3m,梅花形布置,下部铺设0.9m厚反滤,消力池及护坦段后接50m长海漫,海漫由10m长混凝土护坦和40m长格宾网箱组成,在格宾海漫基础设置0.1m厚砂砾石垫层和400g/cm2土工布一道。其后再接1.5m深、6m长的抛石防冲槽,格宾海漫顶高程152.50m,厚0.5m。泄水闸左侧与上下游连接段、左岸上坝公路之间的连接,选用翼墙式连接。即在闸坝左侧上下游侧设置扶壁式挡土墙,上游挡土墙顶高程设为164.30m,分两段阶梯式布置,下游挡土墙介于闸室边墩与下游护坡之间,呈“L”型布置,顶高程采用原
13、地面高程,即161.50m。上游墙后回填粘土至162.3m高程,并与粘土心墙衔接,其上铺设砂卵石垫层,面层铺设250mm厚砼平台,平台上设置楼梯,作为闸坝启闭台的交通道。2、水文气象和工程地质资料(1)水文气象牡丹江流域属中温带大陆性湿润季风气候。冬季严寒干燥而漫长,结冰期长达5个月之久;夏季湿热多雨。根据牡丹江市历年资料统计,多年平均气温3.2,11月3月的平均气温在0以下,最冷的1月份平均气温为-19.0,极端最低气温为-45.2。7月8月气温最高,月平均气温高于20,极端最高气温达37.5。流域年平均相对湿度在60%70%,多年平均蒸发量在850mm1300mm之间,多年平均降水量在50
14、0mm750mm,降水量年内分配不均,雨量主要集中在夏季,6月9月份雨量占全年降水量的70%以上,春季4月5月占年降水量的15%左右,冬季11月3月份只占全年降水量的8%。最大风速24m/s,多年平均风速2.6m/s。牡丹江站气象要素特征值见表1.1-1。小莲花坝址上游建有莲花多年调节水库,因此小莲花坝址洪水由两部分组成,一是莲花水库的下泄洪水;二是莲花小莲花区间天然洪水。小莲花电站施工导流准为五年一遇洪水,汛期7月9月,洪水经莲花水库调洪后,莲花水库5年一遇下泄流量为3600 m3/s,加莲花坝址小莲花坝址区间大汛5年重现期洪水(Q114 m3/s),导流流量为3714m3/s。坝址水位流量
15、关系见表:牡丹江站气象要素统计表表项 目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年注平均气温()-19.0-14.9-55.813.318.42220.913.75.3-5.8-15.63.2极端最高气温数值()4.611.820.529.734.536.336.637.531.929.119.19.437.5出现年份1967196019131982195119781938195019771978197119581950极端最低气温数值()-43.1-45.2-32.8-18.2-7.2-0.26.82.3-5.3-14.5-32.3-36.3-45.2出现年份191519201
16、9151909191019131909192119161912191419211920降水量数值(mm)3.34.08.018.949.683.4132.8130.955.532.412.16.0536.9花脸沟站月分配0.60.71.53.59.215.524.824.510.362.31.1100蒸发量(mm)15.12567.4145216.1179.9175147.311281.339.417.11220平均风速(m/s)2.22.53.13.63.22.42.122.12.52.72.32.6最大风速数值(m/s)2020242121182015.320.72016.51824风向W
17、WNWWNWWSWWSWWWNWNWWSWSW,WSWWWWNW发生年份1967196919641983198219741976198419571982195719761964最大冻土深(cm)14317118819119018652268106191日 照时数(h)173.8209.2251.7236.4253.6260226.9208.3224.7209.1174.3165.925931961年1970年百分率61716859565649486062626158小莲花坝址水位流量关系表表水位(m)153.95154.64155.47156.41157.49158.52流量(m3/s)3.6
18、8110500120021903680水位(m)159.65160.78161.82162.85163.87流量(m3/s)55908000112001530020000(2)工程地质坝址区位于黑龙江省林口县莲花村附近的牡丹江上,两岸山体属牡丹江中低山形及江流山谷间小型构造盆地,地形坡度2550,山体比高50100m,山体宽厚多呈长梁状,部分地段呈浑圆状,形成剥蚀的山岭。两岸级阶地发育,地形平坦宽阔,左岸阶地宽度400500m;右岸阶地宽度5001000m。揭露的地层岩性,基岩为华力西晚期白岗质花岗岩和黑云母花岗岩。江床阶地以弱风化岩为主,两岸山坡浅表部见有全、强风化岩,以下为弱风化岩,强度较
19、高。覆盖层为第四系冲洪积层,厚度1730m。分布于两岸阶地,漫滩及江床。坡积的粉质粘土分布于两岸坡脚附近,厚25m。覆盖层由下至上分别为:灰绿色含泥卵石,厚度10.1016.00m,密实,含少量泥,分布连续,上部局部分布含泥圆砾,渗透系数3.3810-25.4010-2cm/s,其中粒径小于0.5mm占12%,粒径0.5mm60mm占63%,粒径大于60mm占25%;杂色卵石,厚度3.068.10m,密实,分布连续,渗透系数1.3110-12.8710-1 cm/s,粒径小于0.5mm占11%,粒径0.5mm60mm占67%,粒径大于60mm占22%;土黄色含泥卵石,厚度6.5711.50m,
20、密实,分布连续,右岸阶地部分地段出露地表,出露宽度180m,渗透系数1.0010-15.0310-2 cm/s,粒径小于0.5mm占10%,粒径0.5mm60mm占66%,粒径大于60mm占24%。表层为灰褐色粉质粘土,厚度0.903.10m,渗透系数1.1910-6,可塑软塑,性状较差,下部含少量卵石。3、施工条件3.1交通条件小莲花水电站位于黑龙江省林口县莲花村附近的牡丹江上,坝址位于莲花乡下游3km附近,距上游莲花电站约8km。坝址右岸有县道X079从坝头通过,左岸有村级公路通过,坝址上游约5km有莲花大桥连接两岸交通,坝址下游约23km处有牡丹江大桥(S309省道)连接两岸交通。林口距
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- 莲花 水电站 枢纽 工程施工 组织设计
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