高坝洲水电站 :位于湖北宜都市的发电站

更新时间:2023-11-08 17:18

高坝洲水电站位于湖北省宜都市境内,是清江口的最下游一个发电梯级,同时也是隔河岩梯级的航运反调节梯级。该水电站的主要任务包括发电和航运。

自然地理

地理位置

高坝洲水电站地处鄂西山地与江汉平原的过渡地带,属于低山丘陵区。库岸稳定性良好,库、坝区处于区域构造相对稳定地段,地震基本烈度为6度。水库不存在向邻谷渗漏和河间地段渗漏的问题,封闭条件较好。

地质地貌

高坝洲坝址位于长阳复背斜东端南翼,该段为一单斜构造,岩层走向280°~290°,倾南西,倾角30°~35°。坝址处河谷开阔,两岸边坡左缓右陡,为不对称河谷。坝基岩体左段为古岩溶角砾岩,方解石胶结,属块状岩体,无裂隙切割,整体性好,但胶结物中有大小不一的次生晶洞;河床中段为寒武系上峰尖组中厚层白云岩夹极薄层泥质白云岩,软弱夹层较多,层间剪切带发育;右段为寒武系黑石沟组第一段灰色厚层白云岩、灰岩夹极薄层泥质白云岩;右岸坝肩外地段断裂构造发育。工程地质情况清楚,具备修建本水电站的地质条件。

工程建设

枢纽布局

高坝洲水电站枢纽由重力坝、电站厂房和通航建筑物组成。建筑物布置自左至右依次为左岸非溢流坝、电站厂房、泄洪深孔、纵向围堰坝段、泄洪表孔、通航建筑物和右岸非溢流坝。大坝为混凝土重力坝,最大坝高57m,坝顶高程83m,上游面垂直,下游坝坡为1∶0.75,坝顶全长439.5m。深孔泄洪坝段共3个坝段,每个坝段宽17m,孔口尺寸(宽×高)9×9.4m,设弧形工作门和平板检修门。表孔溢流坝段共6个坝段,每个坝段宽17.5m,设弧形工作门和平板检修门。

电站厂房设在左岸,共3台机组,机组段长78m,安装厂长46m。右岸设有一级垂直升船机,采用湿运方式,承船箱有效尺寸(长×宽×高)42×10.2×1.7m,通航吨级300吨,设计年运量近期67.8万吨/年,远期173万吨/年。电站装机容量为25.2万kW,年发电量8.98亿kWh。

施工过程

高坝洲水电站枢纽施工采用分期导流方式。首先,一期工程围左河床,右河床明渠导流,并在高围堰保护下实现全年施工。二期围右河床,第一个枯水期利用围堰挡水和一期工程的泄洪深孔保护基坑施工,汛期基坑过水,汛后使用碾压混凝土坝和下游围堰挡水,进行深孔泄洪保护,并采用坝体临时挡水发电。工程的对外交通包括“318”国道公路、焦枝铁路和长江水运,设备和材料运输便利。

枢纽主要工程量包括土石方开挖220万立方米,土石填方103万立方米,混凝土104万立方米,钢筋1.89万吨,金属结构1.24万吨。帷幕灌浆12.72万立方米,固结灌浆1.25万立方米。工程所需材料包括钢筋2万吨、钢材1.9万吨、水泥22万吨、粉煤灰5.9万吨、木材2.5万立方米。工程总劳动力需求为564万个工日,平均施工人数2250人,高峰人数5500人。按1992年物价水平,设计工程概算静态总投资为13.77亿元,其中水库淹没处理补偿投资为2.71亿元。

高坝洲水电站于1996年10月完成一期工程截流,主体工程中的左右坝肩水上开挖、开关站场平整、左岸高程83米和高程37.2米两条灌浆平洞开挖均提前完成。1998年10月完成二期工程截流,1999年10月首台机组发电,2000年3台机组全部投产,2001年竣工。主体工程和永久设备的招标发包分为主体建筑安装施工、水轮发电机组及其辅助设备制造、金属结构设备制造三个大标,其中主体建筑安装工程施工由中国葛洲坝水利水电工程集团公司中标。

技术挑战

夹层地质问题

坝址左段基础为岩溶角砾岩。中段为薄层加中厚层白云岩夹含泥质白云岩和少量灰岩、泥岩、砂岩以及极薄层泥质白云岩和泥灰岩。其中薄层、极薄层泥质白云岩和泥灰岩在后期的构造变动中,多发育成剪切带。右段为厚层白云岩、灰岩夹薄层泥质白云岩,薄层泥质白云岩多发育成剪切带。坝址基础内有剪切带10余处,其中有7层已弱化,力学强度很低,其系值只有0.2—0.25。

蜗壳结构选择

电站厂房蜗壳采用预应力钢筋砼结构。由于蜗壳的作用水头约46—54m,由于工期紧张钢蜗壳施工不能满足工期要求,因此采用预应力钢筋砼结构。

消能型式选择

当0.1%校核洪水时,表、深孔分别为16600 立方米/秒和5600 立方米/,单宽流量分别为153 立方米/秒和110 立方米/秒,经水力条件及工程量比较,结合水工模型试验成果分析,表孔采用变半径的实体消力戽加Y型宽尾墩方案,深孔采用戽式消力池方案。

碾压混凝土技术应用

二期大坝由常态砼改为碾压砼施工,坝体上升速度加快,可由二期坝体挡水发电,省掉原设计中的上游碾压砼围堰挡水发电的碾压砼围堰,减少了投资。

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