縣水電方案優(yōu)化技術(shù)研究

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1、工程概況

*水電站位于縣城西北75km的荊紫關(guān)鎮(zhèn)，是丹江干流河南省境內(nèi)梯級開發(fā)規(guī)劃中的第一級水電站；該電站為引水徑流式電站，電站裝機容量7500kw，工程總投資7180.24萬元，年售電收入1228萬元，工程于1998年10月動工興建，20*年竣工發(fā)電。

*水電站由渠首樞紐、引水渠道、電站樞紐三部分組成。

渠首樞紐主要包括攔河壩、沖砂閘、進水閘三部分。攔河壩為漿砌石空腹重力壩，最大壩底高17.0m，壩頂長度185m；沖砂閘位于溢流壩左端，共1孔，孔寬5m，最大沖砂流量102m3/s；進水閘位于沖砂閘左端，共3孔，單孔寬3m，設(shè)計流量57m3/s。

引水渠道位于丹江左岸，沿河布置，總長9.45km，主要包括渠首石渠段，街前石渠段，鋼筋砼渠槽段，穿街渠涵段，切崗?fù)诜蕉巍ｋ娬厩耙喂?段，渠道上設(shè)有各類建筑物33座。

電站樞紐位于杜家溝口，由壓力前池、壓力管道、主副廠房和升壓站等組成，電站尾水由220m長的尾水渠泄入丹江。發(fā)電升壓后經(jīng)3.1km35kv輸電線路并入荊關(guān)35kv變電站。

2、成果背景

*水電站地形、地質(zhì)復(fù)雜，工程設(shè)計施工難度大。尤其傍河渠段更為突出。因此該工程方案優(yōu)化及新技術(shù)研究的重點是這部分。

傍河渠段位于引水渠道3+700—4+481段，總長度781m。渠段左側(cè)與淅川縣荊紫關(guān)老街岸坡相鄰，老街房屋沿岸坡修建，為明清古建筑，屬國家重點文物保護對象，岸坡陡峻，坡頂與坡腳相對高差最大達10m以上，渠段右側(cè)為丹江主河道，3+700—4+100段河道灘地較窄，最窄處僅20m，地面高程在208.5—211m之間，與河床最低高程相差0.5m；4+100—4+481段為后期人們改河造地，沿河修建防洪大堤，堤內(nèi)填土2.4—4.0m的粘土，砂壤土和砂，地面高程在211.3—212.5m之間，與河漫灘高1—4米；3+700—4+481渠段進出口渠底設(shè)計高程分別為213.77m和213.45m，渠底高程與地面高差相對較小，最大高差為4m。

3、方案優(yōu)化設(shè)計及新技術(shù)應(yīng)用

3.1方案提出

傍河渠段在*水電站可行性研究階段設(shè)計為渡槽，結(jié)構(gòu)型為跨度5.6m的半圓拱式渡槽，槽身為砌石結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鉆孔灌柱樁，樁承載力按端未樁設(shè)計，在進行可行性研究報告評估時，專家們提出：傍河渡槽的設(shè)計、施工是該工程的關(guān)鍵，其安全性和設(shè)計的合理性，將直接影響到整體工程的安全和投資，應(yīng)組織專項科學(xué)研究。781m長的傍河渠段所處地理位置比較特殊，地形狹窄，地質(zhì)條件較差，丹江河兩岸曾因護岸而發(fā)生過嚴懲的水事糾紛。因此，修建何種結(jié)構(gòu)形式的輸水建筑物才能達到經(jīng)濟、安全和管理方便，同時又不引發(fā)新的水事糾紛，并使岸上古建筑得到妥善保護，傍河渠段在初步設(shè)計過程中，依據(jù)工程地形，地質(zhì)條件進行了大量而細致的比較工作，并參照丹江沿岸現(xiàn)有工程護岸的成功經(jīng)驗，經(jīng)對現(xiàn)場多次察勘，對現(xiàn)有河道護岸及防護工程進行分析，又選定兩種不同于渡槽的方案進行比較，即下部回填砂及卵石（充分利用河道建筑材料）用振動碾壓夯實，沿河岸邊護砌，保護建筑物的安全，槽身采用砌石擋水墻及扶壁及壁式擋水墻方案，漿砌石擋水墻可充分利用當(dāng)?shù)夭牧霞懊窆な┕ぃ捎跐{砌石擋水墻位于回填砂卵石基礎(chǔ)上，適應(yīng)地基變形能力較差，分縫止水需作特別處理，砌石渠道容易滲水，并給工程管理帶來困難，這種形式工程投資為390萬元。扶壁式擋水墻結(jié)構(gòu)整體性好，適應(yīng)地基變形能力強有利于止水布置，防滲效果好，便于工程管理，但這種結(jié)構(gòu)形式施工難度大，模板用量多，工程投資為410萬元，僅比砌石擋水墻增加投資29萬元。因此從有利于工程安全角度出發(fā)，選用壁式擋水墻方案較為經(jīng)濟合理。

3.2方案確定

通過對渡槽方案和回填式擋水墻方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，兩種方案各有優(yōu)點缺點，渡槽選用重力墩基礎(chǔ)，開挖深度大，施工排水難度大，基礎(chǔ)遠離岸坡，對河道行洪不利，易引起河對岸群眾的不滿，且工程投資較大，但渡槽基礎(chǔ)安全可靠，一般不會因基礎(chǔ)沖刷而危及建筑物的安全。扶壁式擋水墻方案緊鄰岸坡施工，工程投資較上述方案節(jié)約330萬元，但由于該種結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)是回填砂卵石材料，施工質(zhì)量難以控制，一旦被沖刷，極易造成建筑物破壞，只要加強岸坡護砌，加強防沖，采用適當(dāng)防護形式是可以避免的。因此，傍河渠段最后選用結(jié)構(gòu)型式為扶壁式擋水墻，扶壁式擋水壁由于扶壁作用受力集中，結(jié)構(gòu)布置困難，且不利于工程施工，因此在施工詳圖階段將扶壁式擋水墻改為懸壁式擋水墻。

*水電站傍河渠段方案優(yōu)化設(shè)計為工程建設(shè)節(jié)約資金達300余萬元，工程設(shè)計思路新穎，結(jié)構(gòu)合理，既便于工程施工，又有利于工程運行和管理，同時也解決了水利工程建設(shè)中與周邊環(huán)境難以協(xié)調(diào)的問題，為工程順利開工建筑奠定了基礎(chǔ)。

4、結(jié)論

淅川縣*水電站方案優(yōu)化與新技術(shù)應(yīng)用，達到了預(yù)期目的。渠首樞紐與站樞紐布置緊湊，引水渠線及建筑物設(shè)計方案合理，計算準確可靠，較好地將水電資源開發(fā)和古建筑保護、河道防洪和工程實際、興利與除害結(jié)合起來。工程設(shè)計，技術(shù)先進，方案準確，新技術(shù)、新材料的廣泛應(yīng)用，達到施工方便和節(jié)約投資的目的（節(jié)約資金370余萬元）。工程自建成以來，一直運行正常，各項技術(shù)性能均已達到設(shè)計指標，發(fā)揮了良好的經(jīng)濟效益，社會效益和環(huán)境效益。