1.2 工程结构与分标方案简介

1.2.1 工程等别与设计标准

龙滩水电站枢纽主要建筑物由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电系统及通航建筑物组成。根据《防洪标准》(GB 50201—94)和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL 5180—2003),龙滩水电站为Ⅰ等工程,工程规模为大(1)型,永久性主要建筑物包括大坝、溢洪道、引水和尾水系统、厂房主要洞室(主副厂房、主变洞、母线洞、电缆平洞、电缆电梯竖井等)和出线平台等,按1级建筑物设计。次要建筑物,如地下厂房的进厂交通洞、排风洞、排水廊道等,按3级建筑物设计。

现行规范规定的各建筑物防洪标准,均不超过初步设计和补充可行性研究设计阶段采用的标准,仍按原标准执行,各建筑物防洪标准见表1.1。

表1.1 各建筑物防洪标准表

地震基本烈度为7度,大坝地震设防烈度为8度,其他永久性建筑物地震防烈度为7度。

地震危险性分析结果表明,龙滩水电站坝址100年超越概率2%的基岩水平峰值加速度可取0.2g

1.2.2 枢纽布置

龙滩水电站枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电系统及通航建筑物组成。其总体布置为:碾压混凝土重力坝、泄洪建筑物布置在河床坝段,由7个表孔和2个底孔组成;装机9台的发电厂房系统布置于左岸地下;通航建筑物布置在右岸,采用二级垂直提升式升船机。

1.2.3 主要建筑物

1.2.3.1 挡水建筑物和泄水建筑物

大坝为碾压混凝土重力坝,前期坝顶高程382.00m,最大坝高192.00m,坝顶长761.26m;后期坝顶高程406.50m,最大坝高216.50m,坝顶长849.44m。坝轴线为折线型,主河床段坝轴线与河流流向接近垂直,方位角11.42°,为便于大坝与两岸岸坡相接,右岸通航坝段右侧坝轴线向上游折转30°,左岸进水口坝段坝轴线向上游折转27°,9号机左侧挡水坝段坝轴线再向下游回转36°。

大坝共分为35个坝段,其中右岸1~4号和6~11号坝段为右岸挡水坝段,5号坝段为通航坝段,河床12号和19号坝段为底孔坝段,13~18号坝段为表孔溢流坝段;左岸20号、21号,以及31~35号坝段为左岸挡水坝段,其中20号坝段布置有电梯、电缆井等;21号坝段为三角转折坝段;22~30号坝段为发电进水口坝段。前期建设只包括2~32号坝段,其余坝段在后期修建。

根据大坝结构布置情况,溢流坝段孔口宽15.00m,闸墩厚5.0m,横缝间距20.00m,孔口跨横缝布置;进水口坝段横缝间距25.00m;底孔坝段与溢洪道侧边的半孔布置在一个坝段内,坝段宽度30.00m;通航坝段宽度88.00m,在施工期分3块浇筑,施工后期进行接缝灌浆连成整体;挡水坝段横缝间距一般为22m。

泄水建筑物由7个表孔和2个底孔组成,布置于河床部位。表孔溢洪道承担全部泄洪任务,2个底孔对称布置于表孔溢洪道两侧,用于水库放空和后期导流。表孔溢洪道前期堰顶高程355.00m,后期堰顶加高到高程380.00m,孔口宽15.00m,每孔设有平面检修闸门和弧形工作闸门,前期最大总泄量27692m3/s;泄洪消能形式为高低坎大差动式挑流消能,4个低挑流鼻坎和3个高挑流鼻坎相间布置,高、低挑坎高差18.00m,挑流前缘宽134.12m。

底孔为水平穿过坝体的有压孔,进口底槛高程290.00m,进口为喇叭口形,孔身为5.00m×10.00m(宽×高)的矩形断面,出口段顶板为1:4.925的压坡将出口断面压缩至5.00m×8.00m(宽×高)。下游明渠采用转向挑坎体形,转弯半径92.5m(明渠中心线半径),转向挑坎起始桩号0+95.0,明渠宽5m,内墙圆心角11.223°,外墙圆心角22.445°;消能形式为挑流消能,采用0°挑角斜向挑坎。底孔上游进口段设有平面检修闸门和事故闸门,下游出口处设有弧形工作闸门,底孔不运行时由事故闸门挡水,事故闸门与工作闸门间的孔身段采用钢板衬砌。

大坝后期加高方式主要从有利于大坝前期和后期加高后的结构受力及运行条件、便于大坝的后期加高施工等方面综合考虑确定。在前期及招标设计阶段,通航坝段和左岸进水口坝段及其左侧的挡水坝段采用“砍平头式”加高,即前期坝顶以下坝体按最终设计体形施工,后期加高直接从坝顶加高;溢流坝段挑流鼻坎以下坝体、底孔坝段弧形工作门启闭机平台以下坝体和河床挡水坝段高程240.00m以下坝体按最终设计体形施工,其以上部分按前期体形施工,后期加高采用“平行后帮式”加高至最终设计体形;其他挡水坝段均按前期体形修建,后期加高按“平行后帮式”加高。大坝基础处理中坝基开挖、地质缺陷处理、固结灌浆、帷幕灌浆等均按最终设计要求在前期一次性建设。施工图阶段为了兼顾400.00m方案一次建成和减少后期加高施工难度的需要,挡水坝段全部采用“砍平头式”加高,溢流坝段高程290.00m以下采用最终设计堰面曲线,高程290.00m以上通过调整堰面形态满足正常蓄水位375.00m运行要求。

龙滩水电站大坝坝体按全高度采用碾压混凝土设计,基本断面经过优化设计方法确定。河床坝段坝基扬压力考虑了封闭抽排效果,采用富胶凝材料碾压混凝土满足层面抗剪强度要求,采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合作为大坝防渗结构。

1.2.3.2 引水与尾水系统建筑物

引水系统由坝式进水口和9条引水隧洞组成,单机单管引水,1~7号机进水口底板高程305.00m,8~9号机进水口底板高程315.00m,引水隧洞过水断面洞径为10m。除1号、2号机进水口坝段(22号和23号坝段)设有结构缝与坝后边坡分隔外,其余进水口坝段与坝后边坡整体连接。

尾水系统由9条尾水支洞、3个长廊阻抗式调压井、3条圆形尾水隧洞及尾水出口等建筑物组成。调压井采用“3机1井”方案,井底高程190.00m,顶拱跨度24.85m,1~3号井体平面尺寸(长×宽)分别为67.00m×18.00m、75.40m×21.93m和94.70m×21.93m。3个调压井顶部连通,其纵轴线与主厂房平行,位于主变洞下游侧。每3条尾水管穿过调压井后用“卜”形岔管汇合(1~3号机尾水管在1号调压井下汇合)接1条尾水隧洞引出,3条尾水隧洞开挖直径22.60m,衬砌后直径21.00m。

尾水出口布置在溢流坝段坝轴线下游700.0~850.0m处,避开了溢流坝段挑射水流的阻力波动区和左岸导流洞的下游出口。3个尾水隧洞出口布置下部相对独立,上部连为一体,下部结构为与尾水隧洞口相连、长28.0m的圆-方渐扩段涵洞结构,每个尾水出口设两孔叠梁闸门,用1台门机启吊,孔口尺寸为14.00m×21.00m(长×宽),闸门底坎高程199.00m,顶部平台高程260.00m,平台平面尺寸为15.00m×146.00m(长×宽)。

1.2.3.3 发电系统建筑物

发电系统建筑物包括主厂房、母线洞、主变洞、GIS开关站、出线平台和中控楼等。发电厂房最终装机9台,布置在左岸坝后的山体内,初期装机7台,8~9号机机窝浇筑至锥管层,2台机组后期安装。主厂房纵轴方位角为310°,与主要结构面及层面夹角大于40°;9台机组连续布置,机组间距32.50m;主、副安装间布置在厂房两端,主安装间位于主厂房右端,长60.00m,副安装间长36.00m,位于主厂房左端;厂房总长度388.50m;主厂房净宽28.50m,岩锚梁以上跨度30.30m,安装场与主机间同宽。厂房总高度为77.40m。主厂房共分6层布置,由上往下依次为发电机层(高程233.70m)、母线层(高程227.70m)、水轮机层(高程221.70m)、蜗壳层(高程215.70m)、锥管层(高程209.70m)及尾水管操作廊道层(高程206.50m)。

母线洞垂直于主厂房轴线布置在厂房下游侧,长43.00m。

主变洞位于厂房下游侧,洞轴与主厂房平行,两洞室之间岩墙厚43.00m。主变洞总长度为408.25m,宽19.50m,高32.05m。

GIS开关站和出线平台集中布置在左岸坝下游约500m的山坡上。GIS开关站高程为365.00m,宽50.60m,长220.00m。

中控楼布置在开关站与出线平台附近的地面上。主体为两层,长48.00m,宽33.00m。

1.2.3.4 通航建筑物

通航建筑物布置在右岸,按Ⅳ级航道设计,最大过船吨位为500t,采用二级垂直提升式升船机,二级升船机之间由中间错船渠道连接,第一级提升高度63.50m(后期为88.50m),第二级提升高度92.50m,通航建筑物跨越总水头达181.00m(后期),上游水位变幅达60.00m。

通航建筑物主要由上游引航道、通航坝段、第一级升船机、中间错船渠道、第二级升船机及下游引航道等建筑物组成。通航坝段宽88.00m,全部采用常态混凝土浇筑。坝段中间设通航孔口,宽12.00m,底高程332.50m,下部混凝土沿坝轴线分3块浇筑,通过接缝灌浆连成整体。

1.2.4 土建工程分标方案

土建工程分标包括前期工程(含施工辅助工程)和主体土建工程两部分。

1.2.4.1 前期工程及施工辅助工程分标

2000年年初开始龙滩水电站的招标及施工图阶段设计,由于工程建设的种种原因,前期工程拖至2000年10月才动工建设,当时已确定龙滩工程作为国家西部大开发的标志性工程,前期准备工程施工显得相当紧张。一个有利条件是连接两岸的龙滩大桥及南丹至坝址下游龙滩大桥的74km对外二级公路早在1997年即已开工兴建,前期工程开工前已全线通车。前期工程及辅助工程陆续按以下主要项目分标建设,设计院分别完成了方案设计、招标设计(包括标书编制)及施工图设计:4条渣场底部排水涵洞(分4个标)、5处渣场规划(包括表面排水及坡面防护,分别纳入不同的土建主标中)、110kV施工供电线路及110kV开关站、2座场内10kV开闭所及1座35kV变电所(包括线路,分3个标)、13条场内公路(分4个标)、3座场内供水系统(分3个标)、5处承包人生活营地建设(大坝标生活营地由业主统一建设,其余标生活营地纳入土建主标中,由承包人自行建设)、麻村及大法坪人工砂石加工系统、4.2km长成品砂石料运输系统(分土建标、设备采购及安装标)、右岸大坝标大型混凝土系统(纳入大坝Ⅲ-1标中建设)。另外,现场武警消防大楼、公检法综合大楼、炸药库、油库、中心试验室、场内公路照明系统、场内排水系统等也分标进行建设。

1.2.4.2 主体土建工程分标

龙滩水电站工程规模巨大,三大主体建筑物均居世界前列,工程布置集中,施工条件较差,施工进度要求紧。如何适应本工程的特点进行分标建设,是关系到工程能否保质保量按期完建的重要因素。主体土建工程分标原则如下。

(1)工程按2007年7月第1台机组发电的工期进行招标。

(2)主体土建工程均采取国内招标。

(3)将属于总进度关键路线上的施工项目和施工难度较大的项目适当划分开,重点组织施工,以便保证建设进度和工程质量。

(4)在可能的条件下,单标规模宜大不宜小,以尽可能减少合同纠纷,有利于业主的管理工作。考虑到国内施工单位的能力,单标规模也应适当控制,使相当程度的国内承包商能够参与投标,有利于投标的竞争性。

(5)要能适应枢纽布置方案和施工中进度的安排,使各标在施工过程中既能合理地互相衔接、灵活地组织施工,又能尽量减少干扰和不必要的合同纠纷,有利于工程的管理和协调工作。

经过多方案的比较,并经业主组织讨论确定,本工程主体土建工程(包括导流工程)分标组合方式如下。

Ⅰ标:左岸导流隧洞及左岸高程245.00m以上的岸坡工程。

Ⅱ标:右岸导流隧洞及右岸高程245.00m以上的岸坡工程、通航建筑物一期开挖及支护。

Ⅲ标:围堰及大坝工程(又分为3个包,第1包Ⅲ-1包括21号及其以右坝段的施工及基础固结灌浆、下闸蓄水及导流洞封堵等;第2包Ⅲ-2包括22号及其以左坝段的施工及基础固结灌浆等;第3包Ⅲ-3包括混凝土围堰的施工、大坝基坑245.00m高程以下的开挖等);招标后将第1包及第3包合并组成一个标段称为Ⅲ-1标,第2包称为Ⅲ-2标。

Ⅳ标:左岸地下引水发电系统土建工程。

Ⅴ标:通航建筑物工程。