斜卡水电站的工程枢纽布置

1. 斜卡水电站的工程枢纽布置

 拦河大坝为混凝土面板堆石坝，水库正常蓄水位3165.00m，校核洪水位为3165.20m，坝顶高程3168.00m，最大坝高106.0m，坝顶宽10.00m，坝顶长度550m，防浪墙顶高程3169.20m。面板坝上游坝坡1:1.4，下游坝坡为1:1.35，下游坝坡在高程3105.00m、3136.50m分别设一宽5m的马道，计入马道宽度后下游综合坝坡约为1:1.45。上游坝面为钢筋混凝土防渗面板，面板厚度0.3～0.62m。上游坝坡高程3116.00m以下设置粉土质砂铺盖和石渣压坡盖重。下游坝坡用厚度0.5m的干砌块石进行衬护。面板堆石坝坝体从上游到下游依次由上游石渣压坡盖重体、粉土质砂铺盖、连接板、趾板、防渗面板、垫层、过渡层、主堆石、次堆石、干砌石护坡、下游弃渣盖重和位于坝基面的反滤层等组成。面板坝防渗系统由混凝土面板、趾板(连接板)、混凝土防渗墙以及防渗帷幕构成。防渗墙深入基岩1m，最大深度73m。两岸坝肩及河床底部透水基岩采用帷幕灌浆防渗，帷幕穿过表面卸荷岩体伸入到相对不透水层以下5m，一般深度120m~140m，最大深度约170m。泄洪洞在布置上采用与放空(导流)洞结合，即“三洞合一”的布置型式。泄洪洞由进口闸室段、上平段无压隧洞、涡室及竖井、下平段无压隧洞、出口消力池等组成，泄洪洞进口底板高程3155.60m，出口末端底板高程3079.00m，洞线在平面上由3段折线组成，隧洞全长567.19m。泄洪洞进口位于坝轴线上游约120m处，进口闸室内布置一道弧形工作闸门，孔口尺寸为6.00×12.4m(宽×高)。控制闸室段后接长约221.016m的上平段城门洞型无压隧洞，尾端为内径10.5m、高43.09m的涡室，涡室下接高42.75m的竖井，竖井底部设深10m的水垫塘。竖井之后下平段无压隧洞以8°43’40”的交角与放空洞斜向相交，下平段总长346.17m，其中汇合点下游138.29m长的无压隧洞，以及尾端45m长、15m宽的消力池与放空洞共用。水库放空(导流)洞布置于河道左岸，进口位于坝轴线上游约345m处，进口底板高程3088.00m，出口末端底板高程3079.00m，洞线在平面上设置了两个弯段，转弯半径为30m，隧洞全长839.41m，前期为施工导流洞，后期用作水库放空。竖井式进水口位于坝轴线上游约320m处的右岸岸坡，进水口设计引用流量33m/s，水库正常蓄水位3165m，死水位3115.00m，消落深度50m。进水口建筑物由进口拦污栅段、栅后隧洞段及竖井闸门室段组成。拦污栅段后接内径3.8m、长98.6m的圆形隧洞，之后为7.2×7m(长×宽)的竖井闸门室段，竖井底部置于弱风化～新鲜基岩中，底板顶高程3105.00m，井顶高程3168m，竖井高63m，井内设置工作闸门和检修闸门各一道，孔口尺寸为3.8m×3.8m。 引水隧洞位于踏卡河右岸，采用绕沟布置方式从大桥沟、木枯沟、庙儿沟和海子沟底部基岩中通过。隧洞全长13.924km，进口底板高程3105.00m，至调压室位置底板高程降为3067.00m，隧洞纵坡i=2.74‰，沿线承受内水压力为0.65～1.1MPa。引水隧洞穿越的地层主要为变质砂岩、板岩、基性火山岩、大理岩、灰岩、泥灰岩等，一般埋深100～400m，最大埋深达800m，围岩以Ⅲ类为主，成洞条件较好。隧洞断面为马蹄形，Ⅱ，Ⅲ类围岩洞段开挖断面为底宽3.8m，高4.71m；Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段开挖断面为底宽3.581m，高4.906m，Ⅴ类围岩洞段开挖断面为底宽3.873m，高5.306m。根据隧洞沿线围岩地质条件的不同分别采用锚喷混凝土和现浇钢筋混凝土衬砌。压力管道布置为埋藏式，根据地面厂房和调压室位置，采用一条主管，经一个Y形岔管分为两条支管分别向厂房内三台机组供水的联合供水方式。压力管道主管总长1041.864m，内径2.8m，壁厚14～34mm，采用斜井敷设，斜井水平倾角50º。为便于施工，斜井共分四个平段、三个斜段。岔管为内加强月牙肋型式，岔管后的支管内径1.5m，1支管长54.502m，2支管长26.461m，3支管长35.987m。调压室后压力钢管首端设置有检修蝶阀和蝶阀室。蝶阀室交通洞长266.847m，断面型式为城门洞形。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩断面宽4.7m，高5.25m；Ⅴ类围岩断面宽5.3m，高5.6m。 电站地面式发电厂房位于磨坊坪附近踏卡河右岸漫滩，主机间内安装三台CJA237-L-230/4X21单机容量为45MW的水斗式水轮发电机组，主厂房长73.07m、宽22.00m、高33.50m，机组安装高程2661.60m，建基面高程为2653.00m，屋顶高程为2683.60。安装间长17.00m，宽22.00m，高25.40m，建基面高程为2658.20m，屋顶高程为2683.60。副厂房长17.00m，宽12.50m，高21.40m，建基面高程为2659.60m，屋顶高程为2681.00，采用混凝土框架结构，与主厂房间设沉降及抗震缝分开。开关站由GIS楼和屋顶出线场组成，GIS楼长56.00m，宽12.5m，高24.90m，建基面高程2661.10m，屋顶高程为2686.00，采用现浇混凝土结构。为上下游电站的梯级衔接，充分利用水头采用长尾水渠方式，尾水渠全长约189m，出口底板高程为2656.00m尾水平顺入踏卡河，挡墙采用半重力式，靠河侧挡墙兼顾防洪墙。进厂永久公路桥位于主厂房上游约30m处，桥型为梁式桥，跨度2×18m，荷载标准为汽-20，挂-100。厂前区设回车场，地坪高程2660.10m，机电设备从安装间左端头进厂。

2. 斜卡水电站的介绍

斜卡水电站位于四川省甘孜州九龙县斜卡乡境内，是九龙河左岸支流踏卡河上规划的龙头水库电站。电站最大水头约500m，装机容量135MW，多年平均发电量5.183亿kW/h。工程于2007年1月开始准备，2009年3月正式开工建设，2014 年8月20日下闸蓄水，同年9月7日投入商业运行。水电站主要由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽组成。首部枢纽由拦河大坝、放空（导流）和漩流竖井溢洪洞等建筑物组成。引水建筑物包括引水隧洞、调压室、压力管道；厂区枢纽建筑物包括地面主、副厂房、尾水系统、GIS楼及进厂公路等。本工程难点和特点在于高海拔地区建深厚覆盖层面板堆石坝和在变形松弛拉裂岩体中的深孔帷幕灌浆，在世界范围内同等条件下的工程相比，实属罕见。

3. 斜卡水电站的勘测设计概况

2006年4月四川省发改委主持对《可行性研究报告》进行审查并通过。鉴于深厚覆盖层上建坝的技术难度和复杂性，在初步设计阶段先后4次邀请国内外知名专家对沥青砼心墙坝、砼面板坝方案是否成立和方案可靠性进行咨询：一、2006年5月26～27日，邀请蒋国澄等专家就面板坝方案是否成立进行咨询；二、2006年8月15日，邀请关志诚等专家就面板坝方案是否成立，以及方案可靠性等问题进行咨询；三、2006年10月6～7日，邀请蒋国澄、赵增凯、关志诚等专家就心墙坝、面板坝方案中有关基础处理、泄水建筑物布置等技术问题进行咨询；四、2006年10月12～15日，邀请水规总院、成勘院、西北院、昆明院及挪威NC公司等国内外专家，对斜卡水电站初步设计阶段首部枢纽总体布置方案进行咨询；通过专家咨询、工程类比和初设阶段所进行的大量勘探、试验、设计计算工作，斜卡水电站初步设计报告于2006年12月编制完成，并于2007年2月1日通过了四川省工程咨询研究院组织专家进行的评审，随即斜卡水电站开始进入施工准备。五、2009年3月项目正式核准开工建设，过程出现的工程问题，通过参建各方的积极努力，困难被逐一解决。六、工程于2014 年8月20日下闸蓄水，三台机组分别于9月3——5日完成72小时试运行，7日正式并入四川电网投入商业运行，目前工程运行状态良好。国内外一些覆盖层上100m级面板坝  工程名国家建成年代坝高(m)保留覆盖层厚度(m）覆盖层特性那兰中国-云南2005.12108.724.3砂砾石察汗乌苏中国-新疆200811046.7　　块碎石九甸峡中国-甘肃2008　　136.5　　52　　砂卵石圣塔扬纳(Santa Junan)  智利199510630砂砾石斜卡中国-四川2014.9106.070块(漂)碎(卵)砾石

4. 斜卡水电站的科研工作

鉴于深厚覆盖层上建坝的技术难度和复杂性，斜卡水电站从前期方案设计至蓄水发电，除专家咨询外还联合国内一线科研院所开展了一系列科研工作：        参与单位　　   阶段                    工作内容河海大学　　  初步设计面板坝三维静、动力分析　　南京水利科学研究院  初步设计面板坝三维渗流，静、动力分析四川清源工程咨询有限公司(简称：清源)  初步设计趾板连接结构形式研究西安理工大学  初步设计沥青心墙坝三维静、动力分析四川大学　　  初步设计旋流竖井消能水力模型试验四川大学、清源公司  技施设计面板堆石渗控及趾板建基面专题研究河海大学  技施设计施工阶段面板坝三维静、动力有限元复核分析四川大学、清源公司  技施设计施工阶段渗流稳定敏感性研究清华大学　　  技施设计防渗帷幕自密实砂浆灌注处理贵阳勘测设计院  技施设计咨询组长单位西北勘测设计院  技施设计咨询单位成都勘测设计院  技施设计咨询单位