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1、1. 綜合說明1.1 工程概況柴家峽水電站位于甘肅省蘭州市西固區梁家灣村境內的黃河干流上，是黃河干流龍羊峽青銅峽河段梯級開發規劃的第18個梯級，上距八盤峽水電站17.7km，下距蘭州市公路里程31km。壩址位于八盤峽至蘭州西柳溝之間河段，該河段全長21 km，總落差20.8 m，平均比降0.99，呈較開闊的U型河谷，河谷寬100350m，兩岸多分布階地。柴家峽水電站工程控制流域面積220556km2，壩址處河道平均比降1.68。柴家峽水電站工程以發電為主，并可改善八盤峽柴家峽河段沿岸灌溉條件，同時美化蘭州市的生態環境。水庫正常蓄水位1550.5m，庫容1660萬m3，電站裝機容量96MW，單機2、容量24MW，額定水頭6.8m，保證出力49.5MW，年發電量4.91億KWh。在上游河口水電站未開工前，電站初期運行水位1551.0m，以獲得較大的發電水頭和發電效益。本電站為河床徑流式電站，工程規模屬等中型工程，樞紐主要建筑物為3級。樞紐主要建筑物由河床式發電廠房、泄水閘、左岸土石壩、右岸混凝土擋水壩等建筑物組成。樞紐全長339.4米，壩頂高程1555米，最大壩高33米。廠房內安裝四臺貫流式（燈泡式）水輪發電機組。該工程的施工導流方式為河床分期導流，整個工程分二段二期施工。一期枯、汛期圍堰先后圍護右河床，河水由束窄的左河床宣泄，主要進行混凝土縱向導墻和5孔泄水閘施工。二期主河床截流后，河水3、由5孔泄水閘宣泄，在上、下游橫向圍堰和混凝土縱向導墻的圍護下，進行河床電站廠房和左岸土石副壩等部位的施工。其中一期工程，永久工程范圍為混凝土縱向導墻、泄水閘、右岸混凝土擋水壩、右岸防護和防滲墻、咕嚕溝處理及右岸上壩公路工程。二期工程的永久工程范圍為發電廠房、左岸土工膜心墻堆石壩及中間壩段。混凝土縱向導墻在施工期間為擋水墻，在運行期間為泄水閘壩段與廠房壩段間的導墻。柴家峽水電站一期工程要求工期12.5個月，擬從2004年11月6日正式開工進行圍堰填筑，至2005年11月15日一期汛期圍堰全部拆除完畢。柴家峽水電站二期工程要求工期29.5個月，2005年11月15日開工主河床截流，至2008年4月4、30日前1#機組開始發電完工。 1.2 現場施工條件1.2.1水文氣象條件1.2.1.1水文條件柴家峽水電站壩址位于蘭州水文站上游，柴家峽至蘭州區間流域面積1995km2，僅占蘭州站積水面積的0.9%。柴蘭區間無較大支流匯入，徑流模數相對較小，加入水量甚微，因此以蘭州水文站作為柴家峽水電站的設計代表站。黃河上游干流洪水主要由暴雨形成，一般漲落較緩，歷時較長，一次洪水40天左右，洪水大多為單峰型。洪水主要發生在7月和9月，其次發生在8月、6月和10月上旬。在實測的較大洪水中，出現在7月份的約占36%，出現在9月份的約占30%。一般來說，7月份洪水峰型尖瘦，9月份洪水峰型矮胖。7月份主要是高強度降5、雨，而9月份主要是長歷時大面積的降雨。根據81年水文資料，壩址多年平均流量為1040m3/s，年平均徑流量328億m3。上游劉家峽電站建成后，柴家峽入庫懸移質年輸沙量5110萬噸，比天然情況減少了58.5%。年平均含沙量1.69kg/m3。根據黃河上游年內洪水特性和龍、劉水庫聯合調節的特點，將全年洪枯水時段劃分為汛期（7月9月）、非汛期（11月4月）、汛前期（5月6月），汛后期（10月）。柴家峽水電站設計洪水及分期洪水成果見表1.1、表1.2。柴家峽壩址天然水位流量關系見表1.3表1.1 受上游水庫調蓄影響的設計洪水成果表 頻率P（%）0.10.20.5123.335102050入庫流量 Qm6、（m3/s）7350717069306500631061706050564048403640表1.2 柴家峽分期施工洪水表月份P% 101345679101112劉家峽控泄2600m3/s頻率P10%1250158017202120415032501580125012501580172021205640325015801250不控泄表1.3 柴家峽壩址天然水位流量關系曲線表流量（m3/s）壩址水位(m)尾水水位(m)2001540.701540.05001541.541541.1010001542.691542.2012501543.131542.6315001543.501543.021757、01543.841543.4020001544.151543.7230001545.231544.9540001546.191545.9650001547.121546.9360001547.991547.8165001548.371548.1883501549.681549.49柴家峽右岸咕嚕溝流域面積為3.0km2，平均坡降16.9%，溝長4.0km，溝谷寬淺，兩岸山坡陡峭，河床基本由礫石和少量泥沙組成，在溝下游有橫跨河流的鐵路橋梁。經過分析計算，咕嚕溝頻率為3.33%的設計洪水為30.0m3/s。1.2.1.2氣象條件柴家峽壩址區位于甘肅省中部冷溫帶半干旱區，氣候特征以蘭州站為代表，根據8、蘭州氣象站19511990年40年資料統計，年平均氣溫9.2，一月份平均氣溫最低（為-12.3），七月份平均氣溫最高（為22.3）。平均年降水量320.2mm，年蒸發量1448.7mm，最大風速17.0m/s，最大凍土深103cm。主要氣象特性見表1.4。表1.4 柴家峽氣象要素綜合特性表月份氣溫平均平均最高平均最低極端最高極端最低降水平均mm一日最大mm平均蒸發量mm平均相對濕度%最大凍土深度cm極大風速m/s1-6.71.0-12.37.1-21.71.43.421.95710312.82-2.15.4-7.819.9-17.62.24.641.45210218.435.212.6-0.79、27.5-16.38.315.0105.5489018.6411.819.35.431.8-8.618.130.2172.2487.025.4516.623.910.234.7-0.136.645.0211.8251022.9620.327.413.736.74.633.737.6227.153027.6722.229.216.339.19.760.136.4225.260023.0821.027.615.338.35.483.296.8191.865021.8915.722.010.733.00.449.539.6115.469023.6109.416.54.227.6-6.023.921.10、076.2698.019.4111.88.9-3.020.3-14.94.714.237.8643614.812-5.52.0-10.316.2-19.91.25.418.1648211.3全年9.116.33.539.1-21.7322.996.81444.45810327.61.2.2工程地質條件壩址位于梁家灣與對格臺間的柴家峽河谷段。黃河從北往南流，基本為橫向河谷，壩址區河道順直，水面寬250 m260m，水深2.0 5.0m。河谷呈左岸較陡峻、右岸平緩的不對稱“U”型谷。河床較平整，基巖裸露，基本無覆蓋層。巖層產狀以樁號0+263.0處（Z1向斜軸部）為中心分為南北兩部分，北側為NW311、10315SW5561；南側為NW275280NE4550。向斜軸面走向NW290，與壩軸線（方向NE68）呈42夾角。向斜軸線通過壩軸線的部位偏右岸。壩址區兩岸基巖裸露，巖體以物理風化為主，以其顏色變淺和巖石強度明顯降低為特征，風化層裂隙不發育，一般沿層面風化強烈，在左右岸、級階地前沿，強風化帶厚2.03.0m，弱風化帶厚4.06.0m；在河床部位，強風化帶厚2.53.5m，弱風化帶厚5.07.0m。右岸第四系覆蓋層中無孔隙水潛存。河床局部基巖風化帶及裂隙中的脈狀基巖有裂隙水存在，其化學類型為氯氧化物硫酸鹽鉀鈉鎂水，CL-1離子濃度78009600mg/L，SO4-2離子濃度達310039012、0mg/L，對混凝土具有硫酸鹽侵蝕性。帷幕、固結灌漿和基礎混凝土水泥要求采用抗硫酸鹽水泥。泄水閘壩段布置在河床右岸，右側河床上覆砂礫卵石層，厚1.02.5m，壩基巖性為鈣質砂巖、泥鈣質砂巖以及泥鈣質砂巖夾粘土質粉砂巖或粉砂質粘土巖，巖層傾角6168，強風化帶厚2.53.0m，挖除后閘基地質條件良好。右岸混凝土重力壩位于右岸級階地，覆蓋層厚1.04.0m，巖層傾角5568，強風化帶厚2.53.0m，將其挖除后，閘基地質條件良好。左岸副壩段壩基巖性主要為泥鈣質砂巖及泥鈣質砂巖夾黏土質砂巖。上覆1.04.0m砂礫卵石層，巖石強風化帶厚度2.53.0m，巖石傾角5568，基礎工程地質條件良好。安裝間、13、廠房及中間壩段基礎巖石為鈣質砂巖、泥鈣質砂巖夾黏土質粉砂巖或粉沙質黏土巖，上覆1.02.0m砂礫卵石層，巖石強風化帶厚度2.53.0m，巖石傾角5561，基礎工程地質條件良好。左岸壩址基巖岸坡較高陡，上部坡度約40，坡腳處堆積有2.05.0m厚的崩坡積及人工堆積塊、碎石土，并發育一個滑坡體和兩個塌滑體。滑坡體地質條件:一號滑坡體位于左岸壩線上游51m處，發育在級階地的前緣基巖斜坡上 ，高出水面75m，滑坡為白堊統河口群下巖組的泥鈣質砂巖夾粘土質粉沙巖及鈣質砂巖中的基巖滑坡，上部順層滑動，下部切層滑動，總體積約20萬m3。兩個塌滑體分別發育在壩軸線下游40m、90m處，均為基巖塌滑體，體積小。總14、體地形較為平緩，不良物理地質現象不發育。壩區地下水埋藏類型，第四系覆蓋層中無孔隙水潛存，局部基巖風化帶及裂隙中有脈狀基巖裂隙水。對混凝土具硫酸鹽侵蝕性。1.2.3料源條件一期工程天然建材：選用距壩址約3km的上游左岸五零四廠東島料場，開采和運輸條件方便，質量和數量也均滿足工程要求。二期工程天然建材：左壩肩水面以上開挖可備石渣和塊石料約1.1萬m3，導流明渠上游圍堰內側集渣坑開挖可備石渣和塊石料約0.3萬m3，一期圍堰削瘦和上游索橋左橋臺部位可備石渣和塊石料約0.4萬m3，還需約0.2萬m3塊石料需從左岸拌和樓受料坑下游側山體爆破開挖；上游圍堰施工砂礫石及過渡料約1.73萬m3在左岸約2.5km15、運距的504廠區取用；上、下游圍堰施工所用黃土料約1.7萬m3在左岸約2.5km運距的504廠區場取用。 1.2.4對外交通條件柴家峽水電站壩址右岸二級階地有蘭新鐵路和312(蘭新公路)國道通過，公路等級為國家一級，本段也是蘭州市政交通主干線，路面結構為混凝土路面。壩址至附近鐵路車站的公路里程為：至蘭州站34km，至坡底下站3km，至西固站8.8km，至河口南站14.6km，至蘭州鐵路樞紐貨場23km，至蘭州中川機場約55km。上游250m有施工交通橋，可通過單荷總重為35噸的汽車。壩址上游4.34km處504廠專用公路和準軌鐵路兩用橋，可通過大型設備。2.1.2施工條件分析2.1.2.1水文16、條件柴家峽水電站壩址位于蘭州水文站上游，柴家峽至蘭州區間流域面積1995km2，僅為蘭州站積水面積的0.9%。柴蘭區間無較大支流匯入，徑流模數相對較小，加入水量甚微，因此以蘭州水文站作為柴家峽水電站的設計代表站。柴家峽水電站設計洪水及分期洪水成果見表1.1、表1.2，柴家峽壩址天然水位流量曲線見表1.3。2.1.2.2氣象條件柴家峽水電站壩址位于甘肅省中部冷溫帶半干旱區，氣象特征以蘭州站為代表，根據蘭州氣象站19511990年40年資料統計，年平均氣溫9.2，一月份平均氣溫最低（為-6.4），七月份平均氣溫最高（為22.3），平均年降水量320.2mm，年蒸發量1448.7mm，最大風速17.17、0m/s，最大凍土深103cm。主要氣象特性見表1.42.1.2.3地質條件壩址位于梁家灣與對格臺間的柴家峽河谷段。黃河從北往南流，基本為橫向河谷，壩址區河道順直，水面寬250.0 260.0m，水深2.0 5.0m。河谷呈左岸較陡峻、右岸平緩開闊的不對稱“U”型谷。河床較平整，覆蓋層厚約12.5m。壩址區兩岸基巖裸露，巖體以物理風化為主，以其顏色變淺和巖石強度明顯降低為特征風化層裂隙不發育，一般沿層面風化強烈，在左右岸、級階地前沿，強風化帶厚23m，弱風化帶厚46m；在河床部位，強風化帶厚2.53.5m，弱風化帶厚57m。2.1.2.4料源條件由于在一期枯期上下游圍堰填筑施工階段，壩址上游施18、工橋暫時無法貫通，根據504廠的特殊情況，壩址上游4.34km處的504廠專用公路和準軌鐵路兩用橋無法滿足圍堰填筑從左岸取料的運輸強度要求，而且一期枯期上下游圍堰填筑天然砂石料選用距壩址約3.0km的上游左岸504廠東島魚池砂石料場無法實現，所以一期枯期上下游圍堰填筑天然砂石料選用距壩址約5.0km的上游右岸咸水溝，運距遠且與312國道影響較大，施工難度加大。同時，圍堰防沖所需的塊石，也無法按照可行性研究報告提供的基本資料取料,需從距壩址約9km的下游312國道去劉家峽路口挖裝，同樣存在運距遠且與312國道影響較大問題。汛期圍堰施工階段，在上游施工便橋還未通車前，土料選用右岸梁家灣村后的級階地19、號土料場，運距遠且與312國道影響較大。在上游施工便橋通車后，選用504廠區壩址左岸級階地上部號土料場，開采和運輸條件方便。二期圍堰填筑供需石渣和塊石料約3.3萬m3(有1.1萬m3為后期加高用，不在這次備料范圍內)，砂礫石及過渡料約1.6萬m3，黃土料約1.7萬m3。根據現場實際情況，左壩肩水面以上開挖可備石渣和塊石料約1.1萬m3，導流明渠上游圍堰內側集渣坑開挖可備石渣和塊石料約0.3萬m3，一期圍堰削瘦和上游索橋左橋臺部位可備石渣和塊石料約0.4萬m3，還需約0.2萬m3塊石料需從左岸拌和樓受料坑下游側山體爆破開挖；上游圍堰施工砂礫石及過渡料約1.73萬m3在左岸約2.5km運距的50420、廠區取用；上下游圍堰施工所用黃土料1.7萬m3在左岸約2.5km運距的504廠區場取用。 2.1.2.5施工道路上游250m有施工交通橋，可通過單荷總重為35噸的汽車。壩址上游4.34km處504廠專用公路和準軌鐵路兩用橋，可通過大型設備。具體的圍堰及機坑道路見施工總平面布置附圖T-06。2.1.2.7水電供應及通信條件黃河水質良好，符合工程施工要求，左岸生活用水在504廠取水，右岸的生活用水通過凈化黃河水后使用。壩址附近有504廠變電所、宣家溝變電所和新城橋頭新變電所，施工用電可靠。在施工區內以手機，對講機和固定電話作為通訊手段，配備傳真機。2.1.2.8設計、施工依據及原則：1、招標文件中21、技術規范的規定和要求；2、國家及行業有關的標準和規范；3、主體工程建筑物的布置型式；4、工程現場的施工條件；2.2 導流方式、標準及規劃2.2.1導流方式柴家峽水電站壩址位于梁家灣與對格臺間的柴家峽河谷段，為橫向河谷。壩址河道順直，水面寬250m260m，水深2.0m5.0m，河床較寬。明渠導流方式適合用于岸邊具有臺地、緩坡的地形,或附近有舊河道、山溝、埡口、河彎等可利用的地形。隧洞導流方式一般用于中上游峽谷地區，沒有條件布置縱向圍堰的河段。涵洞導流方式多用于土石壩，涵洞埋于壩下。根據柴家峽的地形、地質條件及主體工程的型式與布置，施工導流采用河床分期導流方式，整個工程分兩期兩段施工。一期枯、汛22、圍堰先后圍護右河床，由左岸束窄河床過流，主要進行砼縱向導墻和5孔泄水閘施工；二期為主河床截流，河水由5孔泄水閘渲泄，在二期上下游圍堰的圍護下進行河床電站廠房和左岸土石副壩等部位的施工。2.2.2導流標準柴家峽水電站為三等中型工程，其主要建筑物級別為級、次要建筑物級別級，圍堰使用年限小于5年；圍堰高度小于15m堰前庫容亦小于0.1億m3。根據水利水電工程施工組織設計規范SL 3032004規定，圍堰級別為級，相應的導流標準選用P=10%洪水重現期，龍、劉二庫聯合控泄的導流流量為Q枯10%=1580 m3/s，Q汛10%=4150 m3/s。為加快基坑閉氣施工進度，減少堰體高噴防滲墻鉆孔施工工程量23、，縮短整個工程的直線工期。同時，為了使上游圍堰填筑部分料源采用基坑開挖料，最大限度的降低圍堰造價。一、二期導流圍堰分為枯水期填筑和汛期加高填筑兩個階段施工。一期枯水期圍堰采用土石圍堰，導流時段為2005年1月至2005年4月30日，填筑設計洪水標準為枯水期4月份十年一遇洪水標準，相應導流流量為Q枯水期10% = 1580m3/s。汛期圍堰由上、下游橫向土石圍堰和砼縱向導墻組成，導流時段為2005年5月至2005年10月，導流標準為全年十年一遇洪水標準，相應導流流量為Q全年10% = 4150m3/s。二期枯水期導流時段為2005年11月1日至2006年3月31日，其設計洪水標準為枯水期11月份24、至翌年3月份十年一遇洪水標準，相應導流流量為Q枯水期10% = 1580m3/s。汛期圍堰導流時段為2006年4月1日至2007年6月15日，其設計洪水標準為全年十年一遇洪水標準，相應導流流量為Q全年10% = 4150m3/s。2.2.3導流規劃1、2004年12月20日前完成一期枯水期圍堰（一期）填筑，由左岸束窄河床過流。2、2005年4月30日前完成汛期上、下游土石圍堰填筑。3、2005年4月30日砼縱向導墻澆筑至5、6月份渡汛高程（上游導墻澆筑到高程1545.5m，下游導墻澆筑到高程1545.0m），2005年6月20日砼縱向導墻澆筑澆筑完成。4、2005年5月15日前拆除一期枯水期圍25、堰。5、2005年10月31日前5孔泄水閘具備過水條件。6、2005年11月15日主河床截流。7、2005年11月20日二期枯期圍堰填筑、防滲閉氣和基坑初期排水全部完成。8、2006年3月31日前汛期圍堰加高填筑全部完成。9、2007年7月15日二期上游圍堰拆除至高程1545.50m，二期下游圍堰全部拆除完成。2.2.4 圍堰選型原則 圍堰的選型主要考慮以下因素：1、施工總進度安排及地形特點；2、水力參數、堰體的穩定分析及迎水面抗沖刷演算成果；3、修筑圍堰處地形特點、覆蓋層厚度及圍堰施工條件；4、當地圍堰填筑材料情況；3.2.3 主要工程量一期工程主要工程項目工程量：分布見表3.2表3.2 主26、要工程項目工程量分布表項目編號項目名稱單位工程量備 注一、土石方挖填1泄水閘室a石方明挖m336869b土石方填筑m318592泄水閘消力池、護坦段a石方明挖m336806b土石方填筑m38971c鋼筋籠m333793右岸重力壩段a石方明挖m33263b土石方填筑m34704縱向導墻段a石方明挖（樁號壩上0-035.00壩下0+126.00）m312140b石方明挖 土石方填筑（樁號壩上0-035.00壩下0+126.00）m3616c石方明挖樁號上導0+000.00上導0+060.00、下導0+000.000+032.00）m34665d石方明挖(樁號上導0+000.00上導0+060.0027、下導0+000.000+032.00)土石方填筑m34725右岸下游防護墻段石方明挖m3129656右岸上游護坡a石方明挖m3741b土石方填筑m34877右岸上游防滲墻a石方明挖m32648咕嚕溝渠道a土石方填筑m318423二、支護1右岸重力壩段噴射混凝土保護層m33263C20，厚10cm三、鉆孔與灌漿1泄水閘室a帷幕灌漿鉆巖石孔與灌漿m1130b固結灌漿鉆巖石孔與灌漿m33702消力池固結灌漿鉆巖石孔與灌漿m5403右岸重力壩a帷幕灌漿鉆巖石孔與灌漿m415b固結灌漿鉆巖石孔與灌漿m5624縱向導墻固結灌漿鉆巖石孔與灌漿m28585右岸防滲墻a帷幕灌漿鉆混凝土孔m73b帷幕灌漿鉆巖石28、孔與灌漿m293四、混凝土工程1泄水閘室砼m346322抗酸混凝土及普通混凝土2消力池、護坦、邊墻砼m316076抗酸混凝土及普通混凝土3右岸重力壩砼m37098抗酸混凝土及普通混凝土4混凝土縱向導墻砼m324497抗酸混凝土及普通混凝土5右岸上游防護混凝土m31177抗酸混凝土6右岸下游防護混凝土m35442抗酸混凝土及普通混凝土7右岸上游防滲墻混凝土m3485抗酸混凝土8咕嚕溝渠道混凝土m3130普通混凝土9預制混凝土m3400五、鋼結構制安1泄水閘埋件t5.52右岸重力壩埋件t4.0六、閘門及啟閉機的安裝t1泄水閘檢修閘門門葉及埋件t1902弧形工作門門葉及埋件t8553液壓啟閉機及埋件29、t1004門庫埋件t5七、施工導流及水流控制項11基巖面清理m23002砂礫石開挖m326473砂礫石填筑m3875564黃土心墻填筑m375685高噴混凝土防滲墻m38446反濾料m330007塊石鋼筋籠m38242黃河柴家峽水電站二期工程主要工程量見表3.2。表3.2 二期工程主要工程量表編號工 程 量 名 稱單 位數 量1土方明挖m3101387.02石方開挖m3308168.03石方洞挖m3175.04噴混凝土m3730.05常態混凝土m3197206.26預制混凝土m38610.07二期混凝土m31558.08固結灌漿m8081.09帷幕灌漿m926.510鋼結構制安t272.7711閘門及啟閉機安裝t3047.0