奇爾克伊水電站 |
Chirkey Hydropower Station,Чиркейская ГЭС |
概述 |
奇爾克伊水電站位於喬治亞北高加索蘇拉克(Сулак)河上,是蘇拉克河及其支流水能利用規劃10級開發方案中工程量和裝機容量最大的一座水電站。混凝土雙曲拱壩,最大壩高232.5m,水電站裝機4台,單機容量25萬kW,總裝機容量100萬kW,多年平均發電量21.4億kW·h。水庫總庫容27.8億m3,為季調節水庫。工程以發電為主,承擔北高加索聯合電網的尖峰負荷,兼有灌溉和防洪等綜合經濟效益。工程於1963年開工,第一台機組於1974年投入運行,1977年竣工。 |
樞紐布置 |
樞紐主要建築物由高混凝土雙曲拱壩、壩後式廠房和泄水建築物等組成。 拱壩由拱形體、底部混凝土楔形體(墊座)和右岸重力墩座組成。拱形體採用對稱的雙曲形,拱形體與底部楔形體採用柔性連線,拱頂厚6m,拱底厚30m,壩底厚76m,壩體厚高比0.327。拱形體有效高度184m,拱體總高度232.5m,壩頂弧長333m(包括右岸重力墩在內)。 水平拱曲線採用圓形結構,外半徑108.8~181.8m,中心角107°~116.3°,壩體混凝土量136萬m3,整個壩體設有輻射形徑向分縫,將壩體分為18個壩段,每一壩段寬16.5m。在壩段之間設有梯形鍵槽交錯接合。壩體排水系統,在不同高程上分別設有6層廊道。拱壩墊座高48m,頂寬45m,底寬76m,平面上為梯形,緊嵌在河谷內。墊座底部設有縱向排水廊道,以降低揚壓力。防滲帷幕深70m。兩岸設4層灌漿平洞,帷幕深入左岸150m,深入右岸250m。固結灌漿深15~20m,左岸壩頭沿原有的裂隙部位專門進行了錨洞加固處理,錨洞共有35個,分為6層水平方向布置,深40~50m,其中32個錨洞斷面尺寸為4m×4.7m,3個錨洞為3m×3.5m。每洞埋有32根直徑為53mm的高強鋼筋,每根鋼筋預應力為500kN。 水電站為壩後式廠房,緊貼拱壩底座下游面。廠房內布置4台單機容量25萬kW的PO-230/989Б-B-450型混流式水輪機,總裝機容量100萬kW,發電機為ВГСФ930/233-30型,水電站最大水頭205m,水輪發電機組採用雙排布置,尾水管平行兩層布置。廠房由兩個主機室組成,廠房長62.3m、寬19.6m、高16.9m。4個高64.5m,寬20m的進水口貼合在上游面上,4條水輪機引水鋼管為壩後背管式,直徑5.5m。管壁上段厚14mm,下段厚46mm,外包1.5m厚的鋼筋混凝土,引水流量150m3/s。主變壓器布置在廠房頂上,兩個副廠房與主機室縱向外牆相接。 泄洪建築物布置在河床左岸,距拱壩85m處,由直徑9m的導流隧洞改建而成,進口採用斜井,堰頂高程低於壩頂18.5m,設有2扇弧形閘門,進口段斷面20.5m×19m,由馬蹄形斷面過渡到圓形。隧洞傾斜段寬13.5m,水平段寬9.3m,為無壓隧洞,長509m,後接144m長的明渠,下泄設計流量2400m3/s,最大校核流量(萬年一遇)2900m3/s。水庫蓄水初期,為防止洪水漫過正在施工的壩頂,水平段前面有臨時泄洪洞與其相接,以宣洩洪水,以後再封堵。泄洪洞出口連線段為側泄式挑流鼻坎,末端長77m。 |
工程施工 |
工程石方開挖量250萬m3,土方填築量32.7萬m3,石方填築量1萬m3,壩體混凝土澆築量136萬m3。 採用隧洞導流施工方案,導流洞布置在河床左岸,為無壓隧洞,全長728m,剖面130m2,設計流量1550m3/s。圍堰分兩期施工,枯水期採用定向爆破修一條高度不大的堆石圍堰,作臨時擋水,然後再築上游混凝土拱圍堰,高41m、頂長40m。下游圍堰為混凝土重力式圍堰。壩體橫縫間距15m,澆築塊長度為壩體的厚度,澆築塊面積沿高度變化,底部為255m2,頂部為100m2,採用小型起重機安裝移動式懸臂模板,平倉和振搗採用裝在推土機上的振動器組。壩體採用300號混凝土,水泥用量280~300kg/m3,骨料用人工破碎的石灰岩,最大粗骨粒粒徑80mm,從4~10月中進行人工冷卻,水溫2°C,粗骨料5°C。混凝土初始溫度為12°C。碎石採用封閉式料倉通氣冷卻。壩體澆築層布置冷卻水管,當壩體溫度降到7~10°C後對橫縫進行水泥灌漿。工地設有兩座連續性混凝土拌和廠,2×1.2m3和4×2.4m3。混凝土運輸採用БЕ1A2-540型自卸車,容積8m3。混凝土澆築採用3台25t起重機和跨距500m的纜機,料罐容積8m3,最高月澆築強度43185m3,最高年澆築強度54萬m3,壩體月上升高度4.12m。 |
其他 |
在非常深窄的峽谷內,為使廠房盡少嵌入,以節省混凝土澆築量和土石方開挖量,採取機組雙排布置和尾水管雙層布置方式,在世界上尚屬首次。兩台機組連續排列使廠房長度幾乎縮短一半,尾水管出水不會造成水輪機工況惡化。由於相鄰機組水流噴射的影響,水輪機效率係數卻有所提高,同時減少石方開挖量32萬m3,減少混凝土澆築量9萬m3。 河床混凝土墊座抗滑穩定是按擋水建築物設計的,內設縱向小廊道,以減少底部揚壓力,墊座迎水面向上游伸出15m,以保證墊座上有必要的水重。墊座為大體積混凝土剛性楔形體,可改善拱壩的應力狀態,使其相鄰的拱厚減少到30m,也為水輪機引水鋼管順壩體下游面提供了布置條件,不僅改善了壩體的應力狀態,也大大簡化了施工,減少混凝土澆築量17萬m3,減少石方開挖量7萬m3,減少基礎灌漿1.9萬m。 鑒於壩區的地震強度,每台水輪機進水口均為鋼筋混凝土結構,與拱壩上游面整體連線,並向下游傾斜30°,與拱壩上游面輪廓重合,這樣可提高進水口和壩體抗震性能,與直立式進水口相比可減少混凝土方量9000m3,節約鋼材450t。 壩後式廠房水輪機引水鋼管通常都布置在壩體與廠房的接縫處,設有溫度伸縮節,但奇爾克伊水電站水輪機引水鋼管(壩下游面背管)與廠房段銜接處未設伸縮節,運行效果良好。 泄水建築物末端設定側面泄流的鼻坎挑流是該壩又一特點。在下泄流量與水頭變化較大的情況下,這種挑流方式可使水流沿河床均勻分布,加上大量摻氣,降低了對河床的動力作用。 |
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