黃河龍口水利樞紐施工導流與進度控制

趙立民 楊海寧 龐兆金 孫炳全

黃河龍口水利樞紐壩型為混凝土重力壩,壩頂高程900m,最大壩高51m,壩頂全長408m,自左至右劃分為1#～19#共19個壩段,其中5#～9#為電站壩段,11#為隔墩壩段,12#～16#為底孔壩段,17#、18#為表孔溢流壩段。主體工程混凝土總量約90萬m3。

1 施工導流與進度控制

龍口水利樞紐屬二等大(Ⅱ)型工程,主要建筑物為2級,相應的施工臨時建筑物為4級。施工導流擋水建筑物采用土石結構,設計洪水標準為20年一遇洪水。壩體攔洪度汛設計洪水標準為50年一遇洪水。工程施工采用分期導流。

工程于2005年8月獲國家發展和改革委員會核準立項后,建設單位便加緊了前期準備工作,積極推動工程建設,于2006年4月實現了一期截流。由于一期截流時間比原初步設計推遲近5個月,故工程實際實施的施工導流與進度控制較初步設計階段有所區別。

1.1 初步設計階段的施工導流與進度控制

在初步設計階段,導流方案共分兩期。

1.1.1 一期導流

一期導流又分為一期低圍堰和一期高圍堰兩個導流時段。

(1)一期低圍堰導流時段為2005年11月～2006年6月底。導流標準為枯水期(11月～翌年6月)20年一遇洪水,洪峰流量為2316m3/s。河水通過束窄后的左岸河床下泄,相應上、下游堰頂高程分別為868.0m和864.4m,圍堰高度分別為8.0m及4.4m。一期低圍堰導流期間完成右岸11#～19#壩段基坑開挖,澆筑部分壩體、消力池和護坦混凝土,將混凝土縱向圍堰澆筑到871m高程以上。

(2)一期高圍堰導流時段為2006年7月～10月底。導流標準為汛期(7～10月)20年一遇洪水,洪峰流量為5500m3/s,河水通過束窄后的左岸河床下泄,相應上、下游圍堰頂高程分別為871m和866m,圍堰高度分別為11m及6m。上、下游圍堰與混凝土縱向圍堰一起形成右岸一期高圍堰。一期高圍堰導流期間,右岸17#～18#表孔壩段澆筑至872m高程,形成二期導流缺口;11#～16#和19#壩段、混凝土縱向圍堰澆筑至二期截流所需高程875m以上,永久底孔形成,完成消力池和護坦混凝土澆筑。

1.1.2 二期導流

二期導流時段為2006年11月～2008年6月底。導流標準為汛期20年一遇洪水,洪峰流量為5500m3/s,河水從導流缺口及永久底孔下泄。導流缺口設在17#～18#表孔壩段,底高程872m,寬34m;永久底孔尺寸為4.5m×6.5m,共10個,設在12#～16#壩段。相應縱向圍堰頂高程為881m,最大堰高26m;二期上游圍堰頂高程為881m,最大堰高21m;二期下游圍堰頂高程為866m,最大堰高6m。二期導流期間進行左岸1#～10#壩段的施工,同時繼續施工右岸11#～19#壩段。待左岸5#～9#電站壩段基本建成后,2008年10月開始封堵導流缺口。

初步設計階段施工總工期為60個月,其中施工準備期9個月,主體工程施工期39個月,完建工期12個月。主要進度控制點包括:2005年3月開始施工準備,2005年12月一期基坑截流閉氣,2006年11月底二期截流閉氣,2009年3月初(即48個月后)第1臺機組發電,2010年2月底工程竣工。

1.2 調整后的施工導流與進度控制

工程實際于2006年4月實現了一期截流。根據施工的實際情況,施工導流調整為三期。施工導 流平面布置見圖1。

圖1 施工導流平面布置圖

1.2.1 一期導流

一期導流時段為2006年4月～2007年4月中旬。導流標準為汛期20年一遇洪水,洪峰流量為5500m3/s,河水通過束窄后的左岸河床下泄,相應上、下游堰頂高程分別為873 m和866m,圍堰高度分別為13 m及6m。一期導流期間完成右岸11#～19#壩段基坑開挖,17#～18#表孔壩段混凝土澆筑到868m高程,11#～16#、19#壩段澆筑到875m高程以上以形成永久底孔,完成消力池部分混凝土澆筑(一級消力池澆至856m高程、一級消力坎澆至859m高程、二級消力池澆至855.5m高程),護坦和二期縱向圍堰混凝土澆筑完成,為二期截流創造條件。

1.2.2 二期導流

二期導流時段為2007年4月中旬～2009年5月底。導流標準為汛期20年一遇洪水,洪峰流量為5500m3/s,河水從表孔壩段導流缺口(868m高程,寬34m)及10個永久底孔下泄,相應縱向圍堰上游段堰頂高程為881m,最大堰高26m;二期上游圍堰頂高程為881m,最大堰高21m;二期下游圍堰頂高程為866m,最大堰高6m;縱向圍堰下游段堰頂高程為870m,最大堰高15m。二期導流期間進行左岸1#～10#壩段的施工,同時,右岸除17#、18#表孔壩段保持在868m缺口高程以外,11#～16#、19#壩段繼續澆筑,2007年6月底汛期到來之前澆筑到881m高程以上(汛期20年一遇上游水位879.47 m),以滿足右岸壩段擋水要求。待左岸5#～9#電站壩段基本建成后,2008年10月開始封堵導流缺口。

1.2.3 三期導流(消力池后期施工導流)

三期導流是機組發電后利用枯水期澆筑右岸消力池剩余部分的混凝土,導流時段為2010年 3月～5月中。導流標準為萬家寨水電站6臺機滿發時的下泄量1806m3/s,相應下游圍堰頂高程為864m,最大堰高4m。三期導流期間,利用5臺機組和排沙洞過流,上游關閉底孔閘門和表孔閘門,下游在消力池末端新修土石圍堰和二期混凝土縱向圍堰下游段擋水,完成右岸消力池剩余部分的混凝土澆筑。

工程于2006年4月實現一期基坑圍堰閉氣,主體工程施工期從2006年5月初至2009年6月中旬第1臺和第2臺機組同時發電,歷時37.5個月;2010年6月底工程竣工。

1.3 施工導流與進度控制分析

施工導流設計是水利水電工程施工組織設計的中心環節,也是編制施工總進度計劃的主要依據。正確選擇施工導流方案,對降低工程造價、提高工程質量和施工安全、以及縮短工期都有重大影響。

龍口水利樞紐工程實際于2005年8月核準立項后開始施工準備,由于開工時間的調整,影響到了一期截流和二期截流的時間。分析整個工程施工進度計劃可以看出,二期截流的時間是影響電站發電工期的關鍵。為了實現電站盡早建成并發揮發電效益,需要對原設計的施工導流和施工進度加以調整。

1.3.1 一期截流時間調整

一期截流時間由原設計的2005年11月調整為2006年4月,從圍堰截流至汛期到來(7月初)僅3個月,一期導流方案由原設計的一期低、高圍堰改變為一次性高土石圍堰導流。

1.3.2 二期截流時間調整

原設計二期截流安排在2006年11月份,由于一期截流時間的推遲,11月份前一期基坑內的擋水和過水建筑物不能達到原設計的形象。為實現2007年汛前(6月底前)二期截流,使電站提早發揮效益,采取了如下措施:(1)降低導流缺口底高程以降低一期基坑壩體混凝土澆筑強度;(2)部分消力池混凝土安排到后期澆筑以減少一期基坑混凝土澆筑量。通過以上措施,二期截流的時間最終確定在2007年4月,并在6月底汛期到來前完成二期圍堰的施工,具備擋水度汛條件。

1.3.3 導流缺口底高程降低

導流缺口底高程由872m降至868m,對應導流流量5500m3/s,二期導流上游水位由881.65m降至879.47 m。缺口底高程降低了4m,堰前水位降低了2.18m。由此需在導流缺口前設置臨時封堵閘門供后期封堵導流缺口時擋水用。

1.3.4 二期截流(2007年4月)前工程形象調整

右岸17#～18#表孔壩段澆筑高程由872m降至868m,消力池由全部完工調整為僅澆筑底部1層(一級消力池澆至856m高程、一級消力坎澆至859m高程、二級消力池澆至855.5m高程);汛前11#～16#和19#壩段澆筑高程由883 m降至881m。

1.3.5 表孔壩段導流缺口封堵日期調整

封堵時間由2008年10～12月調整為2008年汛后～2009年5月,缺口高度由28m增大到32m。

1.3.6 底孔弧形閘門安裝日期調整

由原設計的在一期導流期間安裝,調整為二期導流期間的汛后安裝。利用底孔進口2孔檢修閘門和下游修筑臨時圍堰擋水,每次安裝2孔,共分5次來完成全部10孔弧門的安裝。

1.3.7 機組發電日期調整

原設計2009年3月初第1臺機組發電,調整后,2009年3月第1臺機組完成安裝,此時導流缺口尚未全部封堵,不具備擋水發電的條件。6月第2臺機組完成安裝,此時各壩段混凝土澆筑到壩頂高程,閘門安裝調試完畢,具備擋水發電條件,第1、2臺機組同時發電。

1.3.8 消力池混凝土施工日期調整

原設計在一期導流期間完成消力池全部混凝土澆筑。調整后,一期導流期間僅澆筑消力池下層混凝土,剩余上層混凝土安排在三期導流期間完成澆筑。

可以看出,在實際開工時間與一期截流時間推后的情況下,通過采取以上措施調整施工導流方案和施工進度計劃后,從一期截流到工程竣工實際施工工期為50個月(初步設計階段為51個月),基本實現了按期發電的目標。

2 結 語

受工程批準立項時間的影響,水利水電工程實際開工時間往往與設計開工時間有差異。而施工導流設計是水利水電工程施工組織設計的中心環節,也是編制施工總進度計劃的主要依據。本文根據龍口水利樞紐工程實際情況,將施工進度計劃與施工導流方案密切結合起來,通過采取多種措施加以調整,確保了工程發電工期,取得了巨大的效益,對類似工程項目可起到一定的借鑒作用。