2.5 左岸工程简介
2.5.1 土建工程分标
锦屏一级水电站土建工程主要分为导流洞标(CⅠ标)、高程1885.00m以上开挖标(CⅡ标)、大坝标(CⅢ标,分为大坝左岸工程标和大坝右岸工程标)、引水发电系统及泄洪洞标(CⅣ标)和左岸基础处理标(CⅤ标)五个大标。此外,还有砂石加工系统,大坝上下游围堰工程、机电安装、坝区边坡安全监测、系统供水、供电工程等独立成标。
左岸高程1885.00m以上开挖标(CⅡ标)、大坝左岸工程标(CⅢ标)由中国水利水电第七工程局有限公司独立中标承建,左岸基础处理工程(CⅤ标)由以中国水利水电第七工程局有限公司为责任方的联合体中标承建,联合体其他成员为中国水利水电第十四工程局有限公司。书中左岸工程即指的是左岸高程1885.00m以上开挖标(CⅡ标)、大坝左岸工程标(CⅢ标)、左岸基础处理标(CⅤ标)三个标段的主要项目内容。
2.5.2 左岸工程主要内容
2.5.2.1 左岸高程1885.00m以上开挖标(CⅡ标)
主要项目包括:左岸缆机平台高程1960.00m以上边坡及平台开挖、临时和永久支护、混凝土浇筑、边坡截排水系统施工;高程1885.00~1960.00m上左坝肩土石方开挖、临时和永久支护、混凝土、截排水系统施工,高程1883.00m抗剪洞、高程1860.00m抗剪洞、高程1860.00m抗剪洞施工通道、3号固结灌浆廊道、上坝交通洞工程等地下工程以及施工期的安全监测等。
2.5.2.2 大坝左岸工程标(CⅢ标)
大坝左岸工程是水电站枢纽的主要工程内容,内容多,工程量庞大,项目繁多,包括:
(1)大坝坝基开挖及支护工程,包括高程1885.00~1730.00m垫座及左坝肩以及高程1730.00m以下大坝基坑开挖与支护工程。
(2)左岸垫座工程,包括垫座建基面缺陷处理、清基、钢筋制安、混凝土浇筑及温控、灌浆、排水孔等。
(3)1~13号坝段大坝工程。大坝以13号和14号坝段间横缝(13号横缝)为分标界线,大坝左岸工程完成该横缝以左1~13号坝段大坝工程全部工作内容。14号坝段为初期先浇块,13号和14号坝段间缝面灌浆管路、止水及止浆片以及模板、键槽等由先浇块实施。
(4)水垫塘及二道坝工程。包括水垫塘、二道坝工程[坝趾至(坝)0+161.5溢流中心线以左水垫塘工程以及(坝)0+161.5至(坝)0+460的水垫塘及二道坝工程]全部工作内容,包括开挖及支护、建基面处理、钢筋制安、混凝土浇筑及温控、灌浆、排水孔等。
(5)水垫塘、二道坝及大坝基础处理工程。大坝基础处理工程包括:①大坝左岸建基面基础处理工程;②左岸防渗及排水工程;③左岸煌斑岩脉及其以外、高程1601.00m以上的帷幕灌浆工程;④左岸高程约1601.00m帷幕灌浆洞及其帷幕灌浆工程。
(6)水垫塘、二道坝两岸雾化区边坡处理工程。上游水垫塘及二道坝左岸全部、右岸(坝)0+161.5~(坝)0+400高程1650.00m以上的边坡开挖及支护工程,主要工作内容包括清坡、支护、钢筋制安、混凝土浇筑、排水孔等。
(7)导流洞及导流底孔封堵工程。包括左岸导流洞堵头封堵工程和1号、2号导流底孔封堵工程,主要工作内容包括进口封堵闸门下闸、止水排水、结合面处理、钢筋制安、混凝土浇筑及温控、灌浆等。
(8)金属结构工程。包括:1号和2号导流底孔、1号放空底孔、1号和2号深孔的金属结构安装工程(含现地电气控制柜和电气接线);1号放空底孔、1号和2号深孔钢衬制安工程;1号放空底孔启闭机房桥机及轨道安装;1号和2号表孔一期埋件;1号和2号导流底孔下闸封堵和闸门、启闭机的拆卸;左岸导流洞闸门门叶和启闭机安装、封堵门下闸等。
(9)机电与暖通工程。包括:1~2号深孔和1号放空底孔弧型工作门水封充、排水气管路系统安装和埋设;1~13号坝段(坝顶、坝面、坝体及坝前底板)建筑物的电气预埋件和接地装置的安装埋设;1号和2号表孔油泵房、1~2号深孔启闭机房、1号放空底孔启闭机房等的暖通空调系统的预埋件安装埋设。
(10)安全监测。
(11)其他项目。包括:左岸高程1885.00m布置辅助供料线、现场施工临时设施、三滩沟渣场及沟水处理二期工程、下游围堰桥和解放沟高线桥的拆除、棉纱沟拌和系统建安与运行、左岸高线新增拌和系统建安运行等。
(12)合同主要工程量:
2.5.2.3 左岸基础处理标工程(CⅤ标)
主要项目包括:①抗力体固结灌浆、f5断层和煌斑岩脉加密灌浆;②深部f5断层混凝土置换网格;③煌斑岩脉混凝土置换网格、防渗斜井混凝土置换处理;④左岸传力洞工程;⑤左岸帷幕灌浆洞和帷幕灌浆;⑥左岸坝基及抗力体排水洞、排水孔幕;⑦局部固结灌浆等项目;⑧辅助洞室工程等。
工作内容包括:洞群开挖,混凝土衬砌、回填,抗力体固结灌浆,山体帷幕灌浆,平洞衬砌后的回填灌浆和固结灌浆,混凝土网格内的加密灌浆,平洞混凝土回填后的回填灌浆,左岸各层排水洞之间的排水孔以及抗力体固结灌浆及f5断层,煌斑岩脉加密灌浆(不包括建基面的固结灌浆)工程以及灌浆影响区变形监测、结构应力监测、相关渗压监测等项目。
合同主要工程量如下:
2.5.3 工程施工特点
锦屏一级水电站作为世界级工程,工程特点鲜明。就施工角度而言,具有开挖边坡高,基础处理量巨大,坝体结构复杂,温控要求严格,施工组织难度大的特点。
(1)关于施工布置。坝址区附近地形狭窄,可供布置施工场地极其有限,施工布置难度大。除坝址附近谷坡底部、冲沟出口的沿江两岸有零星的小块缓坡地带外,主要场地集中在高程2000.00m以上坝址右岸上游的洋房沟、兰坝乡、下游的大坪、左岸上游的三滩沟和下游的印把子沟。由此造成施工营地和各主要辅助企业距离工程现场远且分散,现场临时设施布置也受到较大制约。施工单位与监理单位、设计单位相距较远,沟通不便。
电站对外辅助交通道路在雨季经常滚石、塌方,极易造成进场交通临时性中断。
(2)左岸高边坡施工。坝址区为典型的深切V形峡谷,工程区悬崖峭壁林立,危岩遍布。自然边坡相对高差达1500~1700m,整个坝基开挖形成540m的人工高边坡,施工期高边坡稳定问题非常突出。
左岸抗力体部位分布有f42-9断层、煌斑岩脉(X)、近SN向系列陡倾角深部裂缝,形成了范围较大的变形拉裂岩体区域,加上高地应力问题、深部卸荷裂隙问题、泄洪雾化对边坡的影响问题,使得高边坡及其地质缺陷处理,高边坡及危岩的稳定问题、支护处理设计及施工问题等成为左岸工程施工的重大技术问题。
(3)左岸抗力体地质缺陷处理。大坝左岸抗力体存在f5、f8、f42-9较大规模断层、煌斑岩脉、深部拉裂缝和低波速岩体等地质缺陷,抗力体岩体变形模量不能满足拱坝的变形和稳定性要求,为使拱坝基础满足强度、变形稳定及渗透稳定的要求,保证拱坝的整体稳定性,设计采取了抗力体固结灌浆及f5断层、煌斑岩脉混凝土网格置换的处理方案。
f5断层、煌斑岩脉(X)距离大坝左拱端较近,且与拱端推力方向大角度相交,影响拱端的变形稳定。普通水泥灌浆难以提高其物理力学指标,因而采取了混凝土网格局部置换并对其加密灌浆的方案。置换网格开挖沿煌斑岩脉(X)及f5断层追踪开挖,围岩均为Ⅳ类、Ⅴ类围岩,地质条件复杂,洞室稳定性较差,施工安全及围岩稳定问题突出。
左岸抗力体高程1635.00~1885.00m存在有大量的波速较低的Ⅲ2级、Ⅳ2级岩体,该岩体普遍松弛张开,变形模量低,抗变形能力弱,是造成锦屏一级拱坝两岸变形不对称的主要因素。为加强地基刚度,提高地基抗变形能力,采取了包括表面开挖加固、垫座置换、深层抗力体固结灌浆、f5断层及煌斑岩脉加密固结灌浆、局部固结灌浆等综合处理措施。
左岸基础处理洞室分布于建基面及以内50~200m,顺河80~200m的范围,在高程1885.00~1670.00m范围内分为五层布置,洞室分布密集,洞中开洞,洞井交错,形成密集的地下洞室群,岩体挖空率高(采空率平面投影高达50%)。抗力体固结灌浆总量近70万m,且灌浆钻孔深度最大达到60m,钻孔、灌浆的施工难度极大。
(4)设置左岸垫座。左岸边坡高程1820.00~1900.00m以下为大理岩,以上为砂板岩;整个边坡岩性差异很大,表现极不均一。河谷两岸地质地形条件的差异使得拱坝形体不对称,因而产生的应力、位移不对称;为改善左岸高程1730.00m以上拱坝基础岩体刚度,减小左拱端压缩变形,将高程1885.00~1730.00m拱肩槽扩大开挖用混凝土置换,形成拱肩垫座,以改善坝肩基础岩体刚度,减小左拱端压缩变形。左岸垫座的设置是本工程区别于已建和在建的同类工程的特色之一。
(5)大坝施工程序复杂、快速施工需求强烈。锦屏拱坝施工历时4年多,混凝土浇筑量大,浇筑强度高,浇筑块数以千计,坝基基础处理、坝体混凝土浇筑、坝体接缝灌浆、孔洞部位施工及金属结构制安之间的关系错综复杂,造成了各工种、工序在平立面上交叉作业,施工干扰大,施工程序复杂。
大坝工程位于锦屏一级水电站进度计划的关键线路上,控制工程进度的环节很多,尤其是孔洞等特殊部位施工、金属结构制作安装、缆机协调使用、大坝快速、均衡浇筑上升、混凝土温度控制、大坝横缝接缝灌浆等工作,均制约着施工进度。
受坝基开挖滞后影响,大坝混凝土施工工期较计划开工日期滞后了8个多月,并且由于前期阶段骨料引起的混凝土供应问题、缆机浇筑垫座造成排仓冲突问题,造成在2009年10月大坝混凝土开浇以后至2010年9月期间,大坝的进度不但没有按照年度计划赶抢回部分工期,而且工期滞后还在进一步加大。为了实现工程建设总目标,按期使工程投产,必须突破常规方法,采取更加先进的措施,加快大坝施工进度。相对其他工程,大坝快速施工的需求更加强烈。
(6)混凝土浇筑与温度、质量控制。混凝土高拱坝的温控防裂问题,尤其是浇筑块长度超过60m的混凝土防裂问题是一个至今没有完全解决的复杂技术问题。
锦屏一级水电站双曲拱坝高坝顶宽16m,拱冠梁最大底宽63m,且大部分坝段坐落在陡坡基础上,容易产生应力集中;坝体设置25条横缝,26个浇筑坝段,最大浇筑块尺寸约25m×65m,包括下游贴角最大浇筑仓面面积约1800m2,温度应力大,高应力区分布范围广;300m库水深度,存在200m左右的低温水层,相应的封拱温度较低,对混凝土温度控制要求十分严格;同时,混凝土砂岩骨料线膨胀系数大,自生体积变形呈收缩型,对温控防裂不利。作为第一座坝高300m级的高拱坝,大坝混凝土浇筑施工工艺、温控防裂措施和质量控制都将要求是世界级水平,需要在借鉴同类工程经验的基础上,结合锦屏工程自身的特点,进行开创性的工作。