卡里巴水電站資料

1、卡里巴水電站 Kariba Hydropower Station 概述卡里巴水電站位于非洲贊比亞和津巴布韋兩國交界的贊比西(Zambezi)河中游卡里巴峽谷內(nèi)，距索爾希伯里290km，工程目的主要是發(fā)電。大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高128m，水庫總庫容1840億m3，是世界上蓄水量最大的水庫之一。電站裝機(jī)容量150萬kW，年發(fā)電量達(dá)80億kW·h。工程分兩期施工，右岸(津巴布韋)一期工程裝機(jī)60萬kW，年發(fā)電量35億kW·h，于1955年開工，1959年6月大壩主體工程竣工；1959年12月28日第一臺機(jī)組開始發(fā)電，1960年5月17日正式運(yùn)行，1963年一期工程竣工；左

2、岸(贊比亞)二期工程目前裝機(jī)90萬kW，1970年12月開工，1976年投入試運(yùn)行。另外還準(zhǔn)備提高現(xiàn)有設(shè)備的功率并安裝新的機(jī)組，電站總裝機(jī)容量可能增至195.0萬kW。贊比西河穿過廣闊的平原，然后進(jìn)入卡里巴峽谷。峽谷全長26km。兩岸高出水面183488m，河岸邊坡陡度在30°40°，河谷較寬，但仍可修建拱壩。深水河槽靠近右岸，左岸有一處92m寬的巖石階地，枯水期露出水面。壩址區(qū)系由前寒武紀(jì)巖石組成。整個(gè)河床、左岸及右岸下部三分之二高度以下均為變質(zhì)黑云母片麻巖，表面有灰色與白色相間條紋，葉理呈現(xiàn)折曲。河床中巖石露頭質(zhì)地堅(jiān)硬，有細(xì)裂隙，兩岸巖石侵蝕深度達(dá)4.56m，易受風(fēng)化。

3、右岸上部為堅(jiān)硬的褐色石英巖，裂隙發(fā)育，夾有風(fēng)化的黑云母片麻巖侵入體，偉晶花崗巖呈脈狀出現(xiàn)。片麻巖中幾乎全是黑云母透鏡體，由于分布不廣，對地下工程不致有重大影響。壩址區(qū)雖然無大斷層存在，但有一處破碎帶與峽谷近似平行，對于電站廠房的西北角、閘門室和調(diào)壓室有一定影響。工程位于穩(wěn)定地區(qū)，不屬于地震區(qū)。壩址以上控制流域面積66.3萬km2，多年平均徑流量約460億m3，多年平均流量1444m3/s，最小流量227m3/s，最大流量16142m3/s(1958年)。水庫最低水位476m，正常蓄水位485m，非常洪水位490m。水庫長274km，平均寬19km，最大水深157m，面積達(dá)5180km2，調(diào)節(jié)庫

4、容達(dá)690億m3。樞紐布置樞紐包括：混凝土雙曲拱壩、地下電站廠房、溢洪道等。工程分兩期建設(shè)，第一期工程包括大壩、河床工程及右岸地下廠房，第二期工程則為左岸地下廠房及相應(yīng)設(shè)施。拱壩高128m，壩頂長617m，頂寬13m，最大底寬24m，長高比接近5，開創(chuàng)了在寬河谷中修建高拱壩的先例。壩體在正常蓄水位以下27.5m處設(shè)置了6個(gè)用直升閘門控制的泄洪孔口，孔口尺寸為9.1m×9.46m(寬×高)，總泄流量為9500m3/s，每孔流量1580m3/s，單寬流量176m3/s，水舌拋射距離85m，下游護(hù)坦長35m。采用中孔泄洪方式，沖刷坑遠(yuǎn)離壩腳，下游河谷不用采取保護(hù)措施。但運(yùn)用10余

5、年后，沖刷坑深達(dá)60m；上游坑緣離壩腳僅40m，預(yù)計(jì)還將沖深，不得不在坑內(nèi)填預(yù)應(yīng)力混凝土。右岸地下廠房安裝6臺水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)為混流式，平均水頭94.5m，引用流量125m3/s。交流發(fā)電機(jī)額定容量10萬kW，轉(zhuǎn)速167r/min，出線電壓18kV。每2臺機(jī)組聯(lián)接3臺單相18/330kV變壓器，變壓器容量為8萬kVA。地下主廠房長143m、寬23m、高40m。變壓器室與主廠房平行布置，長163m、寬17m、高18m。6個(gè)進(jìn)水口分設(shè)在3個(gè)高程，矩形斷面，尺寸為6.1m×4.9m，在進(jìn)口上游處安裝弧形閘門，緊靠每扇門的上游門槽安放疊梁閘門。1、2、5、6號機(jī)組進(jìn)水口在最低水位以下15

6、m(460m高程)，3、4號機(jī)組進(jìn)水口在445m高程，低高程處(418m)的2個(gè)臨時(shí)進(jìn)水口在水庫蓄水1年后開始使用，以便在1、2號機(jī)組安裝完畢以后投入運(yùn)行，當(dāng)永久進(jìn)水口建成后，就封堵臨時(shí)進(jìn)水口。6個(gè)進(jìn)水口分別供給6條垂直壓力管道，管道上段直徑6.1m，不襯砌；在418m高程以下直徑減至5.2m，鋼板襯砌最大厚度32mm。機(jī)組出水通過6個(gè)閘門室在3個(gè)調(diào)壓室底部合二為一。調(diào)壓室高51.5m，直徑19.2m，圓形拱頂。水流經(jīng)3條尾水隧洞泄出，斷面尺寸為10.5m×7.6m(高×寬)，長300m，在有壓條件下運(yùn)行，3號隧洞兼作部分施工導(dǎo)流，隧洞出口處設(shè)疊梁閘門槽，除此在河中還設(shè)導(dǎo)流

7、墻，以免泄洪洪水沖刷集中在尾水隧洞出口處。除主廠房和變壓器室之外，地下工程還有13條深度不同的豎井和29條廊道。第二期地下廠房位于左岸，裝機(jī)90萬kW。水輪機(jī)為豎軸混流式，最大凈水頭104m，平均水頭92m，額定流量186.79m3/s，轉(zhuǎn)輪直徑5.05m。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速136.4r/min，最大連續(xù)出力15萬kW，功率因數(shù)0.9，出線電壓18kV，轉(zhuǎn)子直徑9.428m。每臺機(jī)組聯(lián)接1臺變壓器，變壓器容量為16.7萬kVA。主機(jī)室長130m、寬124m、高48m，變壓器室布置在地面階地上。4個(gè)進(jìn)水口斷面尺寸為12m×15m(寬×高)，設(shè)有直升閘門，分別供給4條長250m、直徑6

8、.75m的壓力鋼管。機(jī)組出水通過4條長131m、9.0m等直徑的尾水隧洞泄出。工程施工3.1施工導(dǎo)流贊比西河每年前6個(gè)月為汛期，后6個(gè)月為枯水季，該河的枯水季、枯水流量比較有規(guī)律，河谷底部很不對稱，據(jù)此選用分期圍堰的導(dǎo)流方式。其施工導(dǎo)流程序如下：1956年枯水季，在左岸階地上修建左岸圍堰，河水沿右岸深槽過流。左岸圍堰只有遇到特大洪水時(shí)才允許過流。1957年初的洪水季內(nèi)，在左岸圍堰內(nèi)完成5個(gè)壩段的基礎(chǔ)工程，并在這幾個(gè)壩段內(nèi)建4個(gè)底孔以供1957年枯水季導(dǎo)流。在左岸圍堰施工的同時(shí)，進(jìn)行底孔上下游明渠的開挖。此外，在右岸較低高程上修建了一個(gè)斷面積為102m2(12.2m高×9.15m寬)的

9、導(dǎo)流隧洞，為截流創(chuàng)造條件。在1957年枯水季內(nèi)完成下述工作：在主河道中修建下游堆石圍堰；爆破拆除左岸圍堰和在靜水中修建第二期拱圍堰。1958年初汛期，在二期圓形圍堰內(nèi)將主河道壩體的混凝土澆筑到兩岸已修建壩段的高程。1958年末枯水季，封堵導(dǎo)流底孔和導(dǎo)流隧洞。在1958年11月，大壩尚未達(dá)到設(shè)計(jì)高程的情況下，水庫開始蓄水。3.2圍堰施工在工程分期施工導(dǎo)流中，左岸采用了拱圍堰，河床采用圓形圍堰擋水，這使壩體得以快速施工，且很經(jīng)濟(jì)。左岸拱圍堰高18m，半徑180m，頂長288m，長高比高達(dá)16，厚僅1.8m。沿圍堰內(nèi)外弧面均配有少量鋼筋，還加密了拱冠梁內(nèi)弧面底下的垂直鋼筋，并使鋼筋和基巖相連結(jié)，以便

10、保證圍堰的穩(wěn)定性。中央拱段在堰頂設(shè)置1排可單向傾倒的小拱門，并將堰體加厚到2.4m。當(dāng)圍堰內(nèi)水位高，出現(xiàn)逆向壓力后，小拱門即傾倒，向外泄流。1955年枯水季內(nèi)，清除左岸圍堰基礎(chǔ)部位覆蓋層，進(jìn)行拱圍堰的基礎(chǔ)開挖，開挖深度為4.56m，開挖部分用壓漿混凝土回填度汛，共完成石方開挖3440m3，壓漿混凝土3050m3。1956年汛期完成少量的開挖和混凝土澆筑工作。1956年下半年完成圍堰基礎(chǔ)其余部分的石方開挖工作(2300m3)后，在9月1日11月15日，完成了7640m3的混凝土澆筑。混凝土澆筑塊的長度為14.3m，澆筑層高3.6m，澆筑采用帶有垂直金屬鑲頭的木模板，澆筑后采用大型風(fēng)動(dòng)振搗器搗實(shí)。

11、混凝土澆筑完畢2個(gè)月后僅用4d時(shí)間完成了拱體接縫灌漿工作。圍堰基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)單排帷幕，灌漿孔共118個(gè)，孔深3m，平均吸漿率為110kg/m。1957年1月21日左岸圍堰施工完畢。贊比西河1957年3月的洪峰歷時(shí)很長，圍堰淹沒達(dá)5星期之久，堰頂最大溢流水深約3m，洪峰流量達(dá)到8500m3/s。當(dāng)洪水退卻時(shí)，堰頂預(yù)留小拱門自行翻倒過流，所以圍堰沒受任何損害，基坑于1957年4月18日再度排干。為使壩體底孔過流，在左岸拱圍堰上下游段各炸開一個(gè)寬度約45m和76m的缺口，1957年7月6日順利完成圍堰拆除。1957年枯水季，用15萬t碎石形成的下游堆石圍堰?高45m、半徑115m的第二期圓形拱圍堰，下部堰

12、體為2排鋼板樁，在鋼板樁之間填了壓漿混凝土，上部堰體則為混凝土結(jié)構(gòu)。這種拱圍堰是在電站施工中首次采用并獲得了成功。3.3混凝土施工大壩澆筑混凝土107萬m3，一期地下廠房澆筑混凝土13.5萬m3。大壩混凝土澆筑層厚為2.25m，每層平均體積約750m3。大部分壩體澆筑塊的平均速度為0.27m/d，最快速度0.32m/d；對于加快澆筑的區(qū)域，平均速度為0.52m/d，最快速度為0.70m/d。為使大壩混凝土加速散熱，以便提前進(jìn)行接縫灌漿，加速封拱，提前蓄水，對70萬m3混凝土進(jìn)行了人工冷卻。冷卻方法主要是在每一澆筑層布置蛇形鋼管，使冷卻水在封閉回路中循環(huán)。管外徑27mm，厚0.91mm，水平面上各管間距為1.7m，垂直方向上為2.25m。其次是預(yù)冷骨料，使混凝土入倉溫度達(dá)到10。結(jié)果，位于上部一半高度以上的拱，在封縫時(shí)冷卻到19，而對基礎(chǔ)部分的拱，則慢速澆筑，所以很容易達(dá)到溫控要求。3.4地下建筑物施工對于第一期工程：主機(jī)間和變壓器室都是拱頂首先開挖，再向下開挖主體部分；大部分豎井都是先挖導(dǎo)洞，然后自上而下進(jìn)行擴(kuò)挖。調(diào)壓室拱頂在主體工程開挖前分段開挖。豎井和邊墻混凝土施工采用滑動(dòng)模板，效果良好?？傞_挖量為：壩基及引水渠438萬m3；導(dǎo)流隧洞、地下廠房52萬m3；進(jìn)水口閘門操作平臺及開關(guān)站35.3萬m3。3.5基礎(chǔ)處理基礎(chǔ)處理主要是進(jìn)行固結(jié)與帷幕灌漿，