石門坎水電站位于四川省甘孜州九龍縣烏拉溪鄉九龍河石門坎處。海拔高程1746m。九龍河系雅礱江支流中游段。電站壩址在九江公路73km附近,上距九龍縣城約73km,下距瀘沽車站約160km。
該電站系低壩引水徑流式電站,發電水頭53m,引水流量3×5.91m3/s,總裝機容量3×2500(kW)。
1989年5月,經過激烈的投標競爭,我公司取得了該電站施工總承包任務。工程于1989年8月1日正式開工,于1991年10月底一次試車運行成功。
1 施工環境
1.1 交通條件
對外主要由公路汽車進入施工現場,工地下游經九江路(新修路,雨季不能考慮)至冕寧縣,距成昆鐵路瀘沽站160km,為本電站主要對外運輸線路。部分物資則需從成都經雅安、康定、九龍等地運至工地,全長700km。
場內主要借助九江公路約1km為場內公路的一部分。
1.2 原設計主要建筑物及地質條件
1.2.1 首部建筑物
由開敞式雙孔進水閘、雙孔沖沙閘、擋水壩工程組成。工程均置于第四系沙卵石層上。
1.2.2 引水樞紐建筑物
明渠:沿九龍河右岸布置,置于第四系沙卵石層和崩坡積層上。
隧洞:3m×3m城門洞形,前接明渠,后連前池工程,圍巖為完整的花崗巖,洞長105m。
沉沙池:梯形斷面,底寬9m,長90m,邊坡1∶0.3。置于第四系大塊石崩積層上,架空嚴重。沉沙池底設寬1.0m、高1.2m矩形斷面沖沙槽,沖沙槽外為漿砌條石重力槽。
壓力前池:矩形斷面,長56.1m,寬10.5m,高7.5m,位于第四系崩坡積層上。
壓力管道:管道設兩根,其中前期施工一根,直徑為2.2m;另予留一根管道作增機用。管道沿線覆蓋層厚度約1m左右,鎮支墩均置于基巖上。
1.2.3 廠區建筑物
主廠房:長34.5m,寬12.5m,高17.0m。覆蓋層厚9~15m,廠房置于花崗巖基巖上。
副廠房:長15.2m,寬7.48m,高13.8m。
變電場及升壓站:覆蓋層厚7~8m,基礎置于覆蓋層上。
2 優化設計
2.1 方案的提出和確定
1989年4~5月,招標過程及中標以后,我公司從招標圖紙和實地查勘中發現:
(1)取水口位置存在兩個問題,一是地形條件對取水門前清不利;二是基礎為沙卵石覆蓋層等問題。
(2)沖沙閘水流直接沖刷前段引水暗渠基礎,將直接威脅該段暗渠的運行安全。
(3)進水口的暗渠基礎處于河床覆蓋層上未作任何處理,而且被常年洪水淹沒,基礎不穩,運行不安全。
(4)部分明渠和沉沙池建于崩坍堆積體上,基礎架空嚴重,開挖邊坡不穩定,施工必然會造成大填方和大挖方,不但施工困難,而且投資會增加很多。
(5)根據地質圖,石門坎地區基巖為花崗巖,堅硬完整,前池管道基巖出露,并高出建基面。
以此為依據,會同原設計單位多次商討,確定進行優化設計。
1989年8月,甘孜州水電局設計隊和成都水利水電建設工程公司聯合進行的優化設計上報州計經委、水電局審查,同年9月15日州計經委、水電局聯合下文以州水電基(89)第128號文批復同意優化設計方案。
2.2 優化方案的要點
(1)進水口位置上移70m至地形條件較好位置,整體置于開挖后花崗巖基巖上。
(2)改暗渠、明渠為全隧洞引水,洞線沿九龍河右岸,圍巖為完整堅硬的花崗巖,改混凝土襯砌為噴混凝土施工。
(3)取消沉沙池,設置截沙槽。
(4)改一大一小兩根鋼管供水為一根鋼管聯合供水。
3 施 工
3.1 主要方法
本工程主要以人力施工為主,配以適量的機具作業。一般石方均采用人工風鉆打眼、放炮。
(1)土石方開挖采用0.6m3挖掘機,1.6m3裝載機輔以人力開挖,自卸汽車運棄廢渣,遇大孤石及石方采用爆破作業。
(2)隧洞開挖采用光面爆破不偶合間斷裝藥實施,成形規矩。
(3)混凝土工程采用0.35m3攪拌機,配以人力膠輪車運輸,人工平倉振搗。
3.2 施工中發現問題及設計修改
(1)在一期圍堰開挖時發現建基面存在較厚沙層,我公司派專人去康定匯報請示,后將分離式沖沙閘改為整體式沖沙閘,由業主委托電力工業部成都院進行設計。
(2)前池開挖過程中,發現基巖面與原提供的地質圖不符,我公司經補充勘探后確認,基巖面低于原設計高程,進行修改設計。
4 效 果
(1)優化設計方案的實施,將隨時受洪水、山體崩坍威脅的明、暗渠改為隧洞,保證了引水系統運行安全,減少了運行管理的難度。
(2)進水口位置的改動,使石門坎水電站運行中的進水口門前清達到了預期效果。
(3)運用成勘院的科研成果——截沙槽用于電站,取消了沉沙池,節省了大筆投資。
(4)隧洞開挖采用光面爆破,半孔率達90,成洞質量效果顯著。
總體而言,電站施工質量在1996年的整體最終驗收中,評定為優良,其中的優化設計工作為工程質量優良打下了基礎。工程自1991年運行至今,一切正常。
5 結 語
在石門坎水電站工程招標投標及施工過程中,我公司充分發揮了設計院的總體優勢,從設計優化到施工中發現問題,立即向建設單位反映和建議,既不影響施工,又保證了質量和進度。實踐證明,施工工程中充分利用設計院的技術優勢,有利于保證工程質量、加快進度、節約投資。