标题：克拉斯诺雅尔斯克水电站
克拉斯诺雅尔斯克水电站
概　述水电站装机12台，单机容量50万kW，总装机600万kW，年平均发电量204亿kW·h。设有2000t级斜面升船机。工程具有发电、航运和供水等综合经济效益。工程于1955年开工，1963年3月截流，1967年第一台机组发电，1972年全部工程建成。  坝址以上控制流域面积28.8万平方公里 ，多年平均流量2790立方米 /秒，最大实测流量29800立方米 /秒，最小实测流量300立方米 /秒。水库正常蓄水位高程243m。流域气候属大陆性气候，坝区年平均气温-4℃，1月平均气温-20℃，7月平均气温18.8℃。实测最低气温为-53℃，7月最高气温达37℃，年平均降水量约400mm。坝址河谷狭窄，两岸陡峭，水面宽750m。河床和两岸岸坡为中粒和细粒花岗岩。河床卵砾石层厚1～5m。设计地震烈度为7度。右岸坝段有一条构造带，还有倾向下游15°～17°的裂隙和厚达2m的破碎带。枢纽布置克拉斯诺雅尔斯克水利枢纽的主要建筑物有混凝土重力坝、水电站厂房、斜面升船机、左右岸220kV和500kV开关站等。2.1    混凝土重力坝混凝土重力坝最大坝高124m，坝顶长1175m，体积435万立方米 ，坝顶比设计蓄水位超高5m。比非常洪水位超高4m。坝体为三角形断面，上游面铅直，厂房段下游面坡度为1∶0.76，其他部分下游面坡度为1∶0.8。坝体分成各为15m宽的坝段。根据坝基上游面不允许出现拉应力的要求，决定在坝基构造带内做一楔形混凝土塞，下宽3～5m，上宽15～20m，深15m。溢流坝段布置在河床左岸，设有7个净宽各为25m的溢流堰。堰顶水深10m在设计蓄水位条件下，其过水能力为12000立方米 /秒。非常洪水位时，宣泄量为14570立方米 /秒。挑流鼻坎可将水流挑射到下游140m以外。水流跌落段的河底，形成深达20～25m的冲刷坑。但其边缘距大坝约50m，不致影响坝基稳定。溢流坝闸墩宽5m，装有平板闸门，由两台起重量各为250t的门机启闭。  另有6个由导流底孔改成的永久底孔，装有6m×6m平板滑动检修闸门，水头100m，静力荷载2500t。工作闸门为弧形闸门，尺寸为5m×5m，操作水头70m。偏心铰弧形门后，两侧突扩0.5m，底板突跌Δ=0.7m+6.3m=7m。  底孔后面的护坦板长58m，最小厚度1.25m，平均厚约2m，用锚栓嵌固在岩石中。护坦板末端是一道齿墙。齿墙嵌入基岩5～10m，鼻坎高2～4.75m。2.2　水电站厂房厂房坝段布置在河床右岸。厂房内装机12台，每台由两个进水口引水，两个进水口皆布置在15m宽的一个坝段内。水轮机额定出力50.8万kW，最大水头100.5m，设计水头93m，最小水头75m。水轮机过流量615立方米 /秒，转轮直径7.5m，转轮重240t，额定转速93.8r/min，最高保证效率94%。发电机为伞型，频率50Hz，最大出力58.8万kW，功率因素0.85，电压15.75kV，飞逸转速180r/min，转子直径16.1m，转子重884t，定子水内冷，最高效率98.2%。设有8m×10.5m平板滑动闸门并由液压启闭机操纵。第一批投入运行的4台机组进水口底槛高程比其余机组进水底槛高程低13m。2.3　斜面升船机斜面升船机布置在左岸，紧靠水边线。在上下游斜坡道接头处，即混凝土非溢流坝与岸边联接区，设承船箱转向设备和错船线。上下游斜坡道中心线平面夹角为142°23′。  斜坡道总长1600m，其中转向设备长107m。从转向设备中心算起，上游坡长353m，下游坡长1240m，斜坡道坡度1∶10，坡道上铺设齿轨，轨距9m。  承船厢为焊接钢结构，装在斜形桁架上，沿斜坡道移动时，船底始终保持水平状态。承船厢尺寸为107m×24m，有效尺寸90m(长)×18m(宽)，船箱水深为3.3m，船箱包括水重和一艘排水量2000t的船只，共重6500t。承船箱沿下游斜坡道上升的最大高度118m，沿上游斜坡道上升是17～30m。  承船厢由78个平衡车架液压支承，为使承船厢可靠地移动和制动，采用与齿轨咬合的液压驱动导向轮，平衡车架共有156个液压驱动马达，每个扭距为30kN/m。液压马达工作液体由16个轴向活塞电动泵泵送，泵送量为3600L/min。船箱上升速度为80m/min，下降速度为60m/min，制动加速度0.008m/s2 ，往返一次为93min。  转向设备长107m，宽12m，重2000t，荷载由中心支架传递，其支承力为70000kN。转向设备转动所用的液压驱动马达和液压泵与承船箱相同。  升船机一个航期单向通过能力为260万t。第二个船箱投入运行后，通过能力可增至350万t。  升船机机械设备和金属结构安装工程量：斜坡道1750t；转向设备2380t；船箱及设备4800t；共计8930t。
工程施工
工程量土石方2645.4万立方米 ，混凝土596.1万立方米 ，其中主坝435万立方米 ，金属结构10.5万t。  施工采用分期导流。一期为明渠导流；二期为坝体梳齿孔结合底孔导流。共设18个6m×12m底孔。先将偶数坝段浇到河水位以上高程，奇数坝段则浇到底孔底板高程，封闭梳齿时，留下底孔。导流后，有10底孔用混凝土堵塞；8个底孔改建为进口6m×6m，出口5m×5m的永久泄水底孔。  1963年3月截流，设计截流流量500立方米 /秒，实测流量540立方米 /秒，龙口宽度43m，最大落差1.47m，最大流速2.6m/s，抛料为块石和10t以下的混凝土块体。截流采取立堵端进，两岸并进，适逢最枯水，截流工期缩短。运料采用10～25t自卸卡车和推土机，最大抛投强度1300立方米 /h，截流耗时6.5h。  厂房坝段和左岸非溢流坝段采用综合分块，大坝下部用柱状分块，块高6～20m，以后用2m厚的钢筋混凝土板将各柱状块封盖连接起来再进行通仓浇筑，大坝其余部分用柱状浇筑分块。  柱状块垂直坝轴线尺寸大部分为11.5m，顺坝轴线方向为7.5、9、11m和15m。通仓块宽15m，其长度等于坝断面宽度。柱状浇筑块在靠近基岩和基础处理区，一般先浇1～1.5m厚，然后浇筑厚度为3m，通仓浇筑层厚1～1.5m。  (1)混凝土配料与拌和　为了节省水泥，减小温度收缩应力，大坝各部位采用分区浇筑，采用不同标号的混凝土，由于坝区气候严寒，无冰冻期仅112d，要求混凝土具有高强度、防渗、抗空蚀、抗冻与抗裂等特性。  抗冻混凝土和高标号混凝土采用硅酸盐水泥(限制熟料中C  3  S的含量为47%～58%和C  3  A的含量为6%～6.5%）。内部混凝土用矿渣硅酸盐水泥，矿渣含量达35%～45%。矿渣硅酸盐水泥用量占全部水泥量的57%。  砂子细度模数为2.3～2.9。粗骨料最大粒径为80～110mm。抗冻混凝土和高标号混凝土采用花岗岩碎石作粗骨料。  建立了统一集中的高度机械化混凝土作业系统，其中包括：一个机械化码头和设有皮带系统的各种仓库、一个间歇式混凝土工厂、一个连续作业混凝土工厂。  间歇式混凝土工厂由3部分组成，每部分有两台混凝土搅拌机，每台1200L，可同时生产3种标号的混凝土。连续作业混凝土工厂由两条完全相同的工艺线组成，因此，能同时生产两种标号的混凝土。间歇式的混凝土工厂用于拌制高标号和特种标号的混凝土。生产能力较高的连续性作业混凝土工厂，用于拌制大坝内部混凝土。  为了降低混凝土拌和物的出厂温度，间歇式的混凝土工厂用冰屑代替部分拌和水，连续作业工厂用预冷粗骨料，运?工厂的拌和水都由制冷厂冷到0.5～2℃。  (2)混凝土运输与浇筑。绝大部分混凝土(93.5%)是用各种起吊机械浇筑的，工程现场有22台КБГС-101M型塔式起重机和2台КБГС-450型塔式起重机。前者月生产能力为每台1.14万立方米 。  为了提高混凝土浇筑机械的生产能力，施工中曾研究并采取过一系列措施，如立模工作广泛采用3t起重量的汽车起重机(可由КБГС-101M型塔式起重机吊移)；冬季浇筑时，普遍采用了可拆卸式暖棚；采用6～9m高的浇筑块，可减少劳工力4.36万人天。  混凝土最大月浇筑量为23.2万立方米 ，最高年浇筑强度达135.91万立方米 (1966)，最大日浇筑强度为12000立方米 。高峰年人数13379人，其中工人11081人。混凝土振捣主要用N-86型和C-826型振捣器。在11.5m×15m的浇筑块上，混凝土铺筑厚度0.25～0.3m，坍落度1～3cm，用4台振捣器振捣。  (3)混凝土温度控制　温度控制要求基础混凝土浇筑块(距坝基面2m)最大温升不得超过28℃；基础混凝土以上每增高1m，允许混凝土浇筑块的最大温升为28+3℃，但总和不得高于40℃；混凝土浇筑块内外温差不应超过23℃；混凝土与冷却水之间的温差不应超过20℃；浇筑间歇时间超过30昼夜，应按基础混凝土要求浇筑。满足以上要求采取的措施有：采用中热水泥，28d水化热为270.328～288.696kJ/g；采用低流态混凝土，掺塑化剂和加气剂，坍落度为1～3cm；夏季混凝土拌和温度为18～20℃；靠近基础部位，浇筑块厚度限制为1～2m；柱状浇筑块的混凝土用水管冷却；每年9月份开始对所有混凝土的外露表面采用保温板，模板的导热系统为2.246kJ/(h·㎡ ·k)，靠近基础部位的模板导热系统为1.6736kJ/(h·㎡ ·k)；夏天加强混凝土喷水养护。其他工程工程技术措施和运行观测  (1)为了降低重力坝的扬压力，坝基设有减压廊道和两排深30～40m排水孔，坝底帷幕灌浆深达60m。这样可改善上游坝基应力状态，缩减大坝本身混凝土量。减压廊道还可供灌浆和水库充水时导流(溢流坝段)之用。  (2)溢流坝的溢流面设有掺气坎，可简化迎水面结构，不需将溢流堰首部向上游突出，消除溢流面的真空和空蚀现象，大大简化溢流面模板结构。  (3)沿坝体温度缝布置施工导流底孔，与坝体底孔布置方案比较，可使底孔简化，改善大坝应力状态。  (4)水轮机引水用两根直径各为7.5m钢管，在进入蜗壳前再用一岔管连接合成单根直径为9.3m的输水管。钢管顺坝下游坡面铺设，外包钢筋混凝土，在与电站厂房联结处，采用闭合管节，代替伸缩管节。双输水管方案优点：减少特种钢用量，改善厂房坝段上部结构；输水管安装与大坝混凝土施工互不干扰，且不受水库充水影响；输水管管节采用悬吊装配法，不受施工影响，加快安装进度；与坝内布置管方案比较，可简化土建安装工程，减少一期混凝土工程量，节约投资。  (5)大坝混凝土施工采用塔式起重机无栈桥施工法：将起重机安装在下游柱状块旁进行浇筑，随着浇筑块上升，再借助滑车、索具和临时支撑，使起重机自行升高，一直浇到设计高程。解决了大体积混凝土工程不设专用混凝土栈桥施工的问题。  (6)多年观测证实，表征建筑物状态的各项参数都在设计范围之内。大坝及其基础处于弹性受力状态。最大沉陷量为32mm，坝顶向下游倾斜最大值为23mm，季节变化平均为7～8mm。坝顶位移实测值与设计值完全一致。大坝断面倾角随上游水位变化而变化，彼此协调。