卡里巴水电站资料

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1、卡里巴水电站Kariba Hydropower Station卡里巴水电站位于非洲赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西（Zambezi）河中游卡里巴峡谷内，距索尔 希伯里290km，工程目的主要是发电。大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高128m，水库总库容1840亿m3,是世界上蓄水量最大的水库之一。 电站装机容量150万kW，年发电量达80亿kWh。工程分两期施工，右岸（津巴布韦）一期工程装机60 万kW，年发电量35亿kW h，于1955年开工，1959年6月大坝主体工程竣工；1959年12月28日第一 台机组开始发电，1960年5月17日正式运行，1963年一期工程竣工；左岸（赞比亚）二期工程目

2、前装机 90万kW，1970年12月开工，1976年投入试运行。另外还准备提高现有设备的功率并安装新的机组，电 站总装机容量可能增至195.0万kW。赞比西河穿过广阔的平原，然后进入卡里巴峡谷。峡谷全长26km。两岸高出水面183488m，河岸 边坡陡度在3040，河谷较宽，但仍可修建拱坝。深水河槽靠近右岸，左岸有一处92m宽的岩石阶 地，枯水期露出水面。坝址区系由前寒武纪岩石组成。整个河床、左岸及右岸下部三分之二高度以下均为变质黑云母片麻 岩，表面有灰色与白色相间条纹，叶理呈现折曲。河床中岩石露头质地坚硬，有细裂隙，两岸岩石侵蚀 深度达4.56m，易受风化。右岸上部为坚硬的褐色石英岩，裂隙发

3、育，夹有风化的黑云母片麻岩侵入体， 伟晶花岗岩呈脉状出现。片麻岩中几乎全是黑云母透镜体，由于分布不广，对地下工程不致有重大影响。坝址区虽然无大断层存在，但有一处破碎带与峡谷近似平行，对于电站厂房的西北角、闸门室和调 压室有一定影响。工程位于稳定地区，不属于地震区。坝址以上控制流域面积66.3万km2,多年平均径流量约460亿m3,多年平均流量1444m3/s，最小流 量227m3/s，最大流量16142m3/s（1958年）。水库最低水位476m，正常蓄水位485m，非常洪水位490m。 水库长274km，平均宽19km，最大水深157m，面积达5180km2，调节库容达690亿m3。枢纽布置

4、枢纽包括：混凝土双曲拱坝、地下电站厂房、溢洪道等。工程分两期建设，第一期工程包括大坝、 河床工程及右岸地下厂房，第二期工程则为左岸地下厂房及相应设施。拱坝高128m，坝顶长617m，顶宽13m，最大底宽24m，长高比接近5,开创了在宽河谷中修建高拱坝 的先例。坝体在正常蓄水位以下27.5m处设置了 6个用直升闸门控制的泄洪孔口，孔口尺寸为9.1mX 9.46m（宽X高），总泄流量为9500m3/s，每孔流量1580m3/s，单宽流量176m3/s，水舌抛射距离85m，下游 护坦长35m。采用中孔泄洪方式，冲刷坑远离坝脚，下游河谷不用采取保护措施。但运用10余年后，冲 刷坑深达60m；上游坑缘离

5、坝脚仅40m，预计还将冲深，不得不在坑内填预应力混凝土。右岸地下厂房安装6台水轮发电机组，水轮机为混流式，平均水头94.5m，引用流量125m3/s。交流 发电机额定容量10万kW,转速167r/min，出线电压18kV。每2台机组联接3台单相18/330kV变压器， 变压器容量为8万kVA。地下主厂房长143m、宽23m、高40m。变压器室与主厂房平行布置，长163m、宽 17m、高 18m。6个进水口分设在3个高程，矩形断面，尺寸为6.1mX4.9m，在进口上游处安装弧形闸门，紧靠每 扇门的上游门槽安放叠梁闸门。1、2、5、6号机组进水口在最低水位以下15m（460m高程），3、4号机组

6、进水口在445m高程，低高程处（418m）的2个临时进水口在水库蓄水1年后开始使用，以便在1、2号机 组安装完毕以后投入运行，当永久进水口建成后，就封堵临时进水口。6个进水口分别供给6条垂直压力 管道，管道上段直径6.1m，不衬砌；在418m高程以下直径减至5.2m，钢板衬砌最大厚度32mm。机组出水通过6个闸门室在3个调压室底部合二为一。调压室高51.5m，直径19.2m，圆形拱顶。水 流经3条尾水隧洞泄出，断面尺寸为10.5mX7.6m（高X宽），长300m，在有压条件下运行，3号隧洞兼作 部分施工导流，隧洞出口处设叠梁闸门槽，除此在河中还设导流墙，以免泄洪洪水冲刷集中在尾水隧洞 出口处。

7、除主厂房和变压器室之外，地下工程还有13条深度不同的竖井和29条廊道。第二期地下厂房位于左岸，装机90万kW。水轮机为竖轴混流式，最大净水头104m，平均水头92m， 额定流量186.79m3/s，转轮直径5.05m。发电机转速136.4r/min，最大连续出力15万kW，功率因数0.9, 出线电压18kV，转子直径9.428m。每台机组联接1台变压器，变压器容量为16.7万kVA。主机室长130m、宽124m、高48m，变压器室布置在地面阶地上。4个进水口断面尺寸为12mX15m（宽 X高），设有直升闸门，分别供给4条长250m、直径6.75m的压力钢管。机组出水通过4条长131m、9.0m

8、 等直径的尾水隧洞泄出。工程施工3.1施工导流 赞比西河每年前6个月为汛期，后6个月为枯水季，该河的枯水季、枯水流量比较有规 律，河谷底部很不对称，据此选用分期围堰的导流方式。其施工导流程序如下：1956年枯水季，在左 岸阶地上修建左岸围堰，河水沿右岸深槽过流。左岸围堰只有遇到特大洪水时才允许过流。1957年初 的洪水季内，在左岸围堰内完成5个坝段的基础工程，并在这几个坝段内建4个底孔以供1957年枯水季 导流。在左岸围堰施工的同时，进行底孔上下游明渠的开挖。此外，在右岸较低高程上修建了一个断面 积为102m2（12.2m高X9.15m宽）的导流隧洞，为截流创造条件。在1957年枯水季内完成下

9、述工作：在 主河道中修建下游堆石围堰；爆破拆除左岸围堰和在静水中修建第二期拱围堰。1958年初汛期，在二 期圆形围堰内将主河道坝体的混凝土浇筑到两岸已修建坝段的高程。1958年末枯水季，封堵导流底孔 和导流隧洞。在1958年11月，大坝尚未达到设计高程的情况下，水库开始蓄水。3.2围堰施工在工程分期施工导流中，左岸采用了拱围堰，河床采用圆形围堰挡水，这使坝体得以快 速施工，且很经济。左岸拱围堰高18m，半径180m，顶长288m，长高比高达16,厚仅1.8m。沿围堰内外弧面均配有少量 钢筋，还加密了拱冠梁内弧面底下的垂直钢筋，并使钢筋和基岩相连结，以便保证围堰的稳定性。中央 拱段在堰顶设置1排

10、可单向倾倒的小拱门，并将堰体加厚到2.4m。当围堰内水位高，出现逆向压力后， 小拱门即倾倒，向外泄流。1955年枯水季内，清除左岸围堰基础部位覆盖层，进行拱围堰的基础开挖，开挖深度为4.56m， 开挖部分用压浆混凝土回填度汛，共完成石方开挖3440ms，压浆混凝土 3050m3。1956年汛期完成少量的 开挖和混凝土浇筑工作。1956年下半年完成围堰基础其余部分的石方开挖工作（2300m3）后，在9月1日 11月15日，完成了 7640m3的混凝土浇筑。混凝土浇筑块的长度为14.3m，浇筑层高3.6m，浇筑采用带 有垂直金属镶头的木模板，浇筑后采用大型风动振捣器捣实。混凝土浇筑完毕2个月后仅用

11、4d时间完成 了拱体接缝灌浆工作。围堰基础内设单排帷幕，灌浆孔共118个，孔深3m，平均吸浆率为110kg/m。1957年1月21日左岸围堰施工完毕。赞比西河1957年3月的洪峰历时很长，围堰淹没达5星期之 久，堰顶最大溢流水深约3m,洪峰流量达到8500m3/s。当洪水退却时，堰顶预留小拱门自行翻倒过流， 所以围堰没受任何损害，基坑于1957年4月18日再度排干。为使坝体底孔过流，在左岸拱围堰上下游段各炸开一个宽度约45m和76m的缺口，1957年7月6日 顺利完成围堰拆除。1957年枯水季，用15万t碎石形成的下游堆石围堰?？高45m、半径115m的第二期圆形拱围堰，下 部堰体为2排钢板桩

12、，在钢板桩之间填了压浆混凝土，上部堰体则为混凝土结构。这种拱围堰是在电站 施工中首次采用并获得了成功。3.3混凝土施工 大坝浇筑混凝土 107万m3, 一期地下厂房浇筑混凝土 13.5万m3。大坝混凝土浇筑层 厚为2.25m，每层平均体积约750m3。大部分坝体浇筑块的平均速度为0.27m/d，最快速度0.32m/d；对于 加快浇筑的区域，平均速度为0.52m/d，最快速度为0.70m/d。为使大坝混凝土加速散热，以便提前进行 接缝灌浆，加速封拱，提前蓄水，对70万m3混凝土进行了人工冷却。冷却方法主要是在每一浇筑层布置 蛇形钢管，使冷却水在封闭回路中循环。管外径27mm，厚0.91mm，水平

13、面上各管间距为1.7m，垂直方向 上为2.25m。其次是预冷骨料，使混凝土入仓温度达到10C。结果，位于上部一半高度以上的拱，在封 缝时冷却到19C，而对基础部分的拱，则慢速浇筑，所以很容易达到温控要求。3.4地下建筑物施工对于第一期工程：主机间和变压器室都是拱顶首先开挖，再向下开挖主体部分； 大部分竖井都是先挖导洞，然后自上而下进行扩挖。调压室拱顶在主体工程开挖前分段开挖。竖井和边 墙混凝土施工采用滑动模板，效果良好。总开挖量为：坝基及引水渠438万m3；导流隧洞、地下厂房52 万m3；进水口闸门操作平台及开关站35.3万m3。3.5基础处理基础处理主要是进行固结与帷幕灌浆，及设排水设施。右岸坝肩处理时，通过竖井或平 洞直接挖除破碎岩石，然后回填混凝土，对岸坡进行了加固。对于地下建筑物，除岩体灌浆外，还设有防渗混凝土衬砌，以及利用自由岩石排水。地下工程石英 岩区的帷幕灌浆，除坝基外，共历时32个月，钻孔7003个，进尺40132m，共灌注水泥7612t，砂子1963t。 钻孔最高月进尺3775m，最高月灌浆量为水泥1370t和砂子1467t。灌浆孔两边间距在一般情况下均为 4.5m。