四、实习内容
实习以葛洲坝、水布垭面板、隔河岩等大型水利水电枢纽工程为主，进一步深化枢纽布置和结构设计等内容，实地考察不同类型的大型水利水电工程水工建筑物组成、型式及其布置方式，分析和掌握水利水电工程枢纽布置的基本原则和关键性技术，包括工程等别的确定、设计标准的确定、不同类型的枢纽工程对地形地质等条件的要求以及枢纽布置应重点考虑的关键性因素等。实地考察结束后，需整理实习过程，撰写毕业实习报告，报告内容包括实习目标、实习内容及过程、实习总结和体会三方面。
（一）主要实习内容
（1）听取报告《葛洲坝水利枢纽工程概况》。
（2）前往葛洲坝工程局接待室观看大坝电动模型及大江截留纪录片。
（3）听取报告《葛洲坝工程施工设计》。
（4）参观葛洲坝大江、二江挡水闸段及厂房机组、220kV开关站、550kV开关站。
（5）听取报告《葛洲坝水电站厂房设计汇报》。
（6）听取报告《隔河岩水电站简介》。
（7）参观隔河岩水电站主厂房、中央控制室和坝顶。
（8）听取报告《隔河岩水电站混凝土拱坝设计报告》。
（9）参观西寺坪一二级和晒谷平地地下厂房。
（10）听取报告《混凝土施工设备》《混凝土工程施工》。
（11）听取报告《水布垭水电站工程概况》。
（12）参观水布垭溢洪道、大坝、溢洪道下游放空洞。
（13）听取报告《水布垭面板堆石坝筑坝技术》。
（14）参观水布垭地下发电厂房和主变。
（15）听取报告《水布垭水电站地下工程施工技术难题及对策》。
（16）参观水布垭驻地。
（二）实习工程简介
1.葛洲坝水利枢纽
（1）葛洲坝水利枢纽概况。葛洲坝水利枢纽工程是在我国第一条大河长江干流上修建的第一座大坝，因坝址处江中原有一个小岛“葛洲坝”而得名。
葛洲坝水利枢纽工程位于西陵峡南津关出口下游2.3km，上距三峡枢纽坝址38km，距宜昌市镇江阁约4km。
坝区地层系白垩纪下统红色岩系，由黏土质粉砂岩、粉砂岩、砂岩、枯土岩和砾岩互层组成。地质构造简单，为一走向北东20°～60°、倾角4°～8°的单斜构造，构造裂隙不发育，岩体完整性一般较好。主要工程地质问题是沿分布连续性好的黏土岩夹层产生层间错动，因而形成泥化夹层或局部泥化夹层，以及几条规模相对较大的断层。断层的主断面有泥化物和碎块岩，常为透水通道。泥化夹层的存在，直接影响建筑物的安全和建筑物的规模尺度，是设计中考虑的主要问题之一。坝区地震基本烈度为Ⅵ度。
葛洲坝水利枢纽工程的主要作用是发电，装机21台，总容量为271.5万kW，对缓和华中地区用电紧张局面和促进经济发展发挥了重要作用；还可改善川江近200km三峡峡谷航道，并为三峡水利枢纽工程的建设作积累了经验、锻炼了队伍、建立了基地。葛洲坝水利枢纽工程的建设标志着我国与水电建设有关的科学技术发展到了一个新的阶段。
葛洲坝水利枢纽工程主体建筑物包括通航船闸、电站厂房和泄洪建筑物，枢纽布置如图3-2所示，自左至右分别为：左岸镇镜山下为土坝，与三江通航建筑物相接；在三江左侧为3号中型船闸，主要通过地方船队及客货轮，右侧为2号大型船闸，主要通过大型船队，两座船闸之间设置6孔冲沙闸；在三江上游右侧西坝头部的黄草坝布置防淤堤，扩宽浚深原三江河道成为左岸航道；穿黄草坝建混凝土心墙挡水坝，接二江电站厂房装机容量96.5万kW（7台）；二江泄水闸大约在枢纽的中央位置，正对南津关河段主槽共27孔，挡水前沿宽度498m，最大泄量8.39万m3/s。泄水闸的右导墙，结合作为二期施工纵向围堰的组成部分，并在其上架设通到大江下游的桥梁；右接大江电站厂房，装机容量175万kW（14台）；紧邻大江一号大型船闸，闸室尺寸与二号船闸相同，有效尺寸为280m×34m×5m（长×宽×槛上最小水深），主要通过大型船队；在船闸左侧上游设防淤堤，下游设导航堤，与大江右岸组合成大江航道；大江船闸右侧接6孔冲沙闸，再用土石坝与狮子包相接。沿坝轴线枢纽建筑物全长2595m。
图3-2 葛洲坝水利枢纽布置图
葛洲坝水利枢纽工程为一等工程。永久建筑物为一级建筑物，设计标准为千年一遇洪水（P=0.1%），校核洪水标准为万年一遇洪水（P=0.01%），抗震标准按Ⅵ度设防。
葛洲坝水利枢纽工程为混凝土闸坝，坝顶高程70.00m，正常蓄水位66m，校核洪水位67m，坝轴线全长2606.5m。
葛洲坝水利枢纽工程于1970年12月30日动工，1974年10月主体工程正式施工，1981年第一期工程完工，1988年第二期工程完工，1991年通过国家正式验收。
（2）主要水工建筑物。
1）挡水建筑物。葛洲坝水利枢纽工程挡水建筑物分为3种类型。
a.与两岸连接的挡水坝段，即在两坝肩与河床建筑物间阶地高程不足70m的部位修建的挡水坝。其中，左岸为黏土心墙砂砾石坝型，即左岸土石坝；右岸为混凝土重力坝坝型，即右岸挡水坝。
b.连接二、三江建筑物的坝段，即西坝坝头黄草坝阶地高程较低处建筑的挡水坝，为混凝土重力坝坝型，即黄草坝挡水坝。
c.三江内连接二相邻建筑物的坝段。由于二号船闸轴线与坝轴线斜交成81.5°角，因此船闸与三江冲沙闸间出现三角形空挡，采用混凝土重力坝连接挡水，即三江非溢流坝。
2）泄水建筑物。
a.二江泄水闸。设计中对二江泄水闸提出如下要求：
（a）在二期工程导流期间，同三江冲沙闸一道能宣泄施工设计流量6.68万m3/s，校核洪水流量7.11万m3/s和保围堰流量8.6万m3/s。大江截流时，在截流流量5200～7300m3/s的条件下，水流通过泄水闸下泄，这时要保证截流落差不超过3m，以确保胜利截流。
（b）工程建成后，低水期抬高上游水位，以保证库区航道水深及发电水头要求；洪水期，同大江、三江冲沙闸一起，宣泄设计洪水8.6万m3/s和校核洪水11万m3/s，相应设计洪水位和校核洪水位分别为66m、67m。其中二江泄水闸的最大泄流能力为8.39万m3/s。此外，考虑长江推移质泥沙数量较大，吸取国内外经验，采用“先导后排、导排结合”方式，将被拦沙坎拦截下来的泥沙通过泄水闸排走，以尽量减免粗沙过机数量。
综合考虑上述要求，最终选定开敞式平底闸闸型，共27孔（9个闸段），每个闸孔在上游水位66m时泄流量均为3000m3/s。二江泄水闸挡水前沿宽度498m，闸室长度65m，闸底板高程37m。孔口尺寸宽12m，高24m。每孔设上、下两扉闸门，上扉平板门，下扉弧形门，尺寸均为12m×12m。为适应基础岩体变形，加强结构的整体性，采取每三孔一联方式，中墩厚5.3m，边墩厚4.5m。每扇弧形闸门承受的门轴推力为4200t。
闸下游设一级平底消力池，池长180m，紧接消力池尾坎下游设有20m检修平台，以便必要时分区检修，下接50m防冲段，闸尾的防冲设施有深20m的防淘墙和长85m并设加糙墩的柔性混凝土海漫，总长335m。为了满足运用中的分区泄流和方便检修，消力池内设两道隔墙，将泄水闸分为左（6孔）、中（12孔）、右（9孔）3个区。
二江泄水闸平面布置图和纵剖面图分别如图3-3、图3-4所示。
图3-3 二江泄水闸平面布置图（单位：m）
图3-4 二江泄水闸纵剖面图（单位：m）
b.冲沙闸。冲沙闸的主要作用是引流冲刷淤积在引航道内的泥沙，以确保引航道畅通此外在大洪水时参加泄洪。三江冲沙闸共6孔，总宽度108m，最大泄量1.05万m/s。采用大孔口平底闸，孔口尺寸为12m×10.5m，闸宽58m，闸底板高程43.00m，闸顶高程70.0m，闸孔间闸墩分缝，墩厚6m，闸门为12m×10.5m的弧形门。闸室上游设30m长的防冲底板，下游有405.5m长的三级消力池。(https://www.daowen.com)
大江冲沙闸9孔，最大泄洪能力2万m3/s，如图3-5所示。
图3-5 大江冲沙闸纵剖面图（单位：m）
3）通航建筑物。通航建筑物包括大江1号船闸、三江2号船闸和3号船闸。
大江1号船闸与三江2号船闸的规模相同，长280m，净宽34m，榄下最小水深5.5m，是目前我国内河最大的单级船闸之一。上、下闸首人字形工作门单扇叶的高×宽×厚分别是11m×19.7m×2.7m（二号船闸为13.5m×19.7m×2.7m）和34m×9.7m×2.7m，每扇门面积比一个篮球场还要大，有12层楼房高，重600t，号称“天下第一门”。1号、2号船闸可通过大型客货轮和12000～16000t级的大型船队，每次过闸时间为50～57min。
三江3号单级船闸，长120m，净宽18m，槛下最小水深3.5m。上、下闸首人字形工作门单扇叶的高×宽×厚分别是12m×11m×1.7m和33m×11m×1.7m。主要通过3000t以下客货轮和地方小型船队，每次过闸时间约40min。
葛洲坝船闸主要包括上游进水段、上闸首、闸室、下闸首和下游泄水段5部分。上、下闸首及闸室均采用分离式结构，上闸首上游设上提式事故检修平板门，下闸首下游设浮式检修门槽。闸室两侧设有随水位升降的浮式系船柱，供船舶过闸时系缆用。闸室底板中设有输水系统的纵支廊道，输水主廊道布置在两侧闸室内。3座船闸均为一级船闸，设计最大水头（上、下游水头落差）27m。上游正常水位63～66m，下游最高通航水位54m，最低为39m。
4）电站建筑物。葛洲坝电站由进水与尾水建筑物、主厂房与安装场、防沙与排漂建筑物、中央控制楼与操作管理楼、变压器场地与开关站等建筑物组成。
葛洲坝采用厂坝结合的河床式厂房。由二江电厂和大江电厂组成。总装机容量271.5万kW，水轮机共21台。其中二江电厂装机965万kW，有17万kW （大机组）2台和12.5万kW（小机组）5台；大江电厂125万kW14台，共装机175万kW。机组最大水头27.0m（小机组）和23.0m（大机组），最大流量1130m3/s（大机组）和825m3/s（小机组）。根据电站防沙排沙要求厂房内设置排沙底孔。
电站设计水头18.6m，最大水头27.0m，最小水头8.3m，异常最小水头6.3m，平均水头20.5m。
电厂厂房大机组段宽40.2m，设两个排沙底孔；小机组段宽35.3m，设一个排沙底孔。每个底孔泄量为250m3/s，流速为4～5m/s。厂房顺水流方向布置是：进水口和上游平台（宽43.3m），主机房（宽33m），下游副厂房和尾水平台（39.55m），总长度110（水下）～116m（水上）。
电厂水轮机有两种类型：4个叶片（直径11.3m）和5个叶片（直径10.2m）。采用22万V和50万V的高压输电线向外地送电，在西坝和右岸分别设有22万V和50万V的开关站。
厂房横剖图、发电机层平面布置图如图3-6、图3-7所示。
图3-6 厂房横剖面图（D1=11.3m机组）
图3-7 发电机层平面布置图（D1=11.3m机组）
（3）施工组织安排。葛洲坝水利枢纽大坝分为大江、二江、三江3部分工程，大江主要布置大江电厂和1号船闸，二江布置二江电厂和泄水闸，三江布置2号、3号船闸和冲砂闸。
1）工期安排。葛洲坝工程经历了从“边施工、边设计、边勘探试验”的“三边”状况逐步到正常勘测设计和施工的过程。开工初期目标是“三年半发电、五年可成”，实际工期总历时18年。全部工程分两期施工，一期修建位于二江、三江上的建筑物，包括左岸土石坝、3号船闸、三江冲砂闸、2号船闸、混凝土挡水坝、二江电厂和二江泄水闸等12个单项工程；二期修建大江上的建筑物，包括大江电厂及右岸500kV变电站、大江航道及1号船闸、大江冲砂闸和右库混凝土挡水坝等。
2）施工简况。葛洲坝工程于1970年12月30日破土动工，第二期工程1982年开始，1988年底整个葛洲坝水利枢纽工程建成，1991年11月27日二期工程竣工验收，工程建设总历时18年。工程开工之后，由于重大技术问题没有妥善解决，1972年11月决定主体工程暂停，修改初步设计。1974年10月复工，1980年完成土建工程，1981年1月4日大江截流，同年6月三江航道正式通航，7月二江电站第一台机组并网发电，自此一期工程开始发挥通航发电效益，比设计工期提前1年发挥效益。一期施工中，混凝土及土石方的挖填创造了国内先进水平，最高混凝土年浇筑量194万m3，最高月浇筑量24万m3，土石方挖填年产1259万m3，月产226万m3。1985年4月正式通过国家验收。二期工程自1981年汛后开始基坑抽水和开挖，1981年底开始浇筑。1986年6月第一台机组投产，5年时间实现了大江工程上下游全线挡水、大江电厂第一台机组投产发电，并于当年实现了安装5台机组并网发电。1987年又装机投产6台，1988年装完最后3台机组，1988年8月30日至9月1日，安全顺利完成大江航道、1号船闸的试航任务。1988年12月整个工程完工。
为了筹备整个工程建设，于1969年11月1日成立三三○工程指挥部（后更名为长江葛洲坝工程局），下设一、二、三3个分部，一分部负责厂房，二分部负责附属企业，三分部负责船闸，施工队伍编10个团，各团按工种组编。参与工程施工单位有丹江口工程局、马颊河工程局、鄂西指挥部和长江流域规划办公室（现水利部长江水利委员会）施工试验总队。参与该工程设计单位有长江流域规划办公室葛洲坝工程设计组，直属三三○工程指挥部。
3）主要工程量。葛洲坝水利枢纽主体工程量为土石方开挖13512.65万m3，土石方填筑2219.37万m3，混凝土浇筑1106.65m3，固结灌浆12.97万m，帷幕灌浆5.47万m，金属结构安装7.46万t。葛洲坝工程根据枢纽布置的特点和坝址处的自然条件，采取分期导流的方式。葛洲坝一、二期工程施工分区布置如图3-8所示。
图3-8 葛洲坝一、二期工程施工分布区布置图
2.隔河岩水利枢纽
隔河岩水利枢纽位于中国湖北省长阳县境内长江支流清江干流上，上距恩施市207km，下距高坝洲水电站50km。工程开发任务以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。水电站装机容量1200MW，保证出力187MW，多年平均发电量30.4亿kW·h，并承担华中电网的调频调峰任务。水库总库容34.4亿m3，预留防洪库容5亿m3，既可以削减清江下游洪峰，也可错开与长江洪峰的遭遇，减少荆江分洪工程的使用机会和推迟分洪时间。
坝址控制流域面积14430km2，占全流域面积的85%，多年平均流量403m3/s，年径流量126亿m3，多年平均输沙量971万t。枢纽主要水工建筑物设计洪水标准为1000年一遇，洪峰流量22800m3/s，相应库水位203.14m；校核洪水标准为10000年一遇，洪峰流量27800m3/s，相应库水位204.59m。水库正常蓄水位200m，相应库容31.2亿m3，死水位160m，兴利库容19.75亿m3。
坝址处两岸山顶高程500m左右，枯水期河面宽110～120m，河谷下部50～60m。岸坡陡立，河谷上部右陡左缓，为不对称峡谷。大坝基础地层为寒武系石龙洞灰岩，岩性致密坚硬，基岩内断层、层间剪切带及岩溶系统等较发育。坝区地震基本烈度为Ⅵ度，设计烈度为Ⅶ度。
枢纽工程由混凝土重力拱坝、泄水建筑物、右岸引水式水电站和左岸垂直升船机组成。主坝坝顶高程206m，坝顶全长665.45m，最大坝高15m。两岸布置重力坝段，左岸坝肩高程120～138m的建基面上设置重力墩；河床为三心单曲、上重下拱复合重力拱坝，外圆弧半径312m，下游坝坡1∶0.7～1∶0.5。河床中部拱顶高程181m，向两岸逐渐下降，左岸至重力墩顶150m，右岸至岸边160m，拱顶以下横缝灌浆，形成不同灌浆高程的拱坝，拱顶以上横缝不灌浆，呈重力坝工作状态，下游坝坡1∶0.7，两者之间设过渡段衔接。对于影响两岸拱座稳定的软弱结构面，采用阻滑键、传力柱及加强山体排水等措施处理。隔河岩水利枢纽平面布置图和纵剖面图分别如图3-9和图3-10所示。
图3-9 隔河岩水利枢纽平面布置图
图3-10 隔河岩水利枢纽纵剖面图（单位：m）
泄水建筑物集中布置在大坝的河床中部，溢流前缘长度188m。共设7个表孔、4个深孔和两个兼作导流的放空底孔。表孔堰顶高程181.8m，孔口尺寸为12m×18.2m。深孔孔底高程134m，孔口尺寸为4.5m×6.5m。底孔孔底高程95m，孔口尺寸为4.5m×6.5m。各式孔口均采用弧形闸门控制操作，并在其上游设平板检修闸门。表孔体形采用不对称宽尾墩，深孔体形采用窄缝挑流鼻坎。表孔在设计和校核条件下的泄洪能力分别为17050m3/s和19000m3/s。枢纽最大泄流能力为24000m3/s。防渗帷幕线路长1.5km，总进尺25.17万m。
水电站位于右岸，引水式地面厂房，4条直径为9.5m的隧洞接直径8m的压力钢管，单洞单机，分别接至4台300MW的混流式水轮机组。隧洞采用预应力混凝土衬砌。厂房和压力钢管开挖形成170m的高边坡，采用混凝土局部置换、设置预应力锚束及加强山体排水等措施处理。
通航建筑物位于左岸，是中国第1座高升程300t级过坝的垂直升船机。设计最大年货运量为340万t，总升程124m。工程分为两级：第1级为大坝挡水前缘的一部分，升程42m；第2级位于左岸下游河滩，升程82m，与中间错船渠和下游河道相衔接。升船机采用全平衡钢丝绳卷扬系统，承船厢有效水域尺寸42m×10.2m×1.7m，带水总重1400t。
施工采用一次断流、汛期基坑过水的导流方式。导流分初期和后期两个阶段。初期导流阶段，枯水期围堰挡水，导流隧洞泄流；汛期围堰过水与导流隧洞联合泄流。后期导流阶段，枯水期由坝体挡水，底孔泄流；汛期由坝体预留缺口，与底孔和深孔联合泄流。
主体工程量：土石方明挖841.67万m3，洞挖66.2万m3，混凝土浇筑392.79万m3，帷幕灌浆25.17万m，固结灌浆19.13万m，钢材2.7万t。
工程于1987年初开工兴建，1993年6月第1台机组发电，1994年11月4台机组全部并网发电，1994年底基本建成，1997年枢纽工程通过竣工验收，工程运行情况良好。
工程静态投资35.83亿元，总投资51.69亿元，单位千瓦投资4300元。
3.水布垭水利枢纽
水布垭水电站坝址位于清江中游的巴东县水布垭镇，上距恩施117km，下距隔河岩92km，距清江入长江口153km，是清江梯级开发的龙头枢纽。水库正常蓄水位400m，相应库容43.12亿m3，总库容45.8亿m3，装机容量1840MW，是以发电为主，并兼顾防洪、航运等的水利枢纽工程。
水布垭水利枢纽工程为一等大型水利水电工程。工程主要由以下建筑物组成：高233m的面板堆石坝；最大下泄流量为18280m3/s的岸边溢洪道，布置在左岸；位于右岸的地下厂房，装机容量4×460MW；兼作中后期导流用的放空洞，布置在右岸。
水布垭水电站工程于2002年1月开工，2002年10月大江截流，2006年10月导流洞下闸，2007年4月放空洞下闸，2007年7月首台机组投产发电，2008年8月4台机组全部并网运行。自2007年7月至2010年9月期间，大坝经过了4个洪水期的考验，水库最高运行水位399.51m，基本达到正常蓄水位；2008年7月溢洪道进行了泄量3011m3/s的原型试验；截至2010年12月31日，电站4台机组及其他主辅设备运行稳定，累计发电量约120.26亿kW·h，枢纽工程运行正常。
水布垭水利枢纽平面布置图如图3-11所示。
图3-11 水布垭水利枢纽平面布置图（单位：m）
