KKTH水电站混凝土重力坝

1 工程概况

KKTH水电站位于北疆地区，该工程于1958年开工建设，1967年2月首台机组建成发电，1976年全部建成，是当时国家的重点建设工程，也是当时我国唯一的最大最深的地下水电站。工程区属高山峡谷区，地形高差较大，坝址位于干流与其支流交汇处下游，水电站装机容量19MW，年发电量9000万kW·h。2010年工程进行技改，计划将水电站装机容量扩至69MW。

KKTH水电站全貌

2 水文气象及工程地质

2.1 水文气象

坝址区多年平均气温2.7℃，极端最高气温40.1℃，极端最低气温-57℃。多年平均年降水量183.9mm，多年平均年蒸发量1915.1mm（φ20cm）。多年平均风速1.8m/s，最大风速25m/s。最大积雪深75cm，最大冻土深175cm。

2.2 工程地质

坝址区附近较大断裂有2处。工程区地质构造复杂，节理裂隙发育，地震基本烈度为Ⅷ度，大坝抗震设防烈度为8度。

大坝距河道峡谷进口约550m，其左侧为低洼平缓的山间凹陷，右侧为高山峻岭。峡谷进口至电站厂房两岸山坡坡度较陡，几近垂直分布。物理地质现象发育，河谷两岸分布大小不一的崩塌体。河床出露表层为砂砾质碎石块石、下部为冲崩积砂卵石块石，下伏基岩岩性主要为黑云母花岗岩，岩性完整，岩石干抗压强度52.6MPa，湿抗压强度63.2MPa。地下厂房埋深约200m，地层岩性为花岗岩和石英斑岩。

3 枢纽布置

枢纽所属建筑物主要由混凝土重力坝、泄洪洞、发电引水隧洞、地下厂房等组成。枢纽布置充分利用S形天然河道分布特点，拦河修筑大坝，通过2.3km隧洞引水发电，尾水投入距坝址约3km的下游河道，利用落差约90m。建设初期河道右岸布置导流涵洞，左岸布置发电引水系统，挡水建筑物为木笼框格填石坝。1987年改建时采用右岸导流兼泄洪隧洞，大坝改建为混凝土重力坝。平面布置见图1。

发电引水系统进水口采用岸边式，洞身为直径2.8m的全断面钢筋混凝土衬砌圆形断面，末端设有高40m的调压井，通过钢衬高压管道接地下厂房，再由深136m的交通运输出线竖井与地面副厂房连接。地下主厂房长37m、宽9m、高16m，安装4台水轮发电机组。发电引水系统及地下厂房纵剖面见图2。

4 大坝设计

混凝土重力坝全长160m，最大坝高26m。右岸布置溢流坝段，河道中部布置5孔泄洪坝段，挡水坝段上游采用铅直面，下游坝坡1∶0.7，坝内设有2m×2.7m的排水检修廊道。坝身基础置于砂卵砾石层上，设有3排帷幕灌浆孔，最大孔深15m。坝上游侧采用黏土铺盖及沉井形成的混凝土截水槽防渗，黏土铺盖表面设有块石、碎石、混合砂卵砾石护面。坝体底部设有排水廊道。

溢流坝段共5孔，单孔宽10m，进口设平板检修闸门，工作门为弧形闸门。采用WES堰型，堰高11m。下游通过消力池消能后送入原河道。

坝顶设有宽5m的交通桥，与左右岸道路连接。溢流坝段典型剖面见图3。

5 施工

（1）施工导流。工程初期建设阶段采用了上下游围堰一次截流，由导流涵洞进行泄洪的施工导流方式。后期改造阶段也采用了上下游围堰一次截流，由导流兼泄洪隧洞进行泄洪的施工导流方式。

（2）大坝施工。大坝两岸为陡峭山体，在大坝浇筑区域内，两岸施工道路布置难度很大。结合地形，坝体施工采用了架空索道结合两岸溜槽入仓的方法。建筑材料转运站和混凝土拌和站，布置在左岸1205.00m的平台上，垂直运输由索道完成，在浇筑面由人工平仓振捣，索道全长186m，安装高差20m。

（3）施工进度。受当时施工条件及技术、经济等方面的因素制约，工程前后分三期完成。其中第一期为初期发电期，工期为6年；第二期为后期发电期，工期为3年；第三期为对原工程进行改造扩建期，工期为3年。

图1 KKTH水电站枢纽平面图

图2 KKTH水电站发电系统及地下厂房纵剖面图

图3 KKTH水电站混凝土重力坝溢流坝段典型剖面图

6 工程简评

（1）工程所在地为中国最冷的地区之一，这里被称为“中国的寒极”，1965年1月曾测得-57℃的最低气温纪录。该水电站于1956年开工建设，1967年首台机组发电，从勘探设计到1976年全面投入使用，耗时20年，数千名建设者为此贡献了青春甚至生命。在当时如此恶劣的条件下，依靠人拉肩扛兴建该项目，难度之大可想而知。

（2）水电站建设主要为矿区供电，受当时环境条件限制，建设周期较长，1986年对机组、挡水建筑物进行了全面改建，2010年又开始新一轮扩机改造。尽管电站装机容量不大，但在当时，考虑到国防建设的保密性要求，这座水电站被隐藏在地下200m处，鲜为人知，很少有人能目睹它的“庐山真面目”。该水电站是当时国家的重点建设工程，也是当时我国唯一的最大最深的地下水电站。

（3）大坝建基面下伏岩层为砂砾质碎石块石、冲崩积砂卵石块石、黑云母花岗岩，局部还加有砂质壤土层，总厚度6～14m。该工程考虑工程建设周期及投资，没有选择岩石作为基础，而是大胆采用了砂砾质碎石块石作为建坝基础，并采取了沉井防渗、固结灌浆与帷幕灌浆、坝基排水等多项措施，确保坝基渗流稳定。经过40多年的运行，实践证明，工程是安全的。

---

本工程由北京市水利水电勘察院、新疆水电设计院承担设计，中国水电顾问集团西北勘测设计研究院承担除险加固勘察设计，供稿人李江。