江口水电站厂房设计

!""!年第#"期$第!"卷总!#%期&东北水利水电!’(文章编号)#""!*"+!,$!""!&#"*""!’*"!江口水电站地下厂房系统布置优化设计于生波，张殿双（东北勘测设计研究院，吉林长春#’""!#）(摘要)本文主要介绍了江口水电站左岸地下厂房系统布置的优化设计，主要包括安装场设计、主变开关站设计、副厂房设计、通风（出渣）洞设计等。优化设计的结果，使总体布置更为紧凑，减少了工程量，节省了投资。(关键词)地下厂房系统；优化设计；江口水电站(中图分类号)AB/’#3+(文献标识码)C#工程概况资不增加的情况下，使管理、运行更合理、更方便。!3!主厂房总体布置江口水电站位于重庆市武隆县江口镇，芙蓉江河口以上主厂房是地下洞室群中的主导洞室，厂址选择考虑了以约!-.处，是一座以发电为主的水利水电工程，是芙蓉江干下几个因素：流梯级开发中的最下一级，工程所在位置距用电负荷中心重主厂房顶拱尽可能座落在南津关组（:’,）较坚#;7:#;庆市区约#’"-.，坝址控制流域面积/,,"-.!，多年平均流硬、完整的岩层中，同时主厂房边墙应尽可能减少与最大主量#0!.’12，多年平均年径流量,/3%亿.’，水库正常蓄水位应力方向的夹角；选择主厂房轴线时，尽量保证主厂房进、出和校核洪水位分别为’""3"".和’"’3’0.，相应静库容分水线路工程量较少，进、出水流条件较好；利用主厂房在输水别为,30’亿.’和,3%/亿.’。线路中的位置，尽可能调整上、下游输水管线长度，以达到不厂房系统位于左岸山体内，厂房系统以主副厂房及主变设调压井的目的；使主厂房尽可能的远离大坝拱座，使拱座开关室两大洞室为核心，辅以母线洞、交通洞、通风洞等附属对厂房的影响较小。洞室及电缆竖井、通风竖井等构成。主厂房洞室开挖轮廓为综合考虑全面比较后，将主厂房布置在距左坝头约#""（长4宽4高）#"’3!0.4#%3!".40#3!".。厂内安装单机.处，纵轴线方位角@6’,89。容量为#""56的水轮发电机组’台。!3’主厂房布置厂房系统区域地面高程为!#"7’+".，地形起伏不大，$#&主厂房体形选择。综合考虑了主厂房围岩的情况及无深切沟谷，上游山坡较陡，下游相对平缓。厂房系统穿越岩采用深孔预裂爆破法的开挖方法等诸多因素，决定主厂房选体岩性以灰岩、白云岩为主，厂区岩层走向!897’!9，倾向用圆拱直墙构成的城门洞型断面。此种体形简单，拱座处应!%897’"!9，倾角,897009，岩体以!，"类（:’,）围岩#;7:#;力集中较小，施工方便，且开挖空间利用充分。为主。厂区地应力属中等地应力水平地区，地应力以构造应$!&主厂房轮廓尺寸确定。尽量压缩主厂房开轮廓尺寸，力为主，其水平平均主应力值为83#85<=，方向为>6!+"9?特别是横断面尺寸，对围岩稳定和节约投资等，都极为重与区域主构造线近似垂直。要。在调查研究、总结经验和综合分析的基础上，通过方案比!地下厂房系统布置及优化设计较，合理地确定主厂房开轮廓尺寸。其中主机间长0!30.，安装间!’3+.?吊车梁以上开挖宽度#%3!".，以下开挖宽江口地下厂房系统主要由主厂房、副厂房、主变开关室、度#/3/".。母线洞、高压电缆道、出线井、出线场、通风（出渣）洞、交通$’&安装场布置选择。根据选定的主厂房位置，比较了安洞、排水廊道等组成。装场布置在主厂房山内侧和河床侧!种方案。当布置在主厂!3#地下洞室群布置原则房河床侧时，进场交通洞需穿越尾水洞，交叉洞段的围岩厚布置力求紧凑，使升压变电设备尽量靠近发电机组，以度较薄对稳定不利。当安装场布置在主厂房山内侧时，则可节约铝母线和减少电能损失；充分利用岩体的自承能力，尽量避开上述问题，同时其交通也较为顺畅，故选定安装场布置缩小洞室间的岩墙厚度，减少岩石的洞挖量；尽量使引水洞、于主厂房山内侧的方案。尾水洞布置顺畅，洞线短和综合水头损失小，以获得长期运行对于安装场布置于主厂房山内侧方案，又比较了安装场的经济效果；综合考虑经济性、合理性、安全性，力求在保证投(收稿日期)!""!*"0*!#(作者简介)于生波$#%/,—&，男，吉林省人，学士，助理工程师，现从事水利水电工程设计工作。 !"东北水利水电!##!年第$#期%第!#卷总!$&期’下设副厂房和不设副厂房!种方案。前者在整个安装场范围上部缆机平台安全。开关站外侧边线距下部上坝公路平面距内布置集水泵房，集水井、风机房、油库和高压气罐室，而不离$#余)，边坡很陡，开挖石渣势必将危及下部公路交通及设副厂房方案则安装场下部为岩体，集水泵房及集水井移至水垫塘施工安全，从而影响整个工程的直线工期，对工程如厂房河床侧副厂房下。安装间下设副厂房以后，由于厂房下期发电极为不利。部施工支洞从安装间下部穿过，岩层厚度较薄，施工支洞断若将地面+,-开关站移入地下洞室中布置，则可避免上面较大，且有开天窗的可能，影响厂房下部的开挖与混凝土述问题。在方案设计中首先考虑将+,-开关站布置在!号或衬砌，对施工带来极大的困难，且影响施工进度，对安装间提*号施工支洞中，这样能充分利用施工支洞，减少开挖工程前形成、提前发电均有很大影响。量，但必须增加主变洞与该施工支洞的联络洞，这样开挖工集水井设在安装间下部，也是影响提前发电、早日形成程量将有所加大，且+,-电缆长度大为增加，投资就将增加安装间的关键因素。集水井是整个地下洞室开挖最低的部0.#万元。经济不合理。第二种方案布置，即将+,-室布置在位，此部位开挖及混凝土浇筑至安装间地面高程均占用直主变洞内，置于主变室上层，扩挖主变洞，这样布置较为紧线工期，因此集水井从安装间底部移至原副厂房（河床侧副厂凑，将大大减少电缆长度，且运行方便。该布置与初设方案地房）处，对安装间的提前形成与提前发电极为有利。因此，选择面+,-开关站布置相比较，可节省工程投资约!"#万元。安装间底部不设副厂房且将集水井移至原副厂房的方案。综合上述设计，最终确定主变开关室开挖轮廓为（长3!("副厂房布置选择宽3高）2!(!#)3$"(!#)3!.(0#)，主变洞中心线距主厂副厂房布置中拟定了!个方案：于主厂房右端布置一副房中心线""(2#)，两个平行的大洞室之间岩墙厚度为厂房，长$!($#)，宽同主厂房同宽，布置有关电气设备及油!4(##)。罐等。同时在安装间下部布置渗漏及检修集水井等。另一方!(0通风洞布置优化案将副厂房布置在安装场左端。由于厂房顶拱围岩明显右端通风洞是地下厂房进风及排风的主要通道，同时也是地优于左端，同时副厂房布置于右端有利于与通风洞结合形成下厂房的第二安全通道。原初设方案将通风洞布置在主厂房第二消防通道及*号机组提前发电，故初步推荐第一方案，河床侧山墙顶部，洞线长约*&")，纵坡0(04&5，末端高程且为了减少地下施工强度，地下副厂房内仅布置水轮发电机为!#!(##)，与厂房顶拱右端墙相连（并设风机房）。进口高组必须的辅助设备，控制系统放至地面操作控制管理楼。程高于校核洪水尾水位。另为了厂房上部开挖出渣，在山墙但由于前述原因，地面布置场地不够开阔，布置地面操处顺厂房轴线方向另设一施工出渣洞。但由于厂房顶部远高作控制楼及+,-开关站困难较大。为此，+,-室及中控室移于厂外公路，使得该方案施工支洞无法使用。至地下，这样，原副厂房面积就满足不了使用要求。为此，在为此，通过现场勘察，设计将通风洞与施工支洞结合，安装间端部增设一副厂房，将除控制室外蓄电池室等辅助设形成通风（出渣）洞。新的通风洞进口高程为!#2(.#)，远低于备房间布置于此，而将集水井等移至原主厂房河床侧副厂房校核洪水尾水位!!"(.&)，在洪水期将会洪水倒灌，无法完下，使整个布置紧凑合理。成通风要求。为此，设计在厂房外侧挖一通风竖井，洞径0)，!(.主变开关站布置优化顶高程!2#)，待厂房顶拱开挖完毕后在汛期前将通风洞封%$’主变室布置。在初设阶段对主变位置进行了!种方堵，通过通风竖井与上部通风机房联通，从而达到通风目的。案比较选择：!(2其它附属洞室第一方案：主变设置在单程*$#(##)的地面，发电机离其它附属洞室包括交通洞、排水廊道、高压出线廊道及相封闭母线经母线洞和电缆竖井后，与主变相接。出线井。在设计中，考虑了功能不同也作了详细分析比较，这第二方案：主变设置在与主厂房纵轴线平行的主变洞内。里不再详述。方案一的主要缺点是：离相封闭母线太长，造价高，电能!(4洞室布置特点损耗大；主变不能利用安装场进行检修，而需要另设场地，由江口地下厂房系统除了永久洞室外，还有一些临时施工于左岸山体地形较陡，开挖量大；此外，泄洪时产生的雾化问洞，整体看来，洞室多而密集，纵横交错，除了具有地下厂房的题，对主变的运行会产生不利影响。此方案优点是：主变布置共有特点外，还具有自身的特点。灵活，通风散热条件较好。主厂房与主变室间岩墙较薄，仅为!4(##)，突破了传方案二的优点是：离相封闭母线相对较短，电能损耗小，统的塑性区不宜重叠的概念；两大洞室平行布置，之间有*工程投资相对较合理。缺点是：地下开挖和支护施工强度较条母线洞、一条交通洞相连通，做到了联系方便而又相互独大，相对而言，对机组提前发电不利。立。两大洞室开挖轮廓根据使用功能开挖轮廓变化，高低错经综合比较、分析，推荐了第二方案，主变布置在主变洞内。落；运用承载拱理论，缩小各洞室间的岩墙厚度，充分利用了%!’+,-开关站布置优化。初设方案地面+,-开关站所岩体的自身承载能力，使整个地下洞室群布置紧凑合理；附处部位山势陡峻，最陡处"./坡。若形成占地$0##)!的平属洞室少，采取临时施工洞与永久工程相结合，永久洞室做台，必须进行大面积开挖。永久开挖边坡按$1#(2，考虑到防到一洞多用；洞室布置综合考虑了工期、工程量、工程投资和火通道，里侧的开挖边线已达到缆机平台坡脚，直接威胁到管理运行等各方面的因素。