天堂抽水蓄能电站水工建筑物设计情况及运行分析

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1、三、工程布置及设计与施工131天堂抽水蓄能电站水工建筑物设计情况及运行分析黄斌(天堂抽水蓄能有限公司)【摘要】介绍天堂抽水蓄能电站水工建筑设计、运行情况及有关特点，并针对运行中暴露出的问题提出处理和改进建议，希望对从事抽水蓄能电站设计及运行单位有所裨益。【关键词】抽水蓄能水工设计水工建筑物1工程概况天堂抽水蓄能电站位于湖北省罗田县境内巴水支流天堂河上游，距罗田县城关53km，自1966年至1994年，先后在天堂河上修建了五级梯级电站，总装机容量26．65MW。天堂抽水蓄能电站利用已建天堂梯级电站中的一级电站水库作上库，二级电站水库作下库。上库为大(2)型水库，总库容16

2、200万矗，控制流域面积220km2；下库为中型水库，总库容1083万甜，坝址以上流域面积260k矗，装机容量35X2MW，以220kV电压等级接人湖北省电网j天堂抽水蓄能电站于1998年动工兴建，2001年投入运行。年设计抽水电量15996万kW·h，年发电量12506万kW·h，在湖北电网中主要担负调峰填谷任务，同时具有调相和事故备用功能，也作为湖北电网的零启动电源点。本电站的开发，提高了湖北电网的调峰能力，一定程度上改善湖北电网的调峰困难，同时也为华中地区建设大的抽水蓄能电站积累经验。2新建水工枢纽布置和主要建筑物设计本工程从水工角度讲是一个改建项目，新建工程相对

3、简单，主要建筑物有上库进／出水口、引水隧洞、主副厂房、开关站、防洪墙、下库进，出水1：3、尾(引)水渠。水道厂房系统工程中除上库进／出水1：3属2级建筑物外，引水隧洞和厂房等均属3级建筑物。枢纽布置主要考虑原有水利工程的制约和抽水蓄能电站本身要求，上库进，出水口布置在已有大坝和泄洪隧洞之间；引水隧洞布置在条形山梁下，采用1洞2机的供水方式。电站厂房沿下游河道右岸布置，主厂房下游侧布置副厂房、中控楼和开关站；厂区与原天堂一级电站尾水渠的毗邻处设有防洪墙。2．1上库进／出水口根据上库岸坡的地形、地质条件，上库进／l出水口布置在上库已建大坝与已建泄洪隧洞之间，采用竖井式(侧式

4、)进水口，从上游依次设有拦沙坎、进水明渠、拦污栅段、收缩段和渐变段、事故门和检修门。明渠最前端设拦沙坎，明渠长56m，宽25m，底坡I：7，两侧边坡设置斜马道，浆砌石护坡，马道以上边坡为1：1．4，以下为1：1，靠拦污栅上游的扭面段(长14m)两侧边坡从1：1渐变为垂直。拦污栅段长14．051m，顶部设置4根防涡梁。拦污栅平面上呈弧形设三孔，孔口之间共设有两个分流墩。拦污栅段后接收缩段，将水道由3孔矩形渐缩为1孔官门形，收缩段平面收缩角为31．26。，顶板收缩角为9．17。。收缩段后为132抽水蓄能电站工程建设文集——纪念抽水蓄能专业委员会成立十周年lOm长的圆拱直墙渐

5、变段，闸门井平面尺寸5．6mX6．6m，设事故门槽和检修门槽。2．2引水隧洞电站采用卜型一洞两机的供水方式。隧洞布置在从天堂一级水库延伸至二级水库的条形山梁中，隧洞基本处于微风化的Ⅱ类围岩内，洞顶弱风化以下岩石覆盖厚度40～55m，内水压力最大不超过0．82MPa，洞顶以上地下水水头不超过55m。主洞洞径8．5m，从岔管后分为2条支洞，支洞洞径6．Om，两支洞轴线间距18．2m。从隧洞进口至厂房上游外边墙两洞长分别为332．926m、326．171m。隧洞按衬砌型式分为钢筋混凝土衬砌段和钢板衬砌段。钢筋混凝土衬砌段有上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段、岔管段；钢衬段

6、起点设在距厂房上游外边墙50m处，末段与蜗壳进口相连。钢衬在距厂房上游外边墙14m处设置lOm长渐缩段，钢管内径由6．Om变为4．6m，渐缩锥角80。2．2．1钢筋混凝土衬砌段对隧洞围岩采用了如下加固措施：(1)系统锚杆。对隧洞全断面进行锚杆支护，岔管前支护参数L=3．3m，西22@1．2m×1．2m，锚杆露头30em；岔管段L=4m，g'25@1．2m×1．2m，锚杆露头55em。对隧洞下弯段顶拱存在的缓倾角结构面处锚杆加强L=4．8m西25@1．2m×1．2m。所有锚杆露头要求与环向钢筋点焊。(2)隧洞顶拱1200进行回填灌浆，孔位与固结灌浆孔相同，孔深入岩o．3m

7、，灌浆压力0．2MPa。(3)对围岩进行固结灌浆。灌浆压力为1．5倍内水压力，下平段与岔管段不小于1MPa，斜井及下平段灌浆孔人岩4．5m，每排8孔，排距3m，岔管段人岩5m，孑L距3m，排距2．4m。经过以上加固处理，满足上抬理论的微风化Ⅱ类围岩，混凝土衬砌与围岩粗糙开挖面之间，由于压力灌浆而结合良好，使钢筋混凝土衬砌和部分厚度的围岩共同承担内外荷载。据此，隧洞衬砌设计采用厚度o．4m钢筋混凝土作平整衬砌，配单层钢筋4b20@200。岔管段采用0．6m厚C30钢筋混凝土衬砌，岔管段环向钢筋西32@150，纵向钢筋西25@200，在近岔口