索风营水电站地下厂房布置及设计优化

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1、索风营水电站地下厂房布置及设计优化宁华晚(中国水电贵阳勘测设计研究院,贵州贵阳550002)摘要:主要介绍索风营水电站地下厂房结合地形地质条件、水文地质条件和枢纽总布置所进行的地下厂房位置及纵轴线方向、厂区洞室群布置选择、吊车梁型式选择、出线平台等建筑物的方案比较,以及地下厂房防渗排水设计等的设计方案研究,并结合工程特点进行地下厂房洞室群的设计优化,达到了有利于洞室群围岩的稳定、加快施工进度及节约工程投资的效果。关键词:水工结构;地下厂房布置;设计优化;索风营水电站中图分类号:TV73116文献标识码:B文章编号:100720133(2004)0320021

2、205①的乌江中游的六广河段,工程以发电为主,系统中承担调峰、调频、事故备用等任务,溉、养殖、旅游等效益。在电力兼有灌地下厂房概况索风营水电站位于贵州省黔西、修文两县交界0图1索风营水电站地下厂区平面布置图(尺寸单位:cm;桩号单位:m)地下厂房全长13515m、宽24m、高581405m,厂内安装3台单机容量200MW的混流式水轮发电机组;主变压器室和GIS开关站均布置于地下,采用出线窑洞以220kV电压等级出线3回。由于坝址处河床狭窄、右岸山体雄伟且岸壁陡峭,为避免引水发电建筑物与碾压混凝土大坝施工干扰,加快施工进度,所以从工程枢纽总布置、工程地质条件和

3、水文地质条件、主要工程量和投资、施工条件和运行条件等6个方面进行了综合比较后,将厂房布置于大坝下游右岸山体内,形成一个由引水隧洞、主厂房、主变压器洞、尾水洞、窑洞式出线平台和交通洞等洞室组成的大型地下洞室群①收稿日期:2004203208作者简介:宁华晚(19642),男,湖南省邵东县人,高级工程师,(尺寸单位:cm)图2索风营水电站地下厂房纵轴线剖面图图3索风营水电站地下厂房横剖面图(尺寸单位:cm)较好、强度较高,满足地下厂房对地基的要求。厂区内无大型断裂结构面,但层间错动及软弱夹层极其发育,主要有fj2,fj3,fj4,fj5,fj6等层间错动面,宽0

4、15～30cm,充填有黏土、炭质、岩屑及方解石,错动面平直、连续性好。岩溶发育主要受N70°E结构面(裂隙)及层面或层间错动带控制,岩溶形态主要呈缝状或带状。厂区工程地质条件索风营水电站地下厂房洞室群位于坝轴线下游约50m处的右岸山体内,主厂房轴线方位为N68°E,与岩层走向和主要节理裂隙方向的夹角约30°。12-2主厂房顶拱部位所处地层大部分为T1y中厚层夹薄层灰岩,属Ⅱ～Ⅲ类围岩,稳定性较好;其余为2-32-3厚层、中厚层块状灰岩,属Ⅱ类围岩,稳定在洞室开挖中揭露:地层主要为T1y及T1y2-2,局部见溶蚀现象,大部分岩体较完整,洞T1y性好;在平行主厂

5、房下游侧布置有主变压器洞,所2-2处岩层为T1y中厚层夹薄层灰岩,属Ⅲ类围岩,稳定性较好。厂区岩层产状总体呈现为N80°E,SE∠20°～27°,无大的断层和裂隙切割,岩体完整性室稳定性较好;在主厂房NE侧及安装间下游侧边墙,顺fj5层间错动带发育有溶洞,最大洞宽约115m,充填有黄泥夹岩屑。地下厂房开挖后,实测的顶拱沉降最大值为2197mm,位移最大值为10192mm;上游边墙最大位移为514mm,下游边墙最大位移为4104mm,说明地下厂房所选择的纵轴线位置和方向都是合理的。214厂区其他洞室布置厂区其他洞室主要建筑物包括:主副厂房、安装间、主变压器开关

6、洞、厂坝电梯竖井、母线洞、出线平洞、出线坚井、通风洞、通风坚井、进厂交通洞、排水洞及出线窑洞、上坝交通洞及施工支洞等大小洞室(井)30余个。在进行厂区其他洞室布置时主要考虑以下因素:(1)在满足机电设备布置及其运行管理的要求2地下厂房布置211布置原则地下厂房布置时,提,并考虑以下原则:以与枢纽整体布置协调为前(1)使引水线路顺畅,不设调压井;尽量缩短引水道长度,(2)洞室应布置在地质构造简单、岩体完整坚硬、上覆岩层厚度不小于2～3倍洞室跨度、地下水微弱及山体稳定的地段;(3)避开较大断层、节理裂隙发育区、破碎带及高地应力区;(4)厂房轴线与主地应力σ1方向

7、的交角较小,与岩层走向及主要结构面的夹角尽可能大,次生结构面的影响。212位置选择并注意下,力求洞室跨度最小,并合理选择洞型;(2)充分利用地下厂房各部位空间,尽量做到2-1由于受T1y薄层、极薄层灰岩夹泥质灰岩的制约和地下主厂房跨度大的影响,地下主厂房只能一洞多用;(3)电气设备和水机辅助设备的分区、分层布置要协调紧凑,避免拥挤和相互干扰;(4)出线电缆、管路要尽量顺畅、线路较短,并采用集中布置方式;(5)为方便运行管理创造良好的条件;(6)在满足安全、经济、技术可行并有利于施工的前提下,尽量和施工支洞结合使用。21411副厂房、主变压器洞位置及间距选择为

8、便于运行管理,根据机组主辅设备布置要求和使进厂交通洞