水利枢纽地下厂房优化设计

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1、水利枢纽地下厂房优化设计　　介绍招标设计阶段百色水电站设计优化情况，重点介绍地下GIS升压站选择、地下洞室布置、厂房防渗排水布置及洞室围岩稳定分析等方面的研究和优化情况，并对采用岩锚梁、取消伸缩节、应用钢纤维喷混凝土、雾化防护等问题进行探讨。　　百色水电站为地下式水电站，装机容量4×135MW，电站建筑物布置于主坝区左岸。招标设计阶段，除将主变及升压站由地面布置改为地下布置外，电站总体布置维持初设阶段的布置格局。水电站建筑物包括：进水口、引水隧洞、地下主厂房和主变洞及母线廊道、高压电缆廊道、灌浆排水廊道、交通洞、疏散洞、排风竖井等附属洞室、尾水隧洞及尾水渠等。除进水口、引

2、水隧洞、尾水渠及交通洞部分洞段等部位的岩层主要为岩性较差的榴江组硅质岩、硅质泥岩、泥岩外，其余地下厂房洞室即主厂房和主变洞及其附属洞室、尾水隧洞等均布置在岩体抗压强度较高、渗透系数较小但裂隙较发育且出露宽度仅约150m的辉绿岩带内。　　招标设计阶段主要进行了以下几个方面的设计优化：　　主变和升压站由初设的地面布置改为地下布置。进一步开展了升压配电设备的选型和布置方案的比较，论证了采用地下GIS升压站的合理性，选择了往左岸挡水坝段出线的高压出线方案。　　地下厂房设置独立的防渗排水系统。进行了厂区地下洞室群的渗流场分析，设置了独立的厂房防渗排水系统，加强了厂房渗流控制措施。　

3、　尾水隧洞布置的优化。进行了电站调保及尾水系统水力学计算，为避免明满流交替，尾水主洞由等断面顺坡式改为变断面上翘式。　　地下洞室布置的优化。采用地下GIS升压站方案后，洞室布置从初设的“主厂房+尾闸室”一大一小两洞布置改为“主厂房+主变洞”两大洞室布置。　　地下GIS升压站方案的研究　　虽然SF6全封闭组合电器的性能和可靠性优于常规设备，但鉴于初设阶段时期其设备造价较高，电站升压站型式推荐采用地面敞开式升压站方案，升压配电装置采用SF6瓷柱式断路器和敞开的隔离开关等常规设备。　　招标设计阶段，随着技术的进步，GIS技术应用已趋于广泛和成熟，其设备价格已经降低，采用GIS设

4、备也更能适应现代电站“少人值班”的要求，同时考虑到地面升压站高边坡问题较突出，工程运行的安全性和可靠性较差，因此，对地面常规式、地面GIS式和地下GIS式升压站方案进行了深入比较。两个地面方案的升压站均布置在地下厂房顶部山坡开挖形成的平台上。地下GIS升压站方案则是将主变和GIS等设备布置于主厂房下游侧的地下主变洞内，山顶无出线场。　　技术上，GIS设备的可靠性、维护检修等性能指标远优于敞开式常规设备。经济上，虽然GIS设备投资相对较大，但在设备、土建、运行费等的综合费用上，地下GIS方案均比两个地面方案省。施工进度上，由于电站发电工期是受大坝施工进度控制，地下GIS方案

5、增加主变洞后并不会影响发电工期。安全性上，地下GIS方案由于无地面升压站的大面积和高边坡开挖，因而在避免高边坡开挖、提高升压站运行的安全性、可靠性方面优越于地面方案。因此，招标设计阶段采用了技术经济条件优越的地下GIS升压站方案。　　电站高压出线方案的选择　　为选择合理的出线方案，对电站高压出线进行了三个方案的比较：方案一为往左岸挡水坝出线；方案二为往主变洞顶部山坡出线；方案三为往尾水渠上游侧边坡出线。　　方案一考虑从主变洞设高压电缆廊道出至消力池左侧高程平台，然后接进大坝高程横向廊道，再经坝内电梯井引至左岸坝段下游坝坡高程出线平台之后出线。设计中曾比较过采用水平廊道加竖

6、井于副厂房右侧位置引至左岸坝段坝址处，然后沿坝坡上至出线平台的方案，但因该方案与大坝施工干扰大、施工安装困难、运行维修不便、投资节省不多而被放弃。　　方案二考虑在主变洞右端设电缆竖井直通地面出线场。该方案需在山坡上设有出线场，同时为满足出线场的施工、对外交通及运行检修的需要，需设一条长约240m的出线场对外公路。对外公路布置于尾水平台公路和上坝公路之间，三条公路相对较集中，边坡总高度约达140m，山坡地质条件较差。该方案高边坡问题非常突出，边坡处理工程量大，运行安全性差。　　方案三考虑以水平廊道和竖井引线至尾水渠上游侧开挖边坡上的出线场。该方案可减少一定的土建工程量，但2

7、20kV出线直接跨右江，其平面位置距大坝消力池较近，跨江高压线高程也偏低，220kV出线以及出线场设备受大坝泄洪雾化影响严重，运行安全难以保证。　　安装、运行条件上，方案一的出线设备和线路运行安全可靠、维护方便，但电缆竖井较高，安装有一定难度；方案二的户外设备和线路均能安全运行，但出线场为高差较大的阶梯式布置，运行维护不够方便，电缆竖井也较高，安装也有一定难度；方案三的出线设备安装相对简单，但设备及220kV出线受大坝泄洪影响严重，难以保证运行的安全可靠。投资方面，方案三投资最省，方案一次之，方案二最高。　　综上所述，方案二的