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1、浅谈某水电站地下厂房设计 【摘要】某水电站地下厂房按2级建筑物设计,厂区地震基本烈度为6度,按规范规定,建筑物不进行地震设防。 【关键词】地下厂房;洞室群;喷锚支护;内部布置;结构设计 某水电站地下厂房位于左岸山体内。厂区岩层为燕山早期第三次侵入的黑云母花岗岩,厂房部位断裂不发育,上覆新鲜～微风化岩体,厚度40～140m,通过厂房的主要断层有F7、F28、F29等,倾角较陡,规模小。据勘探钻孔统计,岩心平均采取率95%,RQD(岩石质量指标)80%,岩体纵波速4600～5600m/s,湿抗压强度1
2、65MPa。 地下厂房按2级建筑物设计,厂区地震基本烈度为6度,按规范规定,建筑物不进行地震设防。 1.地下厂房位置选择 在选择地下厂房位置时,考虑了下面几个因素。 (1)厂房上游侧靠近水库处有F1断层,与厂房轴线基本平行。厂房应尽量远离F1,以确保厂房围岩稳定和减少渗水量。 (2)厂房靠山体侧的F3断层沿冲沟发育,F3影响范围内的不透水层埋藏很深,透水量较大。因此厂房应尽可能远离F3影响带。 (3)通过厂房的F7、F28、F29断层,与厂房轴线有较大的夹角,对厂房围岩稳定影响不大。而F12
3、、F2断层与厂房轴线基本平行,F2断层靠河床侧正与厂房顶拱相切,对厂房围岩稳定不利,厂房应尽可能地避开。 综合以上因素,同时考虑主变室、尾水调压室及输水系统的布置,确定了主厂房位置。根据实际开挖揭露的地质情况来看,地下厂房位置选择是合理的。 2.厂房纵轴线方向确定 确定原则。 (1)厂房纵轴线应尽可能垂直于岩体主要节理裂隙的走向或与其成较大的夹角,避免上下游边墙承受较大的侧向压力,以利于围岩稳定。 (2)轴线尽可能平行于初始地应力的最大主应力方向或与其成较小夹角。 轴线方向确定。 根据厂区
4、节理玫瑰图及实测的三维地应力成果,在满足洞室稳定和输水发电系统总布置要求的前提下,厂房轴线方向确定为N40°E。理由如下。 (1)根据厂区节理玫瑰图分析,主要节理组方向为N15～30°W,次要节理组方向为N70～85°E。厂房纵轴线与主要节理组方向夹角为55～70°,与次要节理组方向夹角为30～45°。 (2)从实测的三维地应力成果看,最大主应力方向为°E,与厂房纵轴线方向夹角为°,虽然夹角稍偏大,但其应力值为,属中低应力区,对厂房纵轴线方向选择影响不大。 3.地下洞室群布置 除了开关站出线场和
5、控制楼布置于地面外,主厂房、主变室、尾水调压室及其他洞室均布置于地下,形成了一个错综复杂的地下洞室群。 厂区枢纽布置采用主厂房、主变室、尾水调压室三大洞室平行布置的形式,因此,三大洞室的纵轴线方向与主要节理的夹角方向均较大,对顶拱和边墙稳定有利。主厂房与主变室间净距22m(1倍大洞室跨度),主变室与尾水调压室间净距。主变室靠近主厂房布置,母线长度较短,可降低造价,提高运行的可靠性。 主厂房与主变室间布置有4条母线洞,每台机组母线通过各自的母线洞至主变室。主变室中布置有电缆电梯竖井,与高程180m的地
6、面开关站和控制楼相连接,由于主变室与主厂房安装场高程相同,故布置了一条进厂交通洞,担负主厂房和主变室的交通运输。在主厂房和主变室四周设上下两层排水廊道,排水廊道内设D76@3m排水孔形成排水帷幕,组成厂区排水系统,以减少主厂房和主变室的渗水量。 地下厂房安全通道除靠山体侧的进厂交通洞和电缆电梯竖井直接与地面相通外,靠河床侧还利用下层排水廊道经过2号排风竖井和调压室运输洞与左岸厂坝公路相接。 4.厂房内部布置 主厂房洞室开挖尺寸为××(长×宽×高),布置有4台单机容量150MW的竖轴水轮发电机组,机
7、组间距21m。水轮机安装高程为。廊道层、水轮机层、发电机层及厂房洞顶高程分别为、、、m,尾水管底板高程。廊道层布置有盘形阀、滤水设备等;水轮机层上游侧布置调速器、油压装置等水力机械设备及管路,下游侧布置母线出线、电缆等电器设备。发电机层下游侧布置有励磁盘、机旁盘等设备。每一个机组段设楼梯一部,作为连接发电机层和廊道层的垂直交通道。安装场布置在靠山体一侧,长39m,按1台机组大修时主要部件堆放的实际需要,同时考虑施工期的安装及卸车等要求确定。检修集水井和渗漏集水井布置于主厂房靠河床侧,为避免机组检修时下游
8、水位倒灌,检修集水井顶部高程为,与发电机层高程相同。由于山体内渗透水量难以准确计算,为保证厂房安全运行,厂房内渗漏集水井仅考虑厂房围岩及机组渗漏水量;排水廊道内的山体渗水量流入排水廊道单独设置的集水井内。在主厂房两端各布置1个空调机室。 主厂房吊车梁采用岩壁吊车梁,省去了钢筋混凝土吊车柱,缩小了厂房跨度,同时厂房桥机可以提前安装运行,方便施工。主厂房顶部采用轻钢屋架,上设轻质防水屋面,下设轻质吊顶,中间布置通风管道等。 为了改善地下厂房
