水布垭地下电站洞室布置方案研究（陈代华）

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1、水布垭地下电站洞室布置方案研究（陈代华） 　　表1主厂房位置方案主要参数摘要:水布垭地下电站厂区地层上硬下软，上部为栖霞组层状岩体，软硬相间，下部为马鞍组、黄龙群组和写经寺组软岩，其间还有相向对倾的断层F2、F3的切割，地质条件复杂，软岩成洞问题十分突出。结合厂区地形和具体的地质条件，利用坝子沟开挖引水渠，坝子沟南侧边坡上布置岸塔式进水口。引水隧洞为1机1洞垂直进水塔平行布置，与主厂房轴线夹角为70°，进口中心高程334.25m，出口中心高程189.00m，上平段与下平高压段之间由60°斜井段相接。主厂房轴线方向N296°，主厂房的平面尺寸168.50m×23.00m×

2、65.47m，其中机组段长118.70m，安装场长41.50m。尾水为1机1洞垂直主厂房轴线平行布置，从马崖高边坡正面坡坡脚出口。 　　关键词:电站建筑物;地下洞室;布置方案;水布垭水利枢纽 中图分类号:TV554文献标识码:A 1概述 　　水布垭水电站位于清江中游河段，湖北省巴东县水布垭镇，是清江干流梯级开发的龙头工程。枢纽工程主要建筑物有混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道和右岸地下式电站、放空洞等。水布垭工程正常蓄水位400m，死水位350m，最低尾水位198.90m。电站装机4台，单机容量460MW，总装机容量1840MW，保证出力310MW，多年平均发电量39.84亿

3、kW•h，是华中地区不可多得的具有多年调节性能的水电站。 2主要工程地质条件 　　厂区地层倾向上游略偏左岸，倾角6°～25°。从上至下有茅口组、栖霞组第1～15段、马鞍组、黄龙群组和泥盆系写经寺组等。断层主要有NNE、NNW、NE向3组，以张性、张扭性、高倾角为主。对主厂房布置和围岩稳定影响较大的断层有F2、F3、F50、F478和F205等。裂隙十分发育，可分为NE、NW、SNT和NEE向4组，以高倾角裂隙为主。 　　地层软硬相间，沿软岩广泛形成层间剪切带，主要剪切带有001，011，031，061，081，101，131，151号。 　　地下洞室围岩上硬下软，上部软

4、硬相间，下部为写经寺组页岩、粉砂岩、泥灰岩、马鞍组煤系、炭质页岩等软岩岩组及黄龙剪切带等，软岩成洞问题十分突出。 3电站建筑的布置方案 　　地下电站位于NE30°的清江河段右岸岸坡、张性大断层F2、坝子沟和马崖高边坡所围限的四边形山体内，且有F3断层贯穿其中。F2、F3两断层相向对倾，在剖面上，F2、F3之间的岩体上宽下窄，在平面上，南西窄，往北东渐宽，地表最窄处只有270余米。地下电站洞室群的布置上游受F2、F3断层的制约，下游则受P41q分布高程的控制。因此，主厂房布置四面受限，可选择余地较小。 3.1布置原则 　　主厂房位于右岸F2、F3两条断层挟持的岩体内，布置

5、时应尽量避开断层及其严重影响带。 　　主厂房的位置选择，应使输水隧洞洞线尽量短，在满足机组调节保证计算要求的前提下，尽量不设置调压室，且进水口及尾水出口应具有较好的水力学条件。 　　主厂房纵轴线与岩层及岩体主要结构面走向间应有较大的夹角，以减小地质构造对主厂房围岩稳定的影响。 　　尽可能利用较坚硬完整的P121q、P51q、P41q、P21q岩层，引水洞上平段应尽量置于P121q内，将主厂房洞室拱顶置于P41q、P51q内，主厂房洞室侧墙应尽量多的置于P41q层中。 　　在满足布置和安全运行的条件下，尽量减小地下洞室的尺寸，简化地下洞室的布置，以有利于主厂房洞室围岩的稳

6、定。 　　尾水洞布置应尽量缩短穿过写经寺和马鞍组软岩的洞段长度，主厂房位置选择应有利于缩短尾水洞的长度和减小尾水洞的断面，改善软岩洞段的成洞条件，有利施工。 3.2主厂房位置 　　按照上述布置原则，根据厂区地形、地质条件和地应力情况，结合枢纽总体布置的要求，经多方案比较，重点研究了上部厂房和中部厂房布置两个方案。 　　上部厂房布置方案。主厂房、主变室和尾水闸门室相互间平行布置，其间净距分别为44.50、33.00m。引水1机1洞，尾水为两机1洞。 　　中部厂房布置方案。在上部厂房布置方案的基础上，将主厂房向下游移150m左右，尾水洞为1机1洞，尾水闸门室移至尾水洞出口。

7、主厂房布置方案的主要参数见表1。 　　综上分析，中部厂房布置方案，断层对主厂房洞室围岩稳定影响小，引水洞充分利用了较好的P121q岩层，尾水洞穿过D3X软岩的洞段较上部厂房布置方案短92m且断面小，较多地避开了不利地质条件并改善了成洞条件，施工难度减小，可以加快施工进度。因此，推荐中部厂房布置方案。 3.3安装场 　　为改善主厂房上下游侧墙的稳定性，结合厂内布置，比较了端部和中部安装场布置方案。 　　端部安装场，安装场位于主厂房1号机右侧，平面尺寸23m×39m。中部安装场由安Ⅰ、安Ⅱ两部分组成。安Ⅰ段位于主厂房1号机右侧，平面尺寸为23