贵定县江边窑水电站地下厂房的设计要点之我见

【摘要】随着国家西部开发的不断深入，为确保‘西电东送’外送电力的完成，贵州省确定电力供应的顺序是：先保黔电东送、再保生活用电、三保重点项目、后保工业用电。贵州的‘大电’市场主要在广东，重点保广东，与此同时，为优化电源结构，全省计划关停62.75万kW的小火电。另一方面，随着国民经济快速发展，贵州电网负荷日显紧张，省内电力供求矛盾日益突出，电力供需缺口进一步加大。贵州省今后数年内仍将重点发展电力资源。江边窑水电站是贵州水电发展的重点，本文将对江边窑水电站地下厂房的建设提出点意见，望在江水窑电站地下厂房的的建设中起到指导作用。

【关键词】江边窑水电站, 地下厂房, 设计要点

引言

地下式厂房这种厂房形式在水电站设计中较为常见,在国内已经有很多大型地下式厂房的建设工程实例。地下厂房建设的厂区地质条件个是关键因素,

江边窑电站就建于地质条件较为简单,这使厂房的建设难度大大减小了，但地下厂房空间立体交错,结构复杂,施工工序多,是控制水电站发电的关键因素。进行地下厂房设计优化,充分利用地下厂房的有效空间,合理、紧凑地布置地下厂房,减少开挖、支护和钢筋混凝土工程量,对地下厂房的围岩稳定及其有利,

1.概述

江边窑水电站位于贵州省贵定县洛北河乡，地处乌江一级支流清水河上游右岸支流独木河下游，距贵定县西北约20km，工程地理坐标为：东经106°51＇～107°21＇、北纬26°05＇～26°45＇。独木河发源于贵阳市花溪区高坡乡之云雾山（海拔1604m），由西南流向东北，经龙里县在石板乡进入贵定县，独木河流域面积2214km2，河长126km，河道平均坡度3.7‰，流域呈阔叶状，江边窑电站坝址上游无大、中型水库，下游在建的大花水电站位于独木河河口下游600m处，水库正常蓄水位为868m，校核洪水位为871.32m，回水至独木河红岩，回水长度约19km。厂房位于杨家寨下游约2km风洞峡谷山体内，地形上河床宽度15～25m，河床底面高程约865m左、右岸均为陡崖，边坡坡度80°～90°。左岸山顶高程约1250m、右岸山顶高程约1220m，两岸山体雄厚。从地形和防洪要求方面考虑均无建地面厂房的条件，布置地下厂房可解决防洪和避免布置地面厂房深挖方的问题。

2.厂房地质条件和地形

2.1地质条件

工程区地属云贵高原东部的黔中山原中部的苗岭北坡，平均海拔为1000～1300m，相对高差300m左右。工程区属中山浅切割地貌，可确定三级剥夷面和一级剥蚀面。地层岩性上，厂房区出露地层为二叠系下统栖霞组（P1q）中厚层～厚层致密灰岩夹有机质页岩和含燧石结核。两岸弱风化基岩，岩体较为完整。估计河床冲积物厚度10m左右，河床及两岸弱风化带厚度5m左右。岩层走向N23°W，倾N67°E、倾角9～14°，该河段为横向河谷，倾向下游，偏右岸，建议地下厂房长轴方向与岩层走向尽可能大角度相交布置。

由于河段为深切峡谷，卸荷裂隙发育，如右岸发育L7、L8、L9、L10、L12、L13卸荷裂隙，左岸发育L2、L4、L5、L17、L18、L19、L20卸荷裂隙，部分裂隙深切至河底。厂房河段除卸荷裂隙外，还发育构造裂隙，走向大体与河流方向垂直，如L23、L28、L11，有的构造裂隙发育为断层，如F17断层。地下厂房工程地质条件总体来说较好。

3.地下厂房厂区枢纽布置

3.1 厂房是水电站的主要建筑物之一，根据水头、容量、水轮机型式及水文、地质、地形等条件的不同，厂房布置也各有不同。引水式是水电站地下厂房的常用形式，可分为首部式、中部式及尾部式三种布置，由于江边窑水头不高，所以应当采用首部式，这样布置较为优越，在建成发电的水电站地下厂房中，厂区枢纽中地下主厂房是主要的，由于开挖的工程量大，主厂房大都尽量布置在岩石结构较好的部位，地质条件稍差些的地段则布置必要的建筑物。地下厂房位置在选择时，需要充分考虑地面建筑物与地下建筑物之间的出线、交通、通风等联系的方便合理。地下式电站是由多洞室立休交叉的洞室群组成，对围岩有长期稳定的要求.故对厂址、厂房纵轴线及洞型的选择就很重要。复盖岩体的整体和厚度起着决定性的作用，主要的是厂轴线要避开最不利的地质和构造。地下主厂的房尺寸较大，要保证纵向边墙围岩和厂房顶拱的稳定性，使山岩压力均匀作用在顶拱之上。

3.2 在江边窑的的地下厂房建设方面，应进行适当长度的探洞，以便合理地确定厂房纵轴线和厂区枢纽布置，江边窑的地下水对岩石和工程的稳定影响不大，但是在围岩破碎，有软弱结构面时，进行地下厂房设计和施工时要引起重视，不调整好在开挖过程中有可能发生塌方。在运行条件方面，尽量将主付厂房和主变压器地下布置互相靠近，在以后的运行管理中都方便一些。如果使用封闭式组合电器的应用，设备的尺寸也会大大缩小，布置全地下式厂房创造了条件。

4.外水压力的影响

工程实践中我们知道，外水压力不能按勘测时的地下水位和运行时的水库水位来计算。我们勘测时的地下水位是天然形成补、排途径。江边窑的岩石透水性不强，且江边窑的地下水的补给来源不丰富，则排除佩量将大于补给量，使得水位在开挖后大大降低。以礼河二级水槽子电站是地下厂房地下厂房的先例，它在外水压力的测试方面就有着重大问题，它距上游水库的距离只有35米，勘测时测定的地下水位在厂顶以上40米，水库的正常高水位则在厂房顶拱以上60米，厂区有四条裂隙带，设计时考虑采取排水措施后，厂房和运输道均不计外水压力，当旁通井，运输井挖至第三条裂隙带时，有大量的地下水涌出，挖穿第四条裂隙带时水量更大，整个厂房漏水量达0.2立米/分，当水’库蓄水至厂顶以上加米时，漏水量增至0.5立米厂分、说明是由水库补给的，为了减少渗漏原设计采用3000余米的帷幕灌浆，但随着水库的淤积，渗漏逐年减少，后取消了帷幕灌浆，运行20年来，虽然厂房边墙一直有地下水，但边墙从未塌方掉块。

结合礼河二级水槽子电站的经验教训，因此在江边窑的地下水位测量的过程中，要将上述因素结合考虑，减少水位对地下厂房的影响，结合江边窑地下厂房的地理和地址条件，岩石条件在中等以上，地理位置也较为方便，可以不用衬砌，排水效果较好，不至于由于排水形成松动或坍塌，因此，可以将江边窑不多的地下水排除，减少外水压力。

5.地下厂房的排水防潮和通风

5.1 地下厂房通风和防潮设计，关系到运行人员的健康和机电设备的正常运行使用寿命。排水防潮和通风条件的实际好坏是密不可分的，应该统一考虑。相对湿度是直接影响机电设备受潮的因素，升温降湿的常用有效办法，可以解决潮湿问题。

5.2 贵定县空气湿度较大，机械排风可以很好的解决房发电机层的“闷热”和水轮机层的“潮湿”问题。利用发电机层的排风将余热送入水轮机层，并且具有升温降湿和通风驱潮的双重效果。而且投资少、、空气新鲜、防潮效果好、维护简便。不足之处就是不能减少外界的含湿量。在冬季的话，南方的电站大都以自然通风为主，只是在气温回升至20℃时，为保持良好的室内空气，在交换班时，开动风机进行换气。

5.3 通风防潮是密不可分，因此在主厂房顶部设置“吊顶”，充分利用顶拱和吊车间的净空，不用增加厂房的高度就能很大程度上满足通风防潮的要求。吊顶一般有重型和轻型两种，目前的吊顶一般以重型居多，即采用钢筋混凝土拱梁、上部铺设槽形混凝土板，加设防水层、利用顶拱及吊顶的空间、布设进风管道和回风道。轻型吊顶是利用顶拱埋设吊杆、下部焊接型钢形成的骨架，其上铺设轻型塑料或铝合金波纹板，即满足了通风防潮的要求。建议江边窑采用重型吊顶防潮通风方式。

5.4 边墙的防潮型式，一般情况下都采用与岩石脱开的隔墙，其空腔作排水，又可布置进排风道。地下厂房的排水，如果江边窑地下厂房是按首部式来布置，而且地下水位较高、水量较多时，可在厂房上、下游两侧专设排水廊道和排水幕，把地下水位降低，减小外水的压力，一般地下厂房的顶拱和边墙的排水，大都设排水孔，顶拱采用垂直孔，边墙采用水平孔和角度10。一15。的斜孔、应避免倒坡；孔排距在3一5米之间，孔深3～4米左右。边墙排水，大都采用隔墙式，地下水沿岩石或衬砌表面排至下面，排水空间20～40厘米;亦有采用暗排水，边墙靠岩石一侧做排水槽，或者在边墙钻孔，用钢管引出至底部排水沟内，排水管外露或埋入混凝土内、但此种方式容易堵塞，检修困难。建议江边窑采用排水廊道和排水幕。

结语

江边窑水电站河谷覆盖层深厚，结构层次较为复杂, 河谷横断左缓右陡不对称且较开阔的“U”型谷河段上。存在预埋件多、成槽难度较大大等问题。必须地下厂房进行设计优化，充分合理的规划有效空间，紧凑地布置地下厂房，优化防潮和通风。我对以上问题进行了有针对性的分析研究,并提出了技术可行、施工方便、便于运行管理做了简单的介绍。应用新技术、新材料更好的完成江边窑水电站地下厂房的建设，严格按照设计技术要求和规程规范进行控制，圆满完成江边窑水电站的建设发电。为社会社会效益和技术经济效益做出贡献。