竖井高256m。经计算分析,该调压室不设下室。由于竖井承受的水头较高,且水位变幅较大,竖井井筒采用钢筋混凝土衬砌,衬厚60cm,并进行周边固结灌浆,每排6孔,深入基岩3m,排距3m,梅花形布置。调压室上室处于相对较差的岩体内,不宜开挖大跨度洞室,为此选择宽4m,高4.5~5.5m的城门形断面。调压室上室长150m,底高程为1809.00~1809.98m,坡降i=0.01。上室采用全断面钢筋混凝土衬砌,衬厚60cm,顶拱进行回填灌浆,单、双交错布置,周边进行固结灌浆,每排12孔,深入基岩4.5m,排距3m,梅花形布置。上室交通洞长约99m,断面型式为城门洞形,宽3m,高3.5m,采用钢筋混凝土衬砌。
调压室结构布置图详见:CD187 CB-13-3(27~28)。
5.5.3 压力管道
压力管道由上平段、上斜井段、中平段、下斜井段和下平段组成。
压力管道段围岩与调压室相同,除下平段靠近地表约50m洞段外,均以Ⅳ1类围岩为主,压力管道轴向与岩层走向交角大,约为70°,对洞室稳定有利。下平段最后45~50m总体为弱风化、弱卸荷岩体,风化、卸荷裂隙较发育,岩体破碎、较松弛,成洞条件较差,为Ⅳ2类围岩。
压力管道采用一条主管、经一个卜形岔管分为两条支管分别向厂房内两台机组供水的联合供水布置方式,压力管道主管长721.5844m。其中,上平段长100m,中心高程1551.20m;上斜井段长256.2535m,倾角55°;中平段长100m,中心高程1441.20m;下斜井段长162.8334m,倾角55°;下平段主管长202.4975m,中心高程1325.81m;1#支管长36.4252m,2#支管长44.1040m。桩号(管)0+716.5844以前压力管道为地下埋藏式,以后主管、岔管及支管均为外包混凝土明管。岔、支管部分的基础为覆盖层。考虑基础的不均匀沉降,在压力管道基覆界线处设置波纹补偿器。压力管道全线采用钢板衬砌,主管内径2.3m,支管内径1.5m。
根据《水电站压力钢管设计规范》中规定,考虑本工程自取水口至压力钢管前引水道较长,钢管内压较大,而埋深不大,故在压力钢管首端设置蝶阀。为便于蝶阀检修,设置了蝶阀室及交通洞。蝶阀室长8m,断面为城门洞形,宽6.5m,高12m,蝶阀室交通洞约433m,断面型式为城门洞形,宽4.5m,高4.5m。
压力管道出口处边坡按1:0.5开挖,采用挂网锚喷混凝土支护。
根据调压室最高涌浪与压力管道最大水击计算,压力管道最大内水压力2.623~5.282MPa。采用第四强度理论进行压力管道结构分析,结构重要性系数取1.0,设计状况系数取1.0,结构系数主管取1.3、岔管及支管取1.6,压力管道全线采用16MnR钢板衬砌,钢板厚度除满足结构所需的厚度外,另计入锈蚀、磨损及管壁厚度误差等2mm。计算结果:主管壁厚30mm,支管壁厚32~26mm。
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压力管道抗外压稳定,经初步计算,每隔2m设一加劲环,其管壁和加劲环的抗外压稳定安全系数均在1.8以上。
压力埋管段管道外预留60cm的操作空间,并回填混凝土,沿线顶拱回填灌浆,底部接触灌浆。压力管道明管段管道外包60cm的钢筋结构混凝土。 压力管道结构布置图详见:CD187 CB-13-3(27~28)。
5.5.4 水力计算
电站装机两台,单机引用流量9.55m3/s,总引用流量19.4m3/s,电站水库正常蓄水位1806.00m,死水位1801.00m,引水隧洞全长12534.302m,压力管道主管长721.5844m。 (1) 隧洞进口淹没水深计算
引水隧洞进口宽3.3m,高3.25m,流量19.4m3/s,流速1.77m/s,经验系数取0.72,计算淹没水深为2.3m,实际淹没深度为3.75m,满足进口淹没水深要求。 (2) 隧洞水头损失计算
引水隧洞全线采用城门洞形断面,对于Ⅱ~Ⅲ类围岩洞段采用锚喷支护,底宽3.3~3.4m,高3.25~3.3m。隧洞锚喷糙率设计值0.028,底板现浇混凝土糙率采用设计值0.014,计算的Ⅱ~Ⅲ类围岩洞段断面综合糙率为0.02423。对于Ⅳ~Ⅴ类围岩洞段采用钢筋混凝土衬砌,其糙率采用设计值0.014,按此计算沿程水头损失,另计入拦污栅、工作闸门、检修闸门、渐变段、隧洞平面转弯段、以及隧洞与调压室底部连接段等局部水头损失,求得引水隧洞总水头损失hw=68.4×10-3Q2,当两台机满负荷运行、引用流量为19.4m3/s时,引水隧洞总水头损失为24.95m。 (3) 调压室涌浪水位计算
调压室型式为水室式,其“托马”临界稳定断面按引水隧洞可能最小糙率控制,求得调压室临界稳定断面积为Fth=3.185m2。实取调压室内径为3.3m,其实际面积F=8.553m2,“托马”稳定安全系数K=2.69。调压室的最高与最低涌浪水位采用四阶龙格-库塔法计算,其计算条件及成果见表5-20。
电站调压井涌浪水位计算成果表
表5-20 计算工况 计算参数与成果 水库水位(m) 引水隧洞糙率 导叶开启或关闭时间Ts(s) 涌浪水位(m) 丢弃负荷 Q=19.4→0(m3/s) 1806.00 0.0164/0.012 14 增加负荷 Q=9.55→19.4(m3/s) 1801.00 0.0220/0.016 14 1812.366 1749.391 (4) 压力管道水头损失与水锤计算
压力管道采用钢板衬砌,主管总长721.5844m,内径2.3m;1#支管长36.4252m,2#支管长44.1040m,内径1.5m。钢板衬砌设计糙率采用n=0.012,计入蝶阀、弯道、岔管及球阀等局部水头损失,求得
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压力管道总水头损失为6.76m。
压力管道最大水锤升压出现在运行工况为电站水库水位1806.00m,两台机满负荷运行时,突然丢弃全部负荷的情况,此时导叶有效关闭时间Ts=14s,取压力波传播速度为c=1200m/s,经计算最大水锤升压为第一相水锤,其水锤升压系数为ζ=0.069,最大升压水头ΔH=32.951m,压力管道末端承受最大内压5.13MPa。
压力管道最大水锤降压出现在运行工况为电站水库水位1801.00m,一台机满负荷运行、第二台机组负荷由Q=0增至满负荷运行的情况,此时导叶开启时间Ts=14s,取压力波传播速度为c=1200m/s,经计算最大水锤降压为第一相水锤,其水锤降压系数为η=0.079,最大降压水头ΔH=37.434m。
5.6 厂区枢纽建筑物
发电厂房位于西河左岸若壁小沟沟口上游约300m的平缓滩地上,此处地形开阔、平坦,地基为含漂卵砾石层。根据地形地质条件和厂区枢纽布置的需要,考虑压力管道布置、尾水出水条件和厂区对外交通等因素,主厂房纵轴线方向为N68°W,与压力管道主管垂直相交,基本平行河道水流方向。 厂区建筑物由主厂房、副厂房、升压站、尾水渠、回车场及进厂公路桥等组成。回车场、安装间、主机间呈“一”字形排列,副厂房布置在主厂房的靠山侧,升压站布置在安装间靠山侧。尾水渠正向出水,轴线方向与河道呈约60°夹角相接。
出居沟电站水轮机安装高程按五十年一遇设计洪水考虑,经计算,确定水轮机的安装高程为1325.81m。安装间和发电机层同高,为1333.51m。下游最低尾水位为1318.95m,正常尾水位为1319.32m。
进厂交通经进厂大桥与对岸陇东镇至雅安市的县城公路相联。回车场位于安装间的右侧,地面高程为1333.41m。
厂区枢纽布置(推荐方案)见附图 CD187 CS-13-3(29~30)。
5.6. 1主厂房布置
安装间、主机间呈“一”字形排列,副厂房布置在主厂房的靠山侧,安装间布置在主机间右侧。主厂房总长度56.0m,其中主机间长35.5m,安装间长20.48m,主机间与安装间在水轮机层以上设0.06m宽的抗震缝,在水轮机层下设0.02m宽的沉降缝。主机间宽21m,最大高度33.61m。安装间宽21m,最大高度23.9m。 5.6.1.1 主机间布置
主机间内安装2台立轴冲击式水轮机,装机容量2×37MW。主厂房宽度受发电机组及其附属设备和球阀吊运控制。机组纵轴线距上游吊车柱内边10.0m,距下游吊车柱内
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边8.0m。机组间距由配水环管及尾水管控制,为14.0m。主机间从上至下分发电机层、水轮机层和球阀层,水轮机安装高程1325.81m。厂内安装一台125t/20tLk=19.0m的单小车桥式起重机,轨顶高程1343.01m。
发电机层:地面高程1333.51m,其上游侧布置有检修动力箱、二次机旁盘和球阀吊物孔;下游侧布置有机旁动力屏及下至水轮机层的楼梯通道。
水轮机层:地面高程1327.71m,层高5.8m。上游侧布置球阀吊物孔、控制屏、调速器、油压装置以及下至球阀层的楼梯通道,发电机母线及电缆通过布置在该层上游墙(发电机层板梁下面)上的母线孔和电缆孔引至副厂房。机墩进人孔设在第三象限。在下游大体积混凝土中设置了技术供水池。
球阀层:地面高程1323.31m,层高4.4m。球阀室长度32.5m,宽度4.75m,室内布置有球阀、机组漏油箱、上水轮机层楼梯。球阀室上游水下墙厚1.50m,左右端水下墙厚1.50m,在下游大体积混凝土中布置尾水锥管进人孔,与球阀室连通。球阀室底板建基面由于地基承载力要求开挖至含alQ4含漂卵砾石层,建基面高程为1315.50m。
厂房布置见附图CD187 KX-13-3( 31~36 )。 5.6.1.2 安装间布置
安装间布置由于受进厂交通高程影响比较了安装间与发电机层同高及与发电机层下错1.5m两种方案,错层方案与同层高方案工程量没有本质差别,考虑到厂房的永久运行及机组检修时的方便,最终选择了安装间与发电机层同高的方案。
安装间分上﹑下两层布置。上层为安装场,供机组安装和检修使用。上层地面高程与发电机层同高,为1333.51m,进厂大门设在安装间右侧。由于限于地形的局限性,变压器运输要从安装间检修场上通过,所以在安装间板梁柱布置时着重考虑了这一因素。下层地面高程1327.71m,层高5.80m,建基面高程1325.71m。其上游侧布置空压机室、透平油处理室、烘箱室等,下游侧布置透平油库、油处理室、转子支墩等。
5.6. 2 副厂房
副厂房布置在主机间靠山侧,平面尺寸35.5m×11.00m(长×宽),共三层。底层地面高程1328.71m,层高4.8m,布置有高低压配电装置室、蓄电池室等。二层地面高程1333.51m,与发电机层同高,层高5.7m,布置有12kV开关柜和母线室、柴油发电机室储油间等。三层地面高程1339.21m,层高5.00m,室内布置中控室、计算机室、通信室、
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仪器仪表室、会议室、电工试验室、储瓶室等。左端布置联系各层的楼梯间、卫生间。
5.6. 3 尾水建筑物
尾水平台布置在主厂房下游侧,平台高程为1324.42m。尾水平台上不设闸门,但预留简易闸门槽。尾水渠全长约为42m,渠宽19.6m,底板平坡,底板高程为1318.21m。
尾水渠两侧在前25m设置高度渐变的衡重式混凝土挡墙,后段采用混凝土导流墙。在出口设一底坎,为防止泥沙进入尾水渠内,坎顶高程为1318.71m。
尾水建筑物均置于覆盖层基础上,地基持力层主要为冲洪积堆积的含漂卵砾石层,层内无连续砂层,结构密实,允许承载力450~500kpa,压缩模量35~40Mpa,内摩擦角28°~30°,承载力及抗变形能力均满足要求。
5.6.4开关站
开关站采用地面开敞式,位于安装间靠山侧,长度35.50m,宽度19.00m,地面高程与发电机层高程相同,基础位于碾压密实的填方砂卵石上。
5.6.5进厂公路及厂区防洪
厂房位于西河左岸若壁小沟沟口上游平缓滩地上,厂区交通经进厂大桥与对岸陇东镇至雅安市的县城公路相联。
厂房防洪标准按50年一遇设计,200年一遇校核。相应尾水位分别为1322.31m和1322.92m,厂房进厂公路高程为1330.5~1333.41m,满足厂区防洪要求。
5.6.6厂房整体稳定及地基应力
厂房建基面基础与地基之间的摩擦系数f=0.5;地基允许承载力[R] =0.45MPa,抗滑稳定计算采用抗剪公式计算。
①荷载及其组合
基本荷载:①厂房结构及永久设备自重;②回填土石重;③相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的静水压力;④相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的扬压力;⑤相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的浪压力;⑥淤沙压力;⑦土压力;⑧冰压力。
特殊荷载:①校核洪水位或检修水位情况下的静水压力;②校核洪水位或检修水位情况下的扬压力;③校核洪水位或检修水位情况下的浪压力;④地震力。
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