车邦亨上游水电站厂房设计

谭 文 华

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都　610072)

车邦亨上游水电站厂房设计

谭 文 华

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都610072)

摘要：根据坝后式电站厂房的特点，对厂区布置进行了各种方案的比较和结构设计，以便更加充分地利用厂坝空间，使其在满足工程安全运行的条件下能够节省工程投资。

关键词：坝后式厂房；厂区布置；结构设计；车邦亨上游；水电站

1工程概述

车邦亨上游水电站位于老挝沙湾拿吉省车邦县境内,为坝后式地面厂房，正常蓄水位高程258m，总库容2 445万m3，发电引用流量55.2m3/s，设计水头38.5m，总装机容量为3×6MW，工程等别为Ⅲ等，规模为中型，由混凝土挡水坝、溢流坝、引水发电系统、发电厂房及开关站组成。厂房主要建筑物有主厂房、副厂房及尾水渠等。工程区地震设防烈度采用Ⅵ度。

坝后式地面厂房位于主河床偏左岸的缓坡地带，地形坡度总体约为10°～15°，地面高程225～235m。厂房基础置于弱风化层中上部，岩体较完整。厂房地基允许承载力为2.5～3.5MPa，基础开挖深度为10～23m，无影响边坡整体稳定的不利结构面。

2厂区布置情况

2.1厂区布置方案比较

厂区建筑物包括主厂房、副厂房、尾水渠、开关站等。根据地形、地质条件及设备布置情况，对厂区布置形式做了两种比较：方案一：副厂房布置于主厂房上游侧厂坝空间；安装间布置于主机间左侧；开关站布置于副厂房左侧、安装间上游侧，主变压器布置在开关站内；进厂道路沿左岸尾水渠岸边进入厂区。方案二：安装间及进厂道路布置方式不变，将开关站、主变及副厂房均布置在主厂房上游厂坝空间。

从地形、地质方面分析，在方案一中，开关站及主变布置于左侧。由于左岸山体较高(开挖高度达30m)，土石方开挖工程量较大且边坡处理量也较大；从电气设备布置方面进行分析，方案一和方案二中的出线设备布置均较方便；从投资方面进行分析，两方案相比，方案一比方案二设备投资节约60万元，土建投资增加80万元。经综合分析，最终推荐方案二(即副厂房、开关站、主变均布置在上游侧厂坝空间)，厂房布置情况见图1。

2.2开关站布置

开关站布置考虑了户外开敞式及户内GIS设备布置两种型式。户内GIS设备布置不受恶劣天气影响，占地面积和空间小，GIS设备的安全性和可靠性较高，且设备安装周期短、检修周期长、维护工作量小、维护费用较低、巡视也方便。由于工程区地形较狭窄，两种布置方式总投资相差不大。经综合考虑以上因素，遵循技术先进、安全可靠、经济合理的原则，最终决定采用户内GIS设备布置型式。

3厂房内部布置

3.1主机间布置

主机间内共布置了3台单机容量为6MW的混流式水轮发电机组，总装机容量为18MW，单机流量18.5m3/s。主机间尺寸为42.1m×16.5m×36.05m(长×宽×高)，上游侧宽度为9m，下游侧宽度为7.5m，机组间距为12m。主厂房设 1台50/10t双钩桥式起重机，跨度Lk=13.5 m。水轮机安装高程为221 m，发电机层高程为229 m。主机间以发电机层高程为界分为水上、水下两部分。水上各部位高程为：柱顶高程249 m，主机间桥机轨顶高程243 m，尾水平台高程234 m。主厂房水下各部位高程为：水轮机层高程223m，蜗壳层高程221 m，尾水管底板顶高215.45 m，主机间建基面高程210.45 m。

3.2安装间布置

安装间布置在主机间左侧，与主机间同宽，长12 m。因受下游洪水尾水位高于发电机层地面高程的影响，最终抬高了安装间高程。安装间底板高程同发电机层高程，为229 m。安装间分2层布置，下层底板高程为223 m，与水轮机层同高，主要布置绝缘油罐室、空压机房、转子检修墩；安装间地面高程为234 m。安装间可满足1台机组检修、安装和1台变压器检修的需要，其上布设有2.5 m×2.5 m吊物孔、转子墩检修孔、上吊车钢梯及消防设施，各类设备均采用公路运输至安装间左侧大门进厂，此门亦作为主机间、副厂房的交通大门。

3.3副厂房及GIS布置

副厂房设在主厂房上游侧，与主厂房等长为54.12 m，宽度为10 m，共两层，均布置在地下。各层设备布置情况如下：下层主要用作电缆夹层，地面高程为225.4 m；上层主要布置高、低压开关柜、低压厂变和发电机配电装置以及励磁变装置、继保、通信室，地面高程为229 m，各层均有交通通道与地面相通。主变场及户内式GIS开关站布置在副厂房上部，共分三层。上层为屋顶出线层，楼面高程为249 m；中间层为户内式GIS开关站，楼面高程为241 m，平面尺寸为36×10 m，占地面积为360 m2。下层为主变场，地面高程为234 m。

4结构设计

4.1整体稳定分析

采用材料力学的方法，按《水电站厂房设计规范》中的相应公式对厂房整体进行了抗滑稳定、抗浮稳定、地基面上的法向应力计算，以验证厂房在各种工况下是否满足设计要求。

4.1.1计算原则

(1)车邦亨上游水电站厂房为3级建筑物；

(2)本工程区域地震设防烈度为Ⅵ度；

(3)以整个厂房实体为计算对象，建立三维模型进行整体稳定应力分析计算。

4.1.2计算假定

(1)不考虑风浪压力的影响；

(2)水的容重γw=10kN/m3；钢筋混凝土容重γ=24.5kN/m3，浮容重γ=14.5kN/m3；素混凝土容重γ=24kN/m3，浮容重γ=14kN/m3；

(3)厂房基础轮廓不规则，将建筑物基础的水平投影定为计算面。

4.1.3荷载及荷载组合

荷载：结构重、设备重、水重、水压力、扬压力。

荷载组合情况见表1。

4.1.4计算公式：

根据《水电站厂房设计规范》SL266-2001中厂房整体稳定分析及地基应力计算要求，抗滑稳定分别按抗剪断强度公式计算，抗浮稳定由抗浮稳定安全系数确定，地基面上的法向应力用材料力学法计算。

(1)抗滑稳定计算(抗剪断) 。

式中K′为按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数，基本组合的K′值采用3，特殊组合的K′值采用2.5；f′、c′为滑动面的抗剪断摩擦系数及粘结力；∑W为全部荷载对滑动面的垂直力总和；∑P为全部荷载对滑动面的水平力总和；A为基础面的计算截面积。

(2)抗浮稳定安全系数按下式计算。

式中kf为抗浮稳定安全系数，任何情况下不得小于1.1；∑W为机组段的全部重量(力)，kN；U为作用于机组段的扬压力总和，kN。

(3)厂房地基面上的法向应力计算。

式中σmax/σmin为厂房计算段基础面上的最大、最小垂直正应力；∑W1为作用于厂房计算段所有垂直力的代数和；∑Mx、∑My分别为作用于厂房计算段上的所有荷载对计算截面形心x、y轴的力矩总和；B为基础面的计算截面宽度(顺水流方向)；L为基础面的计算截面长度(垂直水流方向)。

4.1.5计算简图及地质参数

厂房主机间地基为弱风化岩层，其岩性为灰岩(cPz2)，坚硬，呈中厚层状结构。混凝土与基岩之间的地质参数见表2。

4.1.6计算成果

计算成果见表3。

4.1.7计算成果分析

按照《水电站厂房设计规范》SL266——2001的要求进行抗滑稳定、抗浮稳定、地基应力计算，从表3中可见，厂房的抗滑稳定安全系数在各工况下大于规范要求的[k]；抗浮稳定安全系数在各工况下均大于规范要求的[kf]；厂房基础面应力在各工况下均大于零，没有出现拉应力，也小于基础的承载力，故厂房的稳定和应力满足设计要求。

4.2分缝及止水设计

电站厂房底板基础高程为210.45 m，坐落在弱风化岩层上，地基承载力2.5～3.5 MPa。根据《水电站厂房设计规范》SL266——2001要求，主

机间与大坝、主机间与安装间、主厂房与副厂房之间均设置有变形缝。对于机组段永久变形缝的间距，根据其地基特性、机组容量大小、结构形式、气候条件等情况并经分析计算后采取三机一缝的布置形式，满足规范要求。厂房下部结构的变形缝缝宽2 cm，上部结构根据 《建筑抗震设计规范》 GB50011—2001的要求缝宽为5 cm，以满足抗震缝要求，缝中设止水铜片。

5结语

根据坝后式电站厂房特点，充分利用了厂坝空间，对电站厂区布置进行了各种方案的比较，最终确定了厂区布置方案，使其在满足工程安全运行的条件下能够节省工程投资。在厂址处于狭窄的地形条件下，采用屋顶开关站出线可达到节省投资的目的。对于水电站厂房设计，厂内布置是关键，其布置方案则需要考虑使用功能要求、运行管理方便、内外交通要求、结构受力及工程量的节省等诸多方面因素。

参考文献：

[1]顾鹏飞，喻远光.水电站厂房设计[M].北京：水利电力出版社.1985.

[3]水电站厂房设计规范，SL266-2001[S].

谭文华(1982-)，女，重庆市人，工程师，从事水电工程设计与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

Treatment and Monitoring Analysis for Landslide Mass in Rear Slope in

Powerhouse Area at Luogu Hydropower Station

WANG RongZHAO Qi-qiangLI Wang-cheng

(Sinohydro Engineering Bureau 10 Corporation, Chengdu , Sichuan , 610072, China)

Abstract:Treatment and monitoring for land slide mass in rear slope in powerhouse area at Luogu hydropower station is presented in this paper. Based on data from embedded instrument , comprehensive treatment measures , such as anti-slide pile , prestressed anchor cable , concrete frame beam , shotcrete and rockbolting are taken to make landslide mass stable and safe. Slope displacement and deformation are acceptable . Anchor cable prestress loss is low and reinforcement is strong.

Key words:landslide mass treatment ; construction ; monitoring analysis ; Luogu hydropower station

收稿日期:2015-02-15

文章编号:1001-2184(2015)02-0011-03

文献标识码:B

中图分类号:TV222;TV731;TV7

作者简介: