范湘蓉, 趙曉峰

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院,四川成都 610072)

1 概 述

溪洛渡水電站的主廠房、主變洞、尾水調(diào)壓室平行布置,垂直埋深均大于 450 m,分設(shè)在左、右兩岸山體內(nèi)。地下廠區(qū)由主機(jī)間、安裝間、副廠房、主變室、壓力管道、母線洞、尾水洞、出線豎井以及通排風(fēng)系統(tǒng)、防滲排水系統(tǒng)等組成,構(gòu)成以三大洞室為主體、縱橫交錯(cuò)、上下分層、規(guī)模巨大的地下洞室群,堪稱世界水電之最。

左、右岸地下洞室各安裝有 9臺單機(jī)容量為770 M W的水輪發(fā)電機(jī)組,9臺 550 k V主變壓器和 1臺備用變壓器,550 k V配電裝置采用 S F6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(G I S),布置在主變壓器的上層,550 k V引出線采用氣體絕緣金屬封閉輸電線路(G I L)通過 2個(gè)出線豎井引至地面出線場。9條母線洞內(nèi)布置有離相封閉母線、高壓廠用變及發(fā)電機(jī)斷路器。

由于地下廠房的裝機(jī)容量大、機(jī)組臺數(shù)和電氣設(shè)備多、發(fā)熱量巨大,通風(fēng)、防火、排煙、散熱 、防潮等問題十分突出。因此,保證地下洞室群空氣清新、潔凈,工作人員有一個(gè)舒適的工作環(huán)境,使機(jī)電設(shè)備及自動化元器件能長期正常、高效和穩(wěn)定地運(yùn)行,通排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度及重要性極大。

2 通排風(fēng)系統(tǒng)的基本地質(zhì)情況

地下廠區(qū)通排風(fēng)系統(tǒng)所處圍巖主要由 P2β5～P2β12層的玄武巖及各層上部角礫集塊熔巖組成,巖石堅(jiān)硬,新鮮完整,圍巖類別為Ⅱ類和Ⅲ1類。

地下廠區(qū)地層產(chǎn)狀平緩,無斷層分布,主要結(jié)構(gòu)面為層間、層內(nèi)錯(cuò)動帶和節(jié)理裂隙。巖流層產(chǎn)

層間錯(cuò)動帶在地下廠區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)一帶總體不發(fā)育。層內(nèi)錯(cuò)動帶主要發(fā)育于巖流層中下部的玄武質(zhì)熔巖中,上部角礫熔巖不發(fā)育。

巖體呈弱 ～中等透水,坡頂廣泛分布相對隔水層,河谷深切,岸坡陡峻,地表水入滲困難,補(bǔ)給水源有限,岸坡排泄條件良好,地下廠區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)所處巖體中的地下水總體不豐富。

3 通排風(fēng)系統(tǒng)的布置與設(shè)計(jì)

在通排風(fēng)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)對一端端部送風(fēng)方案、兩端端部送風(fēng)方案和中部送風(fēng)方案等進(jìn)行了研究。經(jīng)過各階段反復(fù)論證、分析,結(jié)合水工建筑物的布置格局,同時(shí)考慮到施工的可行性,最終選定實(shí)施的為拱頂一端端部送風(fēng)方案:由主廠房進(jìn)風(fēng)豎井進(jìn)風(fēng),主廠房排風(fēng)斜井及主變室排風(fēng)豎井排風(fēng)。模型試驗(yàn)驗(yàn)證表明該方案合理、可靠、經(jīng)濟(jì)可行,可以滿足地下廠房運(yùn)行的要求。

各豎井和斜井線路布置在滿足施工要求的前提下,盡量考慮了工程量較省、通風(fēng)道較短、彎頭少、通風(fēng)道順暢、風(fēng)頭損失更小,同時(shí)與上部公路交通洞、灌漿廊道空間交叉,獨(dú)立運(yùn)行,進(jìn)而避免了相互間的干擾。

地下廠區(qū)空氣流程見圖 1。地下廠區(qū)通排風(fēng)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)情況見圖 2、3。因左、右岸地下廠房布置基本對稱,以下僅以左岸為代表進(jìn)行闡述。

3.1 進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)

主廠房進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)洞室由進(jìn)風(fēng)平洞、進(jìn)風(fēng)豎井、空調(diào)機(jī)房組成,采用集中空調(diào)處理加進(jìn)廠交通洞輔助進(jìn)風(fēng)方案。將經(jīng)庫水加機(jī)械制冷處理后的空調(diào)風(fēng)送至廠區(qū)各運(yùn)行層與主變室。進(jìn)風(fēng)空氣流程如下:

圖 1 地下廠區(qū)空氣流程圖

圖 2 左岸地下廠區(qū)通排風(fēng)系統(tǒng)平面圖

①室外新風(fēng)→進(jìn)風(fēng)機(jī)室→進(jìn)風(fēng)平洞→進(jìn)風(fēng)豎井→空調(diào)機(jī)房→副廠房頂拱送風(fēng)道→主廠房頂拱送風(fēng)道→廠內(nèi)各層及主變室。

②室外新風(fēng)→進(jìn)廠交通洞→主變室及 G I S層→出線豎井。

主廠房進(jìn)風(fēng)機(jī)室位于大壩至進(jìn)水口高程 610 m平臺公路附近。進(jìn)風(fēng)平洞為結(jié)構(gòu)凈空斷面 8 m×8 m的城門洞型,長 117.31 m,坡度向外,以利于排水。進(jìn)風(fēng)豎井為洞徑 8 m的圓型斷面,長199.62 m,與空調(diào)機(jī)房相連。

空調(diào)機(jī)房布置在地下副廠房的端頭,空調(diào)設(shè)備運(yùn)輸通過尾調(diào)交通洞經(jīng)進(jìn)風(fēng)機(jī)室交通洞進(jìn)入空調(diào)機(jī)房。進(jìn)風(fēng)機(jī)室交通洞為結(jié)構(gòu)凈空斷面 8 m×7 m的城門洞型,長 299.07 m,該斷面尺寸除考慮交通運(yùn)輸外,主要滿足施工出渣要求。

3.2 排風(fēng)系統(tǒng)

排風(fēng)系統(tǒng)洞室由主廠房、主變室頂拱的排風(fēng)道、排風(fēng)斜井、排風(fēng)平洞、洞口排風(fēng)機(jī)室等組成,布置有主廠房、主變室兩大排風(fēng)系統(tǒng),以確保將全廠的余熱、余濕及廢氣排至室外。排風(fēng)空氣流程如下:

圖 3 左岸地下廠區(qū)通排風(fēng)系統(tǒng)橫剖面圖

①主廠房→主廠房頂拱排風(fēng)道→主廠房排風(fēng)斜井→主廠房排風(fēng)平洞→排風(fēng)機(jī)室→室外。

②主變室→主變室頂拱排風(fēng)道→主變室排風(fēng)斜井→主變室排風(fēng)平洞→排風(fēng)機(jī)室→室外。

③主變室及 G I S層→出線豎井→風(fēng)機(jī)室→室外。

④出線豎井→上壩交通洞兼排風(fēng)道。

主廠房、主變室排風(fēng)機(jī)室均位于電站進(jìn)水口高程 610 m平臺,交通方便。

主廠房排風(fēng)平洞為結(jié)構(gòu)凈空斷面 5.5 m×5 m的城門洞型,長 96.06 m,坡度均向外,利于排水。排風(fēng)斜井為洞徑 5.5 m的圓型斷面,長215.72 m,與主廠房頂拱相連。主廠房排風(fēng)平洞及排風(fēng)斜井?dāng)嗝娉叽缰饕紤]施工方便及施工期的通風(fēng)。大角度排風(fēng)斜井的布置既避開了 3號隧洞及灌漿廊道,又方便了反井鉆機(jī)施工。

主變室排風(fēng)平洞為結(jié)構(gòu)凈空斷面 8 m×8 m的城門洞型,長 254.44 m,坡度均向外,利于排水。排風(fēng)豎井為洞徑 8 m的圓型斷面,長 221.86 m,與主變室頂拱相連。

4 通排風(fēng)系統(tǒng)噴錨支護(hù)

4.1 支護(hù)設(shè)計(jì)原則

鑒于通排風(fēng)系統(tǒng)豎(斜)井基巖開挖高度較大,且圍巖類別為Ⅱ類和Ⅲ1類,支護(hù)設(shè)計(jì)以充分發(fā)揮圍巖本身的自承能力為原則,經(jīng)研究最終采用:以已建工程經(jīng)驗(yàn)和工程類比為主的設(shè)計(jì)原則;以噴錨支護(hù)為主、鋼筋混凝土襯砌為輔;以系統(tǒng)支護(hù)為主、局部加強(qiáng)支護(hù)為輔并與隨機(jī)支護(hù)相結(jié)合;對豎井、平洞的進(jìn)出口及交叉口采用鋼筋混凝土鎖口襯砌;對地質(zhì)缺陷段特殊部位進(jìn)行特殊支護(hù);根據(jù)開挖揭示的地質(zhì)情況,實(shí)行動態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì),及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

4.2 主要支護(hù)參數(shù)的確定

(1)噴 C 25混凝土厚 0.1 m。

(2)長 3 m的 φ 25錨桿,1.5 m間排距,梅花形布置。

(3)為了永久運(yùn)行安全需要,豎(斜)井均全長掛 φ 6.5、間距 0.15 m×0.15 m的鋼筋網(wǎng)。

(4)豎(斜)井交叉口及平洞口均采用 C 20鋼筋混凝土鎖口襯砌。

(5)豎(斜)井及平洞全長梅花型布置 φ 48、間距 3 m、入巖 4 m的排水孔。

5 結(jié) 語

為了給地下廠房主體工程施工創(chuàng)造良好的通風(fēng)、排煙條件,將主廠房的通排風(fēng)豎(斜)井及平洞的開挖和支護(hù)提前實(shí)施,從施工過程及施工期通風(fēng)情況看,效果較好。目前,溪洛渡水電站左、右岸廠房均已完成一臺機(jī)交面,主廠房及主變室內(nèi)通風(fēng)情況良好,表明送排風(fēng)系統(tǒng)線路的布置是合理的。