Atay河水電站工程二級電站廠房布置設(shè)計

梁 良，蔣永紅

(中國能源建設(shè)集團廣西電力設(shè)計研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

?

Atay河水電站工程二級電站廠房布置設(shè)計

梁 良，蔣永紅

(中國能源建設(shè)集團廣西電力設(shè)計研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

工程采用“4機1縫”方案，提高廠房的整體性，減小了廠房的長度尺寸；同時對主變場、GIS開關(guān)站及出線構(gòu)架平臺等場地進(jìn)行分層布置，充分利用向上空間,使廠房布置合理緊湊，有效解決了引水式地面廠房在“V”型窄河谷的布置問題，減小了廠房和后邊坡的土建工程量。

引水式地面廠房；廠房布置；主機間；安裝間；副廠房

1 工程概況

Atay河水電站工程(Stung Atay Hydro Power Project)位于柬埔寨王國西部菩薩省列文縣歐桑鄉(xiāng)，是柬埔寨工業(yè)礦產(chǎn)能源部在額勒賽河流域規(guī)劃興建的電站之一，位于額勒賽河上游支流——Atay河上。電站分兩級開發(fā)，一級電站裝機容量為20 MW，二級電站裝機容量為100 MW，兩級電站多年平均發(fā)電量為506.94 GW·h。Atay河水電站工程地理位置圖見圖1。

圖1 Atay河水電站工程地理位置示意

二級電站屬Ⅲ等中型工程，廠房屬3級建筑物。廠房位于壅水壩下游6.5 km 處Atay河左岸，為引水式地面廠房，通過大壩左岸的引水隧洞引水發(fā)電。廠房按100年一遇洪水設(shè)計，500年一遇洪水校核，相應(yīng)尾水位分別為290.76 m和291.45 m。正常尾水位282.79 m，最低尾水位281.20 m。

2 廠區(qū)布置

廠址區(qū)河谷呈基本對稱的“V”字型，河床寬度20～30 m，河底高程為277.45～281.69 m。兩岸山體雄厚，右岸稍陡。自然坡度15°～32°，山頂高程500 m左右。

順發(fā)電水流方向上游至下游依次布置：廠房后邊坡、副廠房、主廠房、尾水渠。順河流方向上游至下游依次布置：回車場及附屬建筑物、安裝間、主機間?；剀噲龀叽?8 m×24 m。附屬建筑物位于回車場上游側(cè)，布置有柴油發(fā)電機房、絕緣油處理室及絕緣油罐室。發(fā)電水流方向與河流垂直，為了減小河水對發(fā)電尾水的影響，尾水渠在平面上以半徑40 m的轉(zhuǎn)彎半徑與河道下游銜接。尾水渠反坡段坡降1∶3.6，反坡頂高程278.70 m，河床高程277.70。

3 廠房內(nèi)部布置

廠房由主機間、安裝間、上游副廠房、尾水平臺等組成，主變場、戶內(nèi)式GIS開關(guān)站分層布置于上游副廠房中，出線構(gòu)架布置在上游副廠房頂。廠房總長62.90 m，總寬34.70 m。見圖2主機間橫剖面圖。

3.1 主機間

主機間長48.10 m，寬16.00 m，機組間距10.50 m。安裝有4臺轉(zhuǎn)輪直徑為1.98 m、單機容量為25 MW的混流式水輪發(fā)電機組。自右至左分別為1#、2#、3#、4#機組。

根據(jù)下游最低發(fā)電水位、尾水管出口淹沒水深、水輪機氣蝕及運行特征綜合確定水輪機安裝高程為277.50 m。

圖2 主機間橫剖面示意(單位:m)

發(fā)電機層高程為286.10 m，水輪機層高程為279.50 m，蝸殼層高程為274.50 m，橋機軌道頂高程為301.80 m，屋頂采用輕型鋼架結(jié)構(gòu)，屋架下弦高程為306.90 m，尾水管底板頂面高程為270.84 m，出口頂板底面高程為273.95 m。

發(fā)電機層上游側(cè)布置機旁屏，下游側(cè)布置調(diào)速器及油壓裝置。每臺機組第 Ⅰ 象限布置1個4.5 m×2.2 m蝶閥吊物孔，在2#與3#機組之間布置1個1.5 m×2 m的吊物孔，4#機組左側(cè)布置1個1.2 m×1.2 m吊物孔。發(fā)電機層上、下游側(cè)均布置橋機軌道梁、排架柱，布置有1臺100 t/20 t橋機，跨度Lk=14.00 m。

水輪機層主要布置技術(shù)供水濾水器、技術(shù)供水泵。右端墻厚2.00 m ，距1#機組中心線5.70 m；左端墻厚2.50 m，距4#機組中心線8.40 m，左端布置滲漏排水泵房。對應(yīng)發(fā)電機層蝶閥吊物孔位置每機布置1個4.6 m×3.4 m的蝶閥吊物孔；對應(yīng)發(fā)電機層1.5 m×2 m 和1.2 m×1.2 m吊物孔位置分別布置兩個同上層尺寸吊物孔。

蝸殼層主要布置蝶閥、盤形閥廊道、檢修泵房、壓力鋼管進(jìn)人孔及尾水管進(jìn)人孔。在1#與2#機組間、3#與4#機組間分別設(shè)置寬×高為2.2 m×2.5 m的盤形閥廊道，廊道下游端寬度擴大為7.50 m。檢修泵房布置于蝸殼層左端。蝶閥坑四機貫通形成蝶閥廊道，可通往蝸殼進(jìn)人廊道、盤形閥廊道及檢修泵房，兩端分別與廠房1#、2#樓梯連通。

尾水管肘管段出口到機組中心線的距離為11.80 m，出口尺寸為3.505 m×3.11 m。

3.2 安裝間

安裝間布置于主機間的右側(cè)，分兩層布置，總長為14.80 m，凈跨同主機間為14.00 m。第一層高程同發(fā)電機層為286.10 m ，布置有透平油罐室、油處理室及配電室。第二層為安裝場，高程同回車場地面高程為292.50 m，與發(fā)電機層高差6.40 m，靠主機間側(cè)設(shè)有安全護(hù)欄。安裝場內(nèi)可布置一臺機組安裝檢修六大件——轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)輪、頂蓋、上機架、支持蓋、推力支架，并能滿足汽車進(jìn)安裝間吊裝配件的要求。進(jìn)廠大門位于安裝間右端，寬6.30 m，高6.50 m。

3.3 副廠房

副廠房布置在主廠房上游側(cè)，分安裝間上游段和主機間上游段。

安裝間上游段副廠房長度同安裝間為14.80 m，寬11.00 m，分3層布置。高程286.10 m層布置有空壓機房，高程292.50 m層布置有繼電保護(hù)屏室、系統(tǒng)通信機房和廠內(nèi)通信機房，高程301.50 m層布置中控室和交接班室。中控室屋面為鋼筋混凝土框架屋面，頂高程為306.30 m。

主機間上游段副廠房長47.60 m，寬11.00 m，共4層，自下而上為勵磁系統(tǒng)和電纜層、高低壓配電室層、主變壓器場層及GIS室內(nèi)開關(guān)站層，高程分別為280.50 m、286.10 m、292.50 m和301.50 m。高程280.50 m層布置勵磁系統(tǒng)和電纜橋架；高程286.10 m層與發(fā)電機層地面同高，主要布置低壓廠用變壓器、低壓開關(guān)柜、發(fā)電機配電裝置等設(shè)備；高程292.50 m層與回車場地面同高，主要布置1#主變壓器和2#主變壓器；高程301.50 m 層布置GIS開關(guān)設(shè)備，左端布置一個2.5 m×4.0 m的吊物孔，該層尚布置1臺5 t橋機，橋機軌頂高程309.00 m，跨度Lk=8.5 m。屋面為鋼筋混凝土框架屋面，頂高程為312.50 m，布置有廠頂開關(guān)站及出線構(gòu)架。

3.4 尾水平臺

尾水平臺位于主廠房下游側(cè)，高程同回車場為292.50 m，長55.753 m，寬6.50 m，布置1臺5 t移動式電動葫蘆。

3.5 廠內(nèi)交通

進(jìn)廠公路布置在Atay河左岸上游側(cè)，連接廠房右端的回車場，主廠房設(shè)備經(jīng)回車場進(jìn)入安裝間，通過橋機吊運就位。蝶閥通過主機間的蝶閥吊物孔運輸就位，發(fā)電機層以下各層設(shè)備通過蝶閥吊物孔或其他兩個吊物孔運輸就位。副廠房上游側(cè)至廠房邊坡坡腳間設(shè)有6.20 m寬運輸通道與回車場連通，主變經(jīng)回車場運輸至副廠房上游側(cè)，直接進(jìn)入主變場安裝就位。GIS開關(guān)設(shè)備經(jīng)回車場運至副廠房上游側(cè)，在292.50 m高程進(jìn)入副廠房專門的GIS運輸通道，通過GIS層的橋機，經(jīng)吊物孔吊至GIS開關(guān)站。副廠房左右兩側(cè)各設(shè)一部樓梯與主、副廠房各層連通。廠房后邊坡設(shè)有鋼爬梯通向各層馬道，滿足邊坡巡查、觀測需要。

4 廠房分縫及止水系統(tǒng)

主機間與安裝間之間設(shè)一道變形縫，縫寬20 mm，縫間設(shè)一道止水銅片。主機間4臺機組為整體布置，機組間不設(shè)變形縫。為了減少混凝土的溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力，根據(jù)施工單位澆筑能力和施工進(jìn)度要求，在2#機組與3#機組之間設(shè)一道垂直施工縫。同時控制基礎(chǔ)塊混凝土澆筑厚度為1.0 m，上部混凝土澆筑最大高度不超過3 m。在混凝土溫度控制上，要求嚴(yán)格執(zhí)行低溫時段澆筑，控制骨料、水泥溫度等措施降低混凝土溫度，要求嚴(yán)格做好混凝土的養(yǎng)護(hù)及混凝土溫度監(jiān)測工作。

為了加強結(jié)構(gòu)的整體性和抗?jié)B性，垂直施工縫設(shè)計為錯縫形式，錯縫搭接長度為750 mm。垂直施工縫面上設(shè)置斗形凹槽，槽深200 mm，鍵槽面積不少于接縫面積的1/3。同時縫面上設(shè)置Φ 25間距500 mm的插筋，每根長1 500 mm，插入先澆塊750 mm。所有施工縫面在澆筑新混凝土前打毛并鋪刷10～20 mm厚標(biāo)號不低于M 20的水泥砂漿,以保證新老混凝土的結(jié)合。廠房上下游擋水墻垂直施工縫、廠房底板的垂直施工縫均設(shè)置一道止水銅片，銅片埋設(shè)深度為距迎水面500 mm。垂直施工縫止水片與水平施工縫止水片焊接連接形成封閉的止水系統(tǒng)。

5 電站布置設(shè)計特點

5.1 4機1縫問題

廠房基礎(chǔ)置于侏羅系中統(tǒng)(J2)弱風(fēng)化巖層上，其中1#、2#、3#、4#機組、安裝間、副廠房基礎(chǔ)均置于砂巖層上，巖石強度較高，集水井基礎(chǔ)置于泥巖層上，巖石強度低，力學(xué)性質(zhì)較差。

規(guī)范規(guī)定機組段分縫間距宜為20～30 m，經(jīng)論證后可放寬至40～50 m。鑒于廣西電力設(shè)計研究院有限公司設(shè)計的西津水電站的成功經(jīng)驗，其廠房設(shè)計為2機1縫，機組段間距達(dá)48 m，有效的提高了廠房的整體性和穩(wěn)定性，并且經(jīng)過了多年的運行檢驗，證明其布置是成功可靠的。結(jié)合本工程廠房地基特性、機組容量、結(jié)構(gòu)形式、氣候條件等情況，本工程廠房采用4機1縫布置形式。即4臺機組間不設(shè)變形縫，同時參考其他已建項目經(jīng)驗[1]，在主機間與安裝間之間設(shè)置一道永久變形縫，機組段長度即為主機間總長48.1 m。同時為了滿足施工和溫控要求，在2#與3#機組之間設(shè)一道垂直施工縫，要求施工過程嚴(yán)格執(zhí)行混凝土溫度控制技術(shù)要求。4機1縫布置提高了廠房的整體性，有效縮短了廠房的長度，減少了廠房工程量及邊坡的開挖范圍。

5.2 場地狹窄問題

廠房位于基本對稱的V形河谷的左岸，采用地面式廠房，布置場地狹窄，為了滿足廠房和尾水渠的布置要求，需對左岸山體進(jìn)行一定開挖。主變壓器、GIS開關(guān)站分層布置在上游副廠房內(nèi)，出線平臺布置在上游副廠房頂部，各層布置分層合理，充分利用向上空間，整個廠房布置非常緊湊，有效地解決了場地狹窄問題，減少山體開挖規(guī)模。

5.3 高邊坡問題

廠房開挖邊坡底部高程為272.50～278.50 m，頂部高程為315.00～385.00 m，最大開挖坡高約107 m。巖土分界線在高程為338.00～372.00 m，分界線以上為土質(zhì)邊坡，以下為強風(fēng)化巖質(zhì)邊坡。強風(fēng)化與弱風(fēng)化巖體分界線在高程為289.00～327.00 m。鑒于廠房邊坡安全的重要性，邊坡采取了以下處理措施。

在基坑底部至292.30 m高程按1∶0.3設(shè)計開挖，292.30 m至305.00 m高程按1∶0.75設(shè)計開挖，305.00 m至315.00 m高程按1∶0.75設(shè)計開挖，315.00至325.00 m高程按1∶1.0設(shè)計開挖，325.00 m以上按1∶1.5設(shè)計開挖。

多種因素影響，邊坡在開挖過程中在高程325.00 m～335.00 m范圍內(nèi)發(fā)生局部塌方。經(jīng)多種方案對比，最終采用重新削坡方式對塌方范圍進(jìn)行處理。即將高程325.00 m馬道加寬至12 m，以325.00 m為坡腳按1∶1.5坡比重新削坡至坡頂，將垮塌體全部清除。同時加強坡面的支護(hù)措施，土質(zhì)邊坡采用掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)；巖質(zhì)邊坡采用掛網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合長錨桿支護(hù)，同時布置孔深4 m、8 m的深孔排水，排水孔內(nèi)塞填排水盲管，以保證排水的通透性。

6 結(jié)語

本工程采用“4機1縫”方案，提高廠房的整體性，減小了廠房的長度尺寸。同時充分利用向上空間，將主變場、GIS開關(guān)站及出線構(gòu)架平臺等在副廠房中分層布置，布置合理緊湊，有效解決了引水式地面廠房在“V”型河谷布置場地狹窄的問題，減小廠房和后邊坡的土建工程量。

[1] 潘建冬，劉元勛.丙村水電站廠房設(shè)計[J].廣東水利水電,2005(6)：55-56．

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Layout and Design of the Second Stage Diversion-type Power House of Stung Atay Hydro Power Project

LIANG Liang，JIANG Yonghong

(China Energy Engineering Group Guangxi Electric Power Design Institute Co., Ltd., Nanning 530007，China)

The scheme of one settlement joint between the erection bay and the generator hall and no settlement joint among the four unit blocks was used, so that the integrity of the powerhouse was improved and the length dimension was reduced. And the fields such as the transformer field, GIS switching station, outgoing line frame platform, etc. were stratified layout; so that the height space was fully used. By these measures, the powerhouse layout was reasonable and compact, and the problem of diversion-type powerhouse layout on the narrow V-shaped river valley was effectively resolved. The civil engineering quantity of powerhouse and back slop was also reduced.

diversion-type powerhouse；powerhouse layout；generator hall；erection bay；auxiliary rooms

2016-08-07;

2016-08-20

梁良(1980)，男，本科，工程師，主要從事水電站水工結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

TV731+.5

B

1008-0112(2016)09-0043-04