通化抽水蓄能電站下水庫設(shè)計

譚志軍,姜 軍,傅 迪

(中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林 長春130021)

通化抽水蓄能電站下水庫設(shè)計

譚志軍,姜 軍,傅 迪

(中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林 長春130021)

抽水蓄能電站下水庫一般均利用已有電站,文中針對龍港水電站作為通化抽水蓄能電站下水庫存在的主要問題,提出具體的改造方案,為同類工程設(shè)計提供借鑒.

下水庫;改造設(shè)計;抽水蓄能電站

1 工程概況

通化抽水蓄能電站位于吉林省通化市東南約10 km.上水庫位于渾江左岸泉源溝,下水庫利用渾江干流已建的龍港電站水庫加固改建而成.電站樞紐建筑物主要由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)和地下廠房等組成.工程初選裝機容量為800 MW,上水庫總庫容1 299X104m3,下水庫總庫容4 021X 104m3.工程為Ⅱ等工程,工程規(guī)模為大⑵型.主要建筑物中的上水庫擋水建筑物、上水庫進(jìn)/出水口、引水隧洞、高壓管道、尾水隧洞、尾水調(diào)壓井、下水庫進(jìn)/出水口、地下廠房、主變洞室、尾閘室和地面開關(guān)站、下水庫擋水建筑物、下水庫泄水建筑物為2級建筑物.次要建筑物為3級建筑物.

下水庫利用渾江干流上已建的龍港水電站加固改建而成,主要由左岸土石壩、廠房壩段、河床溢流壩和右岸漿砌石重力壩組成.

2 存在的主要問題

通化抽水蓄能利用龍港水電站作為下水庫,主要存在以下問題:

1)工程等別(級)低,洪水標(biāo)準(zhǔn)低.通化抽水蓄能電站裝機容量800 MW,下水庫總庫容4 021X 104m3,工程等別為二等,工程規(guī)模為大(2)型,主要建筑物級別為2級,設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)100年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)1 000年一遇,設(shè)計洪水位355.50 m,校核洪水位358.70 m,正常蓄水位355.50 m.

2)泄洪設(shè)備不滿足新洪水標(biāo)準(zhǔn)下的泄流要求.下水庫設(shè)計洪水位相應(yīng)的下泄流量為9 755 m3/s,校核洪水位相應(yīng)的下泄流量為14 474 m3/s,泄洪設(shè)備需要增加泄量、加高壩頂.

3)大壩基礎(chǔ)基本未做防滲處理.正常蓄水位抬高了5.5 m,庫水位經(jīng)常有水位驟升驟降,而且基巖透水性較強,需要采取有效的措施減少壩基的滲漏量.

4)漿砌石溢流壩結(jié)構(gòu)尺寸和穩(wěn)定應(yīng)力不滿足要求.漿砌石溢流壩基底長度為16 m,壩基面抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力均不滿足規(guī)范要求;溢流壩加固改建后工作閘門采用弧形閘門,檢修閘門采用門機啟閉,根據(jù)閘門相關(guān)設(shè)備和壩頂交通布置要求,閘墩不夠長,而且未設(shè)檢修門庫.考慮到改建難度比較大,拆除原漿砌石溢流壩,新建混凝土溢流壩.

5)壩高不夠.大壩需要在壩頂加高1.5 m.漿砌石重力壩的抗滑穩(wěn)定和壩體應(yīng)力不滿足規(guī)范要求,還需要對漿砌石重力壩進(jìn)行加固.

6)進(jìn)口檢修平臺高程不夠.由于正常蓄水位由原來設(shè)計高程350.00 m提高到355.50 m,從而原電站進(jìn)水口檢修平臺高程351.50 m,已經(jīng)不能滿足閘門檢修要求.

7)廠房壩段穩(wěn)定及抗浮不滿足要求.由于擋水建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)的提高,校核水位由357.36 m(P=0.2%)提高到358.70 m(P=0.1%),原廠房壩段抗滑穩(wěn)定和抗浮穩(wěn)定已不滿足穩(wěn)定要求.

3 加固改建措施

該階段將漿砌石溢流壩拆除重建,左岸土石壩、廠房壩段及右岸漿砌石重力壩加高加固,并增加2個門庫壩段,基礎(chǔ)進(jìn)行處理.改建后壩頂高程為359.0 m,壩頂全長484 m,左岸土石壩長度211.48 m,最大壩高19 m,廠房壩段長度35.5 m,河床混凝土溢流壩長度182.20 m,最大壩高25.4 m,右岸漿砌石重力壩長度47 m,最大壩高為20 m.

3.1 混凝土溢流壩

拆除部分漿砌石重力壩和整個漿砌石溢流壩,新建混凝土溢流壩.新建混凝土溢流壩左側(cè)與廠房壩段相接,右側(cè)與漿砌石重力壩相接,建基于花崗片麻巖弱風(fēng)化帶上部,建基高程333.60 m,基底寬24.6 m,壩段總長度182.20 m,分12個壩段,壩段采用堰中分縫,中壩段長度15 m,邊壩段長度16 m.

由于右岸的山體影響泄洪,通過加大溢流前緣來增加泄量的方案不可行,考慮到東北地區(qū)閘門常用孔口尺寸,初步擬定閘門的寬度為12 m.由于原漿砌石溢流壩堰頂高程與地面高程相差不大,降低堰頂高程導(dǎo)致淹沒程度加大,進(jìn)而影響泄量,經(jīng)初步比選擬定堰頂高程為343.50 m,比原漿砌石溢流壩堰頂高程344.0 m降低0.5 m,最大下泄流量增加383 m3/s.

混凝土溢流壩采用WES實用堰,共11孔,每孔凈寬為12 m,中墩厚度為3 m.溢流壩堰高9.9 m,定型水頭11 m,屬于低堰.參考龍港水電站漿砌石溢流壩的消能方式,采用面流消能.為了防止溢流壩泄流時淘刷右側(cè)漿砌石重力壩壩腳,在右岸新建50 m長的漿砌石擋墻,墻頂高程為355.20 m,高出下游最高水位0.5 m,頂寬為0.5 m,迎水坡采用直立,背水坡為1∶0.25.由于混凝土溢流壩堰高較低,泄流能力受堰高影響較大,為滿足泄流能力的要求,需將進(jìn)水渠順?biāo)飨蜷_挖49.3 m.下游側(cè)為防止水流淘刷,在溢流壩下游50 m范圍內(nèi)回填塊石,塊石護(hù)底的頂高程為336.85 m,厚度為1 m.

混凝土溢流壩頂設(shè)有檢修閘門工作橋和交通橋,交通橋布置于下游側(cè).溢流壩工作閘門為弧形閘門,檢修門采用一臺單向門機,并且在溢流壩右側(cè)設(shè)置2個門庫壩段,每個門庫壩段長度為18 m,底寬為8.4 m,門庫采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).

3.2 土石壩

拆除土石壩355.9 m高程以上原壩體,采用"U"型鋼筋混凝土擋墻增加1.5 m壩高,可以保持龍港大壩壩頂交通的位置不變,避免上、下游壩坡加高及下游坡加高后侵占進(jìn)廠公路和安裝間進(jìn)廠大門的位置."U"型擋墻建基高程為355.90 m,上游側(cè)墻高4.3 m,高出壩頂1.20 m,下游側(cè)墻高3.3 m,高出壩頂0.2 m,"U"型墻內(nèi)回填砂礫石料.加高后經(jīng)穩(wěn)定復(fù)核,原土石壩上、下游壩坡不變.為了防止下水庫水位驟升驟降影響上游塊石護(hù)坡的穩(wěn)定,拆除上游塊石護(hù)坡,新建0.3 m厚干砌石護(hù)坡.下游355.90 m高程以上新建0.3 m厚塊石護(hù)坡.改建后壩段總長度211.48 m,壩頂寬度為5.4 m,粘土心墻頂高程為355.90 m,高出正常蓄水位0.4 m.

3.3 漿砌石重力壩

漿砌石重力壩壩高增加1.5 m,經(jīng)計算壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為2.37,不滿足規(guī)范要求,為滿足壩體應(yīng)力及基底抗滑穩(wěn)定的要求,需要下游側(cè)鑿毛后貼1.5 m水平寬度的漿砌石.壩體上游側(cè)面板鑿毛后增加0.5 m厚混凝土防滲面板,標(biāo)號為C25W6F300,并用錨桿錨入漿砌石壩體內(nèi),以增強防滲效果.改建后右岸漿砌石重力壩總長度為47.0 m,壩頂寬度為7.25 m,壩頂上游側(cè)設(shè)有1.2 m高的混凝土防浪墻,上游坡直立,下游坡為1∶0.5,下游折坡點高程為351.50 m,上游混凝土防滲面板351.0 m高程以下厚度為1.3 m,351.0 m高程以上厚度為1.0 m.

3.4 廠房壩段

將原351.50 m檢修平臺以上拆除重建,原351.50 m以下結(jié)構(gòu)不變.重建后檢修平臺高程變?yōu)閴雾斅访娓叱?59.00 m.為滿足廠房壩段的抗滑穩(wěn)定和抗浮穩(wěn)定以及與其它壩段帷幕灌漿形成整體,該階段考慮在原廠房檢修排水廊道進(jìn)行帷幕灌漿.灌漿后,經(jīng)復(fù)核廠房壩段抗滑及抗浮穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求.

3.5 基礎(chǔ)處理

由于龍港水電站大壩未進(jìn)行帷幕灌漿,考慮到龍港水電站作為通化抽水蓄能電站的下水庫,為了減少壩基的滲漏量,對大壩進(jìn)行基礎(chǔ)處理.由于現(xiàn)階段地質(zhì)資料缺少,故帷幕灌漿深度按0.7倍的水頭確定.

1)左岸土石壩(樁號0+330.0～樁號0+474.0)壩基下有粉質(zhì)粘土和礫石,在此段采用高壓灌漿,間距1 m,深度為12 m.

2)混凝土溢流壩段位于河床,建基于弱風(fēng)化花崗片麻巖上部,中等風(fēng)化巖體的透水率為0.004～0.298 L/(min.m.m).漿砌石重力壩位于右岸,建基于強風(fēng)化花崗片麻巖上,強風(fēng)化巖厚度一般3～5 m.據(jù)鉆孔壓水試驗資料,強風(fēng)化巖體透水率為0.396～1.06 L/(min.m.m),為強～中等透水.因此對樁號0-10.0～樁號0+330.0(部分土石壩、廠房壩段、混凝土溢流壩和右岸漿砌石重力壩)采用單排帷幕灌漿,間距2 m,深度為15～17 m.

3)兩岸壩頭的帷幕灌漿延伸到正常蓄水位與地下水位相交處,故帷幕灌漿向左岸延伸48.0 m,向右岸延伸28.0 m,以減少繞壩滲漏.混凝土溢流壩采用固結(jié)灌漿,上下游側(cè)各兩排,間排距均為4 m,深度為6 m.

4 結(jié)語

抽水蓄能電站下水庫一般均利用已有電站,本文針對龍港水電站作為通化抽水蓄能電站下水庫存在的主要問題,提出具體的改造方案,為同類工程設(shè)計提供借鑒.

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1002-0624(2017)11-0006-03

2017-01-18