抽水蓄能电站地下施工通道布置分析

抽水蓄能电站地下施工通道布置分析

方叙桐

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 700024

摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，抽水蓄能电站的建设也在加快。抽水蓄能电站地下厂房系统由多个关联的地下洞室群组成，主要有主副厂房洞、主变压器洞、尾闸洞三大洞室，另外还包括压力管道(引水隧洞)、母线洞、出线洞(井)、排水洞、通风洞(井)、交通洞、尾水隧洞和其他辅助通道。抽水蓄能电站引水隧洞和地下厂房洞室群纵横交错，相互贯通，具有规模大、承受水头高，厂房洞室跨度大、边墙高等特点。地下厂房也是工程关键线路上的关键项目，直接决定着地下工程的施工工期，影响首台机的发电工期，并控制工程的总工期。因此，合理的施工通道布置是至关重要的，合理的施工通道布置可以有效避免施工干扰，降低施工强度，减少施工资源投入，实现均衡生产，低耗生产，确保地下厂房系统按照计划工期顺利实施。

关键词：抽水蓄能电站;地下施工通道;布置

引言

水蓄能电站地下厂房的布置对于机电设备的安装以及今后的生产运维管理至关重要。本文通过对地下厂房各区域布置的分析和思考，总结现阶段地下厂房结构与设备布置的得失，为后续设计提供借鉴。

1工程概况

镇安抽水蓄能电站位于陕西省商洛市镇安县月河镇境内。电站距镇安县城公路里程74km，距西安市公路里程134km。镇安抽水蓄能电站为一等大（1）型工程，主要建筑物按1级建筑物设计，次要建筑物（护坡、挡土墙等）按3级建筑物设计，临时性水工建筑物按4级建筑物设计。电站总装机容量1400MW（4×350MW），设计年发电量23.41亿kW·h，年抽水电量31.21亿kW·h。上水库正常蓄水位1392m，相应库容896万m³，下水库正常蓄水位945m，相应库容1220万m³。

本电站枢纽主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等建筑物组成。

2地下系统布置

工程地下系统主要由输水系统和地下厂房系统组成。输水及厂房系统位于月河右岸山体中，输水道采用一洞二机布置型式，输水系统（含厂房段）总长度1791.34m～1805.88m，其中引水系统总长约1268.91m（1277.98）m～1317.23m（1326.29m）,尾水系统总长约487.43m（478.36m）～453.65m（444.59m）。电站最大水头477.5m，最小水头410m，加权平均水头440m，额定水头440.0m，距高比3.45（3.48）。

引水系统管道平行布置间距49.8m，立面采用两级斜井错落布置，引水隧洞采用采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚0.6m。上斜井以下洞段采用钢板衬砌。钢筋混凝土衬砌和钢板衬砌均采用圆形断面，内径分别为6.5m、6.0m、4.8m，高压引水岔管采用对称“Y”型的内加强月牙肋钢岔管，四条高压引水支管平行布置，间距为30.7m，内径3.4m、2.6m。四条尾水支洞平行布置，洞轴线间距为24.902m，圆形断面，内径5.5m，尾水岔管采用对称“Y”型的钢筋混凝土岔管，两条尾水主洞平行布置，间距为30.7m，采用钢筋混凝土衬砌，圆形断面，内径为8.0m。地下厂房洞室系统采用首部布置方式，主要由主副厂房洞、主变洞、母线洞、交通洞、尾闸洞、通风兼出线洞、排风排烟洞、排水廊道等建筑物组成，洞室埋深为340～400m。主副厂房洞由安装间、主机段和副厂房组成，呈“一”字形布置，开挖尺寸177.5m×25.5m×57.5m（长×宽×高），主变洞平行布置于主副厂房洞下游侧，两洞室间净距40m，开挖尺寸为153.5m×19.5m×21.8m（长×宽×高）。主副厂房洞与主变洞之间布置4条母线洞，洞长40m，断面为城门洞型，其中靠主厂房5.6m段内，洞室开挖断面为7.2×8.15m，后31.4m洞段开挖断面为8.7×11.15m，中间3.0m为渐变段，全断面采用钢筋混凝土衬砌。交通洞为地下厂房洞室群对外的主要交通通道，交通洞洞长2401m，断面尺寸为8.0m×9.3m（宽×高）。通风兼安全洞为地下厂房洞室群对外安全通道，洞长1152.8m，断面尺寸为8.5m×8.4m（宽×高）。地下系统土石方明挖117.99万m3，石方暗挖73万m3，混凝土总量21.43万m3，压力钢管安装11432t。

3施工通道的布置

3.1施工通道布置的原则

地下厂房系统工程施工通道的布置是否合理，直接影响工程的施工程序、施工安全和施工进度。根据地下厂房系统布置特点和施工总布置规划情况，按以下原则进行施工通道布置:1)在满足永久洞室稳定的前提下，根据施工程序安排，结合永久洞室的布置特点及工期要求，尽量利用永久洞室作为施工通道，以减少临时施工支洞的数量;2)施工支洞应按照“平面多工序、立体多层次”的施工组织要求布置，满足各工作面施工的相对独立性，为各主要洞室施工平行作业创造条件，合理减少洞室间的相互施工干扰，以保证工程有序进行;3)主副厂房洞的施工为厂区枢纽工程施工的关键线路，施工通道的布置应有利于加快厂房的施工进度，以保证地下厂房系统这一关键线路上的关键项目快速施工;4)施工支洞的布置结合施工通风散烟的需要，以改善地下洞室通风散烟条件;5)各施工通道承担的工程量应大致平衡，均衡主体洞室群的施工强度;6)支洞洞口位置的选择结合施工部位的高程，尽可能使支洞长度缩短，出口交通、排水顺畅，施工支洞的纵坡、转弯半径及断面尺寸应满足后续施工项目交通运输的要求。

3.2施工通道布置设计

在遵循地下厂房系统施工通道布置原则的基础上，在满足施工进度的要求下，施工通道布置通常应考虑地下厂房系统中各洞室的施工程序，尽量充分利用永久隧洞作为施工通道做到永临结合，一洞多用。一般情况下，地下厂房系统按上、中、下三个层次规划布置施工通道。

3.2.1上部施工通道

地下系统上层施工部位一般包括:引水隧洞、引水洞上平段、引水洞上斜段、主副厂房上部、主变洞上部、尾闸室上部。通常情况下在引水洞调压井后布设一条施工支洞，引水洞上平段较长时，为减少施工干扰，加快上平洞施工进度，常由调压井后施工支洞分叉布设一条施工支洞。在主厂房顶部通风兼安全洞满足开挖出渣的条件时可作为主厂房顶部施工支洞。在主变洞通风洞满足开挖出渣的条件时可作为主变室的顶部施工通道。尾闸室顶部施工支洞常在进厂交通洞的适当位置分叉布设。

3.2.2中部施工通道

中层施工部位主要包括:主副厂房中部、主变洞中部、母线洞、引水洞中平段和引水洞下斜井段等。进厂交通洞是主副厂房洞的中部施工通道，主变运输洞是主变洞的中部施工通道。在进厂交通洞适当位置开设施工支洞可作为引水洞下平段和下斜段施工通道。

3.2.3下部施工通道

下层施工部位主要有:主副厂房下部、主变洞下部、尾闸室下部、尾水调压井中下部和尾水洞。一般情况下，尾水施工支洞多是在进厂交通洞的适当位置分叉布设。然后以尾水施工支洞经尾水隧洞进入厂房下部，作为主副厂房洞和尾闸洞下部施工通道。

结语

抽水蓄能电站通用设计研究与应用进一步规范了工程管理，统一了建设标准，提高了设计和造价管理水平，提高了工程质量;成果推广应用，促进了抽水蓄能电站基建管控能力的提升，提升了工程建设效率和效益，促进了抽水蓄能电站标准化设计水平的整体提升。

参考文献

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［2］王福运，史有富，朱辉，等．蒲石河抽水蓄能电站地下系统施工通道布置和设计［J］.水力发电，2018.5：39-41.

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［4］张利荣，刘剑.大型抽水蓄能电站施工关键技术综述［J］.水电与抽水蓄能，2018，6：49-59.

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