水电站地下厂房设计是水电站建设中的关键环节,它涉及到工程的安全性、经济性和稳定性。本文将基于提供的文档摘要,详细解析地下厂房设计的关键因素及其考量。
首先,水电站地下厂房的位置选择至关重要。棉花滩水电站的地下厂房设在左岸山体内,选择时主要考虑了地质结构和稳定性。避免了与厂房轴线平行的断层,如F1和F2,因为这些断层可能影响厂房围岩的稳定性和增加渗水量。同时,厂房与F7、F28、F29等断层有一定的角度,减小了它们对厂房的影响。最终,结合主变室、尾水调压室和输水系统的布局,确定了合理的厂房位置。
其次,厂房的纵轴线方向的确定基于两个原则:一是尽量垂直于主要节理裂隙走向,以减轻侧向压力,保持围岩稳定;二是尽量与初始地应力的最大主应力方向平行,减少因应力不均导致的潜在风险。通过分析,厂房的纵轴线确定为N40°E,这个方向与主要节理组和次要节理组有较大的夹角,且与最大主应力方向的夹角也在可接受范围内。
地下洞室群的布置是另一大设计重点。棉花滩水电站的主厂房、主变室、尾水调压室等洞室平行布置,以增加结构稳定性。这种布置方式使得洞室的纵轴线与主要节理的夹角较大,有利于顶拱和边墙的稳定性。此外,洞室之间的净距以及与周边设施的连接(如母线洞、电缆电梯竖井、交通洞和排水廊道)都是精心规划的,以确保功能完善且安全可靠。
厂房内部布置直接影响到发电效率和维护便利性。主厂房尺寸为129.50m×21.90m×52.08m,设有4台150MW的竖轴水轮发电机组。各个层高(廊道层、水轮机层、发电机层及厂房洞顶)和设备布局(如盘形阀、滤水设备等)都是为了优化水能转换和运营维护流程。
综上所述,水电站地下厂房设计需综合考虑地质条件、结构稳定性、空间布局和功能性,以实现安全、高效和经济的水电生产。棉花滩水电站的地下厂房设计充分体现了这些原则,是科学与实践相结合的成功案例。