溪洛渡水电站地下厂房通风系统布置设计

范湘蓉, 赵晓峰

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072)

1 概 述

溪洛渡水电站的主厂房、主变洞、尾水调压室平行布置,垂直埋深均大于 450 m,分设在左、右两岸山体内。地下厂区由主机间、安装间、副厂房、主变室、压力管道、母线洞、尾水洞、出线竖井以及通排风系统、防渗排水系统等组成,构成以三大洞室为主体、纵横交错、上下分层、规模巨大的地下洞室群,堪称世界水电之最。

左、右岸地下洞室各安装有 9台单机容量为770 M W的水轮发电机组,9台 550 k V主变压器和 1台备用变压器,550 k V配电装置采用 S F6气体绝缘金属封闭开关设备(G I S),布置在主变压器的上层,550 k V引出线采用气体绝缘金属封闭输电线路(G I L)通过 2个出线竖井引至地面出线场。9条母线洞内布置有离相封闭母线、高压厂用变及发电机断路器。

由于地下厂房的装机容量大、机组台数和电气设备多、发热量巨大,通风、防火、排烟、散热 、防潮等问题十分突出。因此,保证地下洞室群空气清新、洁净,工作人员有一个舒适的工作环境,使机电设备及自动化元器件能长期正常、高效和稳定地运行,通排风系统的设计难度及重要性极大。

2 通排风系统的基本地质情况

地下厂区通排风系统所处围岩主要由 P2β5～P2β12层的玄武岩及各层上部角砾集块熔岩组成,岩石坚硬,新鲜完整,围岩类别为Ⅱ类和Ⅲ1类。

地下厂区地层产状平缓,无断层分布,主要结构面为层间、层内错动带和节理裂隙。岩流层产

层间错动带在地下厂区通风系统一带总体不发育。层内错动带主要发育于岩流层中下部的玄武质熔岩中,上部角砾熔岩不发育。

岩体呈弱 ～中等透水,坡顶广泛分布相对隔水层,河谷深切,岸坡陡峻,地表水入渗困难,补给水源有限,岸坡排泄条件良好,地下厂区通风系统所处岩体中的地下水总体不丰富。

3 通排风系统的布置与设计

在通排风系统布置设计中,重点对一端端部送风方案、两端端部送风方案和中部送风方案等进行了研究。经过各阶段反复论证、分析,结合水工建筑物的布置格局,同时考虑到施工的可行性,最终选定实施的为拱顶一端端部送风方案:由主厂房进风竖井进风,主厂房排风斜井及主变室排风竖井排风。模型试验验证表明该方案合理、可靠、经济可行,可以满足地下厂房运行的要求。

各竖井和斜井线路布置在满足施工要求的前提下,尽量考虑了工程量较省、通风道较短、弯头少、通风道顺畅、风头损失更小,同时与上部公路交通洞、灌浆廊道空间交叉,独立运行,进而避免了相互间的干扰。

地下厂区空气流程见图 1。地下厂区通排风系统布置设计情况见图 2、3。因左、右岸地下厂房布置基本对称,以下仅以左岸为代表进行阐述。

3.1 进风系统

主厂房进风系统洞室由进风平洞、进风竖井、空调机房组成,采用集中空调处理加进厂交通洞辅助进风方案。将经库水加机械制冷处理后的空调风送至厂区各运行层与主变室。进风空气流程如下:

图 1 地下厂区空气流程图

图 2 左岸地下厂区通排风系统平面图

①室外新风→进风机室→进风平洞→进风竖井→空调机房→副厂房顶拱送风道→主厂房顶拱送风道→厂内各层及主变室。

②室外新风→进厂交通洞→主变室及 G I S层→出线竖井。

主厂房进风机室位于大坝至进水口高程 610 m平台公路附近。进风平洞为结构净空断面 8 m×8 m的城门洞型,长 117.31 m,坡度向外,以利于排水。进风竖井为洞径 8 m的圆型断面,长199.62 m,与空调机房相连。

空调机房布置在地下副厂房的端头,空调设备运输通过尾调交通洞经进风机室交通洞进入空调机房。进风机室交通洞为结构净空断面 8 m×7 m的城门洞型,长 299.07 m,该断面尺寸除考虑交通运输外,主要满足施工出渣要求。

3.2 排风系统

排风系统洞室由主厂房、主变室顶拱的排风道、排风斜井、排风平洞、洞口排风机室等组成,布置有主厂房、主变室两大排风系统,以确保将全厂的余热、余湿及废气排至室外。排风空气流程如下:

图 3 左岸地下厂区通排风系统横剖面图

①主厂房→主厂房顶拱排风道→主厂房排风斜井→主厂房排风平洞→排风机室→室外。

②主变室→主变室顶拱排风道→主变室排风斜井→主变室排风平洞→排风机室→室外。

③主变室及 G I S层→出线竖井→风机室→室外。

④出线竖井→上坝交通洞兼排风道。

主厂房、主变室排风机室均位于电站进水口高程 610 m平台,交通方便。

主厂房排风平洞为结构净空断面 5.5 m×5 m的城门洞型,长 96.06 m,坡度均向外,利于排水。排风斜井为洞径 5.5 m的圆型断面,长215.72 m,与主厂房顶拱相连。主厂房排风平洞及排风斜井断面尺寸主要考虑施工方便及施工期的通风。大角度排风斜井的布置既避开了 3号隧洞及灌浆廊道,又方便了反井钻机施工。

主变室排风平洞为结构净空断面 8 m×8 m的城门洞型,长 254.44 m,坡度均向外,利于排水。排风竖井为洞径 8 m的圆型断面,长 221.86 m,与主变室顶拱相连。

4 通排风系统喷锚支护

4.1 支护设计原则

鉴于通排风系统竖(斜)井基岩开挖高度较大,且围岩类别为Ⅱ类和Ⅲ1类,支护设计以充分发挥围岩本身的自承能力为原则,经研究最终采用:以已建工程经验和工程类比为主的设计原则;以喷锚支护为主、钢筋混凝土衬砌为辅;以系统支护为主、局部加强支护为辅并与随机支护相结合;对竖井、平洞的进出口及交叉口采用钢筋混凝土锁口衬砌;对地质缺陷段特殊部位进行特殊支护;根据开挖揭示的地质情况,实行动态支护设计,及时调整支护参数。

4.2 主要支护参数的确定

(1)喷 C 25混凝土厚 0.1 m。

(2)长 3 m的 φ 25锚杆,1.5 m间排距,梅花形布置。

(3)为了永久运行安全需要,竖(斜)井均全长挂 φ 6.5、间距 0.15 m×0.15 m的钢筋网。

(4)竖(斜)井交叉口及平洞口均采用 C 20钢筋混凝土锁口衬砌。

(5)竖(斜)井及平洞全长梅花型布置 φ 48、间距 3 m、入岩 4 m的排水孔。

5 结 语

为了给地下厂房主体工程施工创造良好的通风、排烟条件,将主厂房的通排风竖(斜)井及平洞的开挖和支护提前实施,从施工过程及施工期通风情况看,效果较好。目前,溪洛渡水电站左、右岸厂房均已完成一台机交面,主厂房及主变室内通风情况良好,表明送排风系统线路的布置是合理的。