瀑布沟水电站地下厂房洞室群防渗排水设计.pdf
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1、2 0 1 3年 第 3 2卷 第 2期 D WR H E 水 利 水 电 工 程 设 计 3 瀑布沟水电站地下厂房洞室群防渗排水设计 樊熠玮 莫如 军 李建华 摘要水 电站地 下厂 房洞室群 防渗排水设计对地下 洞室群 的稳定 、工程运行 安全等具有 十分 重要的意义。结合瀑 布 沟水电站厂区地 下洞室群三维有 限元渗流分析和计算 ,对厂 区防渗排水 系统进 行方案布置 、参数设计 ,并根据工 程 蓄水 运 行 以来 的 监 测 资料 ,对 防渗 排 水 措 施 进 行 初 步 分析 评 价 。 关键词 地下厂房 防渗排水 设计 瀑布沟水电站 中图分类号T V 2 2 3 4 文献标识码B
2、文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 0 3 0 4 1 概述 1 1 工 程 概 况 瀑布沟水 电站位 于大渡河 中游 ,水库正 常蓄水位 8 5 0 0 m,总库容 5 3亿 m ,电站装机 容量 3 6 0 0 M W。枢纽建 筑 物包括砾 石土心墙堆石 坝 、岸边 溢洪道 、泄洪洞 、地 下厂 房系统等。 大 凌 f J f 水 电站地 下厂房采用“ 首部式 ”布置 洞 室群位 于挡 水坝下游 、库 水位 以下 约 1 9 0 m 的左 岸 山体 内 采用三大 洞室平行布置 方式 ,以主厂 房 、主变 室和尾水 闸门室为骨 架 ,形 成 “
3、上下分层 、前后分列 、纵横交错 ”的地下洞室 群 ,主厂房纵 轴线 方位 N 4 2 。 E。附属洞 室还 包括 母 线洞 、 进厂交通洞 、排风竖井及平洞 、厂房排水廊道等 ,见 图 1 。 发 电 系统 三 大洞 室 尺 寸 :主副 厂 房 长 2 9 4 1 0 m、宽 图 1 瀑布沟地下厂房洞室群平面布置 3 0 7 0 m、高 度 7 0 1 7 5 m; 主 变 室 位 于 主 厂 房 下 游 , 长 2 4 9 1 0 m、宽 1 8 3 m、高 2 5 9 7 5 m;尾 闸室 位于 主变室 下 游 ,长 2 0 6 5 0 m、宽 1 7 4 0 m、高 5 6 3 5 m
4、。厂房与 主变 室 之 间 岩柱 厚 41 9 5 m,主 变 室 与尾 闸室 之 间 岩 柱 厚 3 2 7 m。 1 2厂 区 工 程地 质 及 水 文 地 质 条 件 1 2 1 工程地质条件 地下厂房洞室群位 于挡水坝 下游左 凸岸花岗岩山体 中 距河边约 4 0 0 m,上覆 岩体厚度 2 2 0 3 6 0 m。岩性为单一中 粗粒花 岗岩体 ,其 中有少量辉绿 岩脉分布 ,岩性坚硬 ,强 度 高 ,无 大 的 地 质 构 造 ,完 整 性 较 好 。厂 区 内无 大 的 断 层 , 仅有小断层 、挤压破碎带 和辉绿岩 脉破碎带 。岩体多较完 整 以次块状一块状结构为主 ,围岩属 、
5、类为主 。 1 2 2 水文地质条件 地下厂 房洞室距 水库岸 坡最小距 离 1 2 0 m。 由于左岸 d 水 利 水 电S F _ 程 设 计D WR H E 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 2期 为河流 凸岸 ,地形坡度较 陡 ,地下水 排泄条件较好 ,因此 地下水 埋藏较深 。地 下水赋存于左岸 岩体 中,多富集于断 层破碎 带 、影响带及 裂隙密集带 。接 受大气降水 下渗和地 下水侧 向补给 ,向大渡河排泄 。洞室开挖后一般均较干燥 厂区地下水不丰 ,仅 局部有渗水 、滴水现象 。左岸厂 区岩 体主要是澄江期花 岗岩侵 入体 ,渗透系数 为 3 5 1 0 e m s 。 虽然
6、厂 区岩体 大部分完整 ,渗透性较弱 ,但裂隙发育 的岩 体和断层带渗透性较强 。水库 正常蓄水位 8 5 0 0 m,下游一 台机运行水位 6 6 7 6 m。 2地 下 厂 房 洞 室 群 防 渗 排 水设 计 2 1 设 计 目的 及 原 则 地 下厂房采用 “ 首部式 ”布 置 。位置 紧靠 水库 ,渗径 垒 垒 ! ; 安装 高程 较短 ,并存 在裂隙发育 的岩体和渗透性 较强的断层带 为 减 少渗 透量 。降低洞 室围岩的外水 压力 ,避免或减 少渗漏 水对洞室围岩稳定性及厂 内电气设备正常运行 的不利影响 , 合理疏排围岩地下水 ,应对厂 区地下洞室群进行 防渗排水 系统设计 。
7、针对瀑布沟水 电站地下厂房洞室群的布置特点 , 防渗 排水 设计 与挡 水 坝岸 坡段 防渗 帷幕 相结 合 ,并 采 用 “ 先防后排 ,以排为主:防排结合 ,立体设计”原则。 厂区防渗排水系统平面布置见图 1 ,典 型剖 面见 图 2 。 2 2洞 室 群 上 游侧 防渗 帷 幕 设 计 地下厂 房洞室群 防渗 帷幕作为阻水 防线布置在 厂房洞 室群 的上游侧 ,距厂房中心线 6 3 6 7 m。防渗帷幕在平面上 与厂房纵轴线平行 , 并 向左侧( 山体 内侧 ) 延伸超过厂房端 头 1 7 1 7 m,右侧 ( 河岸侧) 与挡 水坝防渗帷幕连接 ,构 成左岸 图2厂区防渗 排水 系统典型
8、剖面 ( 单位 :r f 1 ) 防渗线 。防渗帷幕渗透系数按 3 0 1 0 c m s 控制。 考虑灌浆钻孔施工能力和防渗效果 ,防渗帷幕分 3层 : 第 1 、2层防渗帷幕顶高程约为 8 5 6 0 m ( 坝顶 高程) 、7 9 6 0 m。帷幕方向与铅直方向夹角 ;第 3层 防渗 帷幕 为铅直 方 向 ,顶高程约 7 3 1 0 m,帷幕底深入压力钢管底部 。各层帷 幕顶 、底搭接 约 4 m长。 2 3洞 室 群 外 围 排水 系统 设 计 排水 系统设 计包括排 水廊道和 排水 帷幕设计 。根据工 程枢纽 布置 。结 合工程类 比,排 水廊道 和排水帷 幕共设 4 层 ,分别位于
9、主厂房上游侧不 同高程 、距 离处 ,见 图 2 。 ( 1 )第 1层排水廊 道与防渗帷 幕灌浆廊道共 用 ,距 主 厂房 中心线 6 3 6 7 m,廊道断 面尺寸 3 0 mx 4 0 m ( 宽 高 ) , 底高程为 7 3 3 5 4 7 3 1 6 7 m,底板纵坡 0 5 。在廊道 顶拱 下 游侧钻设 向上 的 7 6 m m排水 孔 ,倾 向下游 ,与铅 直方 向 夹角 l 5 o 孔距 4 0 m,孔顶高 程 7 7 5 0 m,深 4 0 m。廊道 渗水与坝肩岩体渗水统一汇入坝体渗漏集水井 ,抽 出洞外。 ( 2 )第 2层排 水廊 道距 主厂房中心线 5 1 3 9 m,
10、布设 于 洞室群上游侧 、 左侧 ( 山体内侧) ,断面尺寸 2 0 m 2 5 m( 宽 高) ,底高程 6 9 5 7 6 9 3 3 3 m,位 于主厂房顶拱拱座高程 附 近。在廊道顶拱下游 侧钻设 向上的 7 6 m m 排水孔 ,倾 向 下游 ,与铅直方向夹角 1 5 。 ,孔距 4 0 m,孔顶高程 7 3 2 3 n l , 深 3 5 m。洞室底板纵坡 0 4 ,渗水排 入尾水 闸门室 。 此外 , 该层 排水廊道底板上游段距左侧 ( 靠山 内侧 ) 端墙 约 6 0 n l 处设 1 4 m长平坡洞段 其下游 墙角布设 4孔斜 向 q b 7 6 mm连通排水孔与下层 2 排
11、水廊道相通 孔距 4 0 m。 ( 3 )第 3层 排水廊道距 主厂房 中心 线 3 5 0 Il l ,布设 于 樊熠玮 等 瀑 布 沟 水 电 站 地 下 厂 房 洞 室 群 防 渗 排 水 设 计 5 洞室群 上游侧 、左侧 ( 山体 内侧 ) ,左 侧包裹至安装 间下游 侧 2 4 1 m,右侧包裹 至主厂房上游墙位置 , 断面尺寸 2 0 m X 2 5 m ( 宽 高) ,底高程为 6 7 7 9 6 7 6 8 m,位于发 电机层高 程 附近 ,洞室底板纵坡 0 - 4 。在廊道顶拱 下游侧钻设 向上 的 7 6 m m 排水孔 ,倾 向下游 ,与铅直 向夹 角 1 5 o ,孔
12、距 4 0m,孔 顶 高 程 71 4 3 m,深 3 5 m。 在与上层排水廊道上游侧平坡洞段相应段 设 1 4 m长 平坡 洞段 ,在廊 道中央布设 8孔铅直 向 7 6 m m连 通排水 孔与下层排水廊道相通 ,孔距 4 0 m;在该层排水廊道右侧 端部 附近 ,设 4孑 L 铅 直 向 7 6 mm连通排 水孔与下层 排水 廊道相通 ,孔距 3 7 5 m。本层排 水廊道渗水 全部 由连通 排 水孔排人下层排水廊道 。 ( 4 )第 4层 排水廊道 距主厂房 中心线 3 5 0 m,左侧从 安装间端墙 向山内水平延 伸 1 5 m,右侧从副厂房端墙 向山 外侧水平延伸 1 5 m,断面
13、尺寸 2 0 m x 2 5 m( 宽X 高 ) ,底 高程 为 6 4 9 0 6 4 7 9 m,位于操作廊道层 高程附近 ,洞室底板纵 坡 0 4 。在廊 道底 板 下游侧 墙 角处钻 设铅 直 向下 的 7 6 m m 排水 孑 L ,孔距 4 0 m,深 2 0 m。主厂房 内操作廊道层 汇 集 的渗水 、设备 冷却水等通 过连接廊道 排人第 4层 排水廊 道 。第 4层排水廊 道汇集 了主机间设备部 分冷却水 、围岩 中的大部分渗水 。并通过 连接廊道汇 入主机间端部 的渗漏 集水井 ,再 由水泵设备抽排人尾水 。 2 4三 大 洞 室 排 水 设 计 根据工程类 比,对三大洞室
14、:主副厂房洞室 、主变室 、 尾水闸门室 ,拟定 排水措施如下 。 主厂房顶拱 、边墙布置 4 8 ra m 4 m 4 m、L = 7 m排水 孔 主变 室顶 拱 、边 墙 布 置 q b 4 8 mm4m 4 m、L= 6 m 排 水 孔 尾 水 闸 门 室 顶 拱 和 高 程 6 8 1 5 0 m 以 上 边 墙 设 8 ra m 4 m 4 m、L = 7 m排水孔 ,高程 6 8 1 5 0 m( 尾水平 台高 程附近) 以下边墙设 8 mm 4 m 4 m、L = 5 m排水孔 。 排水孔 内水 汇人排水 沟 ,主副 厂房 及主变 室的渗漏水 排人厂 内渗漏集 水井 ,由水 泵设
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