水电站多管并列引水隧洞立交式检修通道设计.pdf
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1、张智沛,吴 昊(黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南 郑州 450003)摘 要文中在现有多管并列引水隧洞检修通道方案的基础上,提出了适用于多管并列引水隧洞的立交式检修通道方案。该方案中,检修通道由施工支洞改建而成,以立体交叉的方式跨越引水隧洞,与设置在检修通道内的检修井及支管共同构成引水隧洞的检修通道。该方案简单、经济、施工方便,能够为引水隧洞的检修提供良好的通行条件,可为相关工程的设计提供有益参考。关键词引水隧洞;施工支洞;立交式;检修通道中图分类号 TV732.4文献标识码B文章编号 10020624(2023)08000103水电站多管并列引水隧洞立交式检修通道设计2023年第8期规划
2、设计东北水利水电0 引 言引水式水电站在水利水电工程中应用较多,受地形条件的限制,引水隧洞通常布置在山体内部。为满足引水隧洞运行期的检修需要,应设置必要的检修通道1-3。检修通道通常由施工支洞改建而成,对只有1条引水隧洞的情况,将施工支洞改建成检修通道较为容易,施工简便且检修通行条件良好;对多管并列布置的引水隧洞,由于第一条引水隧洞的阻隔,后继位置的引水隧洞的检修通道布置通常较为困难4。针对这一问题,提出适用于多管并列引水隧洞的检修通道方案,该方案中,检修通道由施工支洞改建而成,以立体交叉的方式跨越引水隧洞,与设置在检修通道内的检修井及支管共同构成引水隧洞的检修通道,能够为后继位置引水隧洞提供
3、良好的检修通行条件。1 现有多管并列引水隧洞检修通道方案1.1 翻越式方案以某抽水蓄能电站高压管道检修通道为例,简述翻越式方案。该抽水蓄能电站压力水管布置方式采用一洞二机,主要包括压力主管、压力岔管及高压支管。在竖直平面上,压力主管采用双斜井布置形式,依次包括上平段、上斜井段、中平段、下斜井段及下平段。压力岔管前紧接下平段,岔管后为压力支管,压力支管斜向进入厂房5。压力管道具有纵坡变化大、管网路线长等特点,为便于检修,水电站在压力管道中平段利用原有施工支洞布设检修通道。在平面上,检修通道与1号及2号压力管道呈“干”字布设,将1号高压管道和检修通道衔接段的高压管道布置为明管;同时,在围岩和明管间
4、设置1.2 m的检修通道。在2号压力管道维护检修时,通过布置在1号压力管道旁的检修通道,检修机组人员翻越 1 号高压钢管前往2号压力钢管的检修通道,完成对2号压力管道的检修5。此种检修通道方案实现了1号和2号压力管道的独立检修,为机组运行与检修提供了很大方便。但由于采用翻越方式通过1号压力管道,能够携带进入2号压力管道的检修器具受到很大限制。1.2 连接斜洞式方案以锦屏二级水电站引水隧洞检修通道为例,简述连接斜洞式方案。水电站设有4条平行布设 1东北水利水电规划设计2023年第8期的引水隧洞,每条压力隧洞长度约为 16.7 km,隧洞之间平面距离为60.0 m。为方便电站运行期间引水隧洞的检修
5、工作,利用施工支洞设置了检修通道。在引水隧洞首端,利用施工支洞直接进入1号与 4 号压力隧洞。在隧洞尾部,通过施工支洞前往1号及4号压力隧洞;利用位于引水隧洞正下方检修排水廊道,通过连接斜洞,由施工支洞连接进入2号和3号引水隧洞,如图1所示。引水隧洞设置检修进人门,在水电站正常运行期,利用钢闸门挡水。遇水电站检修工况时,钢闸门平推启用,检修组人员及机组均可通过,提供了较好的检修通行6。图1 引水隧洞连接斜洞式检修通道方案从上述方案可以看出,在引水隧洞首端,由于1 号与 4 号引水隧洞的阻隔,放弃了进入 2 号与 3号引水隧洞的检修通道,对引水隧洞的检修造成不便。在引水隧洞末端,利用检修排水廊道
6、,并增设连接斜洞后,经由施工支洞进入2号和3号引水隧洞,为了满足通车要求,对连接斜洞的坡度有一定要求,导致其长度相对较长,增加了工程投资。2 现有引水隧洞检修方法引水隧洞普遍具有围岩地质条件复杂、洞线长、洞径大等特点,运行过程中可能出现裂缝、渗水、坍塌等典型缺陷及风险,如不及时检查并处理,可能会严重影响工程安全运行。目前常用的方法包括平台检修和竖井检修两种。2.1 平台检修方法以埃塞俄比亚GIBE3水电站为例7,引水钢管竖井检修纵向布置如图 2 所示,使用现有施工支洞作为钢管竖井检修通道的入场交通洞通往上弯段检修室内,顶部布置起吊设施,垂直吊起检修平台。遇检修工况时,平台利用压力钢管上弯段的检
7、修孔进入钢管竖井内,检修平台上布置电机用以调整平台的上升和下降,进而检修机组能够前往竖井内的检修部位,打开检修平台实现对钢管的检修维护。图2 GIBE3水电站竖井检修通道纵向布置图竖井中心线和压力钢管上弯段连接处布置检修进人孔,利用直径为1.6 m的岔管与竖井贯通。在检修进入竖井之前,首先利用起吊设备将闷头及导流板吊出后,再垂直吊入检修平台。作为压力管道检修的重要组成部分,必须保证检修平台运行的安全性及可操作性。检修进人孔直径为1.6 m,底部竖井直径为7.7 m,检修平台设计为伸缩式,在起吊进入检修进人孔和岔管时可将其收缩合拢,在平台到达底部竖井后再伸展打开,检修机组能够到达压力钢管进行检修
8、维护。将检修工具及设备安置于平台中心,检修人员可在平台四周自由走动。当检修设备及人员从中心往一侧方向移动时,为维持检修平台的稳定,另一侧需设置配重。检修平台上设有控制器,可以控制平台360旋转,用以检修整个压力钢管内壁。起吊设备布置在顶部的检修室内,利用控制设备控制起吊装置吊起检修平台。进入竖井后,人员可通过操作布设在检修平台上的控制装置控制平台的升降及旋转。为保障机组人员安全,平台设有报警按键,在设备失灵等紧急情况下由检修室平台及时锁定平台和控制升降。2.2 竖井检修方法以锦屏二级水电站为例8,由于引水隧洞线路长且断面大,只有具备中、大型机械设备进入的条件,才能进行常规的检修、清渣等处理工作
9、。其布置方式为进水口事故闸门下游设置检修竖井,竖井顶部平台设有预制钢筋混凝土盖板。在水电站正常运行期,孔口上设置预制盖板,形成平整的交通通道,用以人员及车辆的巡视检1号引水隧洞检修进人门检修排水廊道(低于引水隧洞)施工支洞检修进人门施工支洞检修进人门施工支洞检修进人门施工支洞进水口2号引水隧洞3号引水隧洞4号引水隧洞发电水流检修平台竖井段检修孔起吊设备检修室钢管上弯段 2查。遇水电站检修工况,使用顶部的闸门启闭机吊起预制盖板后,竖井成为检修机械设备及人员的进入通道。除此之外,在施工期,事故闸门竖井可以兼做通气孔及人员的撤离通道。事故闸门检修竖井结构如图3所示。混凝土排架布置在预制盖板下部,闸门
10、检修平台下部布置闸门井及闸室,在闸室段进口和出口侧分别设置渐变段和引水隧洞平顺连接。闸门检修平台下部的闸门内壁采用钢筋混凝土衬砌,厚度为1.0 m,在钢筋混凝土衬砌内部布设检修通道,用以连接闸室和闸门井检修平台,便于检修人员通行。(b)横断面图图3 检修竖井结构图3 立交式检修通道布置方案3.1 引水隧洞检修进入方式以3条引水隧洞并列布置为例,结构图如图4所示,在远离引水隧洞的施工支洞段,可直接利用衬砌后的施工支洞作为检修通道的一部分;在靠近引水隧洞的施工支洞段,结合引水隧洞设计,必要时适当扩大施工支洞断面,使其既能够满足引水隧洞结构设计需要,又能够满足检修通行对检修通道断面空间及坡度的需要;
11、在引水隧洞前设置检修井与支管,检修井上设置活动盖板,支管端头设置封门。检修通道的断面空间、检修井、支管及封门的大小应根据检修需要进行设计,以满足检修车辆及人员的通行需要。(b)平面图图4 立交式检修通道结构图在引水隧洞正常运行时,支管端头封门与检修井活动盖板处于关闭状态。当需要进入引水隧洞进行检修时,首先利用放空设施对引水隧洞进行放空,然后打开活动盖板及支管端头封门,形成检修通道。检修人员和检修器具设备搭乘检修车辆由施工支洞的洞口进入,通过行车通道行至检修井处;检修人员经由检修步梯进入检修井,通过封门及支管进入引水隧洞,开展检修作业。立交式检修通道同时也提供了检修专用车辆进入引水隧洞的交通条件
12、。检修专用车辆可由施工支洞洞口进入,通过行车通道行至检修井处;借助车辆专用升降设备,将检修专用车辆放入检修井底部,检修专用车辆即可通过封门及支管进入引水隧洞,开展引水隧洞内的检修作业。3.2 引水隧洞巡检方法对与检修支管直接相连接具备行车条件的引水隧洞平段,检修人员或检修专用车辆可以直接到达相应位置进行检查,实现有人巡检。对引水隧洞斜井段和竖井段,不具备载人检修专用车辆的行车条件,可以考虑采用无人巡检车的方式进行。在引水隧洞斜井段和竖井段顶部预埋吊环,通过绳索牵引无人巡检车实现无人巡预制盖板进人孔检修竖井闸门检修平台启闭机室闸门井引水隧洞水流(a)纵断面图检修井1号引水隧洞2号引水隧洞3号引水
13、隧洞施工支洞封门活动盖板支管支管检修井施工支洞1号引水隧洞2号引水隧洞3号引水隧洞进人孔检修竖井水流闸门井楼梯(a)纵断面图一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一(下转第41页)2023年第8期规划设计东北水利水电 3
14、收稿日期 2022-10-26容许温差分别为 14.6,12.2,17.4,14.6,可以为相关类似工程施工提供必要的支持和借鉴。图2 抗裂安全系数随层间温差变化曲线3 结 语大温差地区,碾压混凝土坝经常出现热裂缝病害问题,这与混凝土的水化热及环境温度变化密切相关,研究碾压混凝土坝施工期水化热温度、热应力演化规律及影响因素的影响规律,对于大温差地区温控防裂具有重要意义。此次研究以具体工程为背景,探究了大温差地区不同约束区不同混凝土类型上下浇筑层容许温差极限值。研究结果可以为相关类似工程的设计和施工建设提供必要的支持和借鉴。当然,此次研究仅针对大坝的单一坝段进行了分析研究,后期可进行碾压混凝土坝
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