山秀水電站廠(chǎng)房布置設(shè)計(jì)

張啟奎 何來(lái)興

(廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院 南寧 530001)

1 概況[1]

廣西左江山秀水電站位于左江下游河段、扶綏縣城上游14km處,以發(fā)電為主,兼有航運(yùn)、電灌、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用效益,是左江綜合利用規(guī)劃中的第三梯級(jí),距下游老口水利樞紐約60km。壩址以上流域面積為29562km2,壩址多年平均流量600m3/s,多年平均徑流量為 189.3億m3,正常水位86.5m,死水位85m,水庫(kù)總庫(kù)容為6.063億m3,電站裝機(jī)容量3×26MW,多年平均發(fā)電量3.527億k W?h。

本樞紐按庫(kù)容規(guī)模劃為Ⅱ等工程,其永久建筑物廠(chǎng)房上游擋水墻按2級(jí)建筑物設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇;廠(chǎng)房下游擋水部分按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇。

2 廠(chǎng)房相對(duì)位置的選定

根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、交通、運(yùn)行管理、工程量及施工等條件,對(duì)左岸廠(chǎng)房,右岸廠(chǎng)房?jī)蓚€(gè)樞紐布置方案進(jìn)行了綜合分析,最后推薦右岸廠(chǎng)房,主要原因有:①右岸靠近扶綏至崇左3級(jí)省道,對(duì)外交通方便。②從地形及水流方面看,廠(chǎng)房在右岸、船閘在左岸,則更利于改善船閘口門(mén)區(qū)流態(tài)及廠(chǎng)房的進(jìn)出水條件。③左岸上游段山體較陡,限制了廠(chǎng)房進(jìn)口為改善進(jìn)水條件而采取調(diào)順進(jìn)水渠的措施;尾水渠的土石方開(kāi)挖量較大。④廠(chǎng)房布置在右岸一級(jí)階地,有利于廠(chǎng)房提前開(kāi)工、全年施工,有利于加快施工進(jìn)度縮短總工期。⑤輸出線(xiàn)路在右側(cè),故廠(chǎng)房布置在右岸則出線(xiàn)方便。

3 廠(chǎng)區(qū)布置

廠(chǎng)房系河床式廠(chǎng)房,布置在右側(cè)河岸臺(tái)地上,廠(chǎng)房為擋水建筑物的一部分,其軸線(xiàn)與壩軸線(xiàn)平行,由主廠(chǎng)房、副廠(chǎng)房、安裝間等部分組成。廠(chǎng)房安裝3臺(tái)貫流式機(jī)組,水輪機(jī)型號(hào)GZ-WP-560,發(fā)電機(jī)型號(hào)SFWG26-60/5600,單機(jī)容量為26MW。

廠(chǎng)房左接攔河閘壩,右連右岸接頭重力壩,前為引水渠道后為尾水渠道。廠(chǎng)房全長(zhǎng)72.44m,其中主廠(chǎng)房長(zhǎng)50.42m,由廠(chǎng)壩導(dǎo)墻將之與泄水建筑物分隔;右端安裝間長(zhǎng) 22.00m,廠(chǎng)房寬度為16.80m,最大高度為49.60m。為了防止河床推移質(zhì)底沙進(jìn)入機(jī)組流道,在廠(chǎng)房進(jìn)水口引水渠設(shè)導(dǎo)攔沙坎,坎頂高程74.50m,高出渠底3m,并在攔沙坎上游前沿處設(shè)置一浮式攔污導(dǎo)污排。

廠(chǎng)房為垂直進(jìn)廠(chǎng)方式,壩頂公路在廠(chǎng)房上游通過(guò),并在安裝間右側(cè)設(shè)有電站設(shè)備進(jìn)廠(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆?路面寬12m,跨廠(chǎng)房門(mén)機(jī)可把物品經(jīng)廠(chǎng)頂活動(dòng)屋蓋吊入廠(chǎng)房,門(mén)機(jī)軌道地面高程為99.00m。人員通過(guò)進(jìn)廠(chǎng)樓的電梯及樓梯進(jìn)入。

升壓變電采用廠(chǎng)外主變及GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站方案,主變平臺(tái)布置在下游副廠(chǎng)房屋頂,高程為99.00m。GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站位于主機(jī)間段下游副廠(chǎng)房頂層,面積為 34.18×12.50m,地面高程為87.00m。出線(xiàn)電纜穿過(guò)安裝間段下游副廠(chǎng)房并通過(guò)高架電纜溝引至右側(cè)岸邊山坡上設(shè)置的出線(xiàn)塔出線(xiàn)。

4 廠(chǎng)房布置

廠(chǎng)房由主廠(chǎng)房、付廠(chǎng)房、安裝間等部分組成,廠(chǎng)房安裝3臺(tái)水輪機(jī)型號(hào)GZ-WP-560,發(fā)電機(jī)型號(hào)SFWG26-60/5600,廠(chǎng)房橫剖面圖、廠(chǎng)房橫縱面圖分別見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 廠(chǎng)房橫剖面圖

圖2 廠(chǎng)房縱剖面圖

4.1 進(jìn)水口段布置

進(jìn)口段由底板、閘墩及攔污柵胸墻組成,廠(chǎng)房進(jìn)水口布置包括攔污柵、入口漸變段、進(jìn)口檢修門(mén)槽、清污設(shè)備、及交通橋等。交通橋面高程和溢流壩工作橋面高程相同即99.0m。廠(chǎng)房進(jìn)水口每臺(tái)機(jī)組一孔,為了便于清污及減小過(guò)柵流速,攔污柵采用傾斜式,與水平面夾角75°。

進(jìn)水口檢修門(mén)孔口尺寸11.20m×12.43m(寬×高),因施工安裝期防洪擋水的需要,共設(shè)3扇潛孔式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)。攔污柵、進(jìn)水口檢修門(mén)均由跨廠(chǎng)房門(mén)機(jī)的上游懸臂端吊運(yùn)、啟閉。

4.2 主廠(chǎng)房及安裝間

廠(chǎng)房順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度為66.00m,沿壩軸線(xiàn)方向總長(zhǎng)度為72.44m,在主機(jī)間和安裝間之間設(shè)一道結(jié)構(gòu)縫,將整個(gè)廠(chǎng)房分為主機(jī)間段和安裝間段。主機(jī)間段位于廠(chǎng)房左側(cè),長(zhǎng)50.42m,最大高度為49.60m。

安裝間段位于廠(chǎng)房右側(cè),長(zhǎng)22.00m,順?biāo)飨騼魧?6.80m,最大高度為33.70m。安裝間分兩層布置,上層為安裝場(chǎng)與主廠(chǎng)房運(yùn)行層同高程。下層布置絕緣及透平油庫(kù)、油處理室。安裝間上游側(cè)76.80m高程布置小物件運(yùn)輸豎井、通風(fēng)豎井及工具間,76.80m高程以下均留空充水增重,以增加安裝間段的整體穩(wěn)定性。

主廠(chǎng)房分三層布置,第一層為流道層,主要布置燈泡式水輪發(fā)電機(jī)組;第二層為管道層,主要布置水輪機(jī)組檢修孔、管道廊道、電纜溝;第三層為運(yùn)行層,主要布置有調(diào)速器,油壓裝置等。

主廠(chǎng)房及安裝間頂部采用輕鋼活動(dòng)屋蓋和現(xiàn)澆混凝土屋蓋間隔布置,主機(jī)間段以各臺(tái)機(jī)組中心線(xiàn)為中心布置3塊活動(dòng)屋蓋,安裝間布置兩塊的活動(dòng)屋蓋,活動(dòng)屋蓋軌道頂高程與壩頂同高,高程為99.00m。其余為現(xiàn)澆混凝土屋蓋。屋頂設(shè)跨廠(chǎng)房門(mén)機(jī)一臺(tái),兩端懸臂?？鐝S(chǎng)房門(mén)機(jī)吊運(yùn)發(fā)電設(shè)備通過(guò)廠(chǎng)房活動(dòng)屋頂垂直進(jìn)出廠(chǎng)房及安裝間,上游懸臂端啟閉廠(chǎng)房進(jìn)水檢修閘門(mén)、攔污柵,下游懸臂端吊運(yùn)GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站 (110k V)的設(shè)備通過(guò)吊物孔垂直進(jìn)出下游副廠(chǎng)房GIS室,同時(shí)兼作啟閉溢流閘壩和船閘的檢修閘門(mén)之用。

主廠(chǎng)房?jī)?nèi)設(shè)有32/5t電動(dòng)雙鉤橋式起重機(jī)一臺(tái),跨度為16.00m,用于日常廠(chǎng)內(nèi)一些小物件的吊運(yùn),而無(wú)需頻繁開(kāi)啟活動(dòng)屋蓋使用門(mén)機(jī)。副廠(chǎng)房GIS室設(shè)有10t單梁電動(dòng)橋式起重機(jī)一臺(tái),跨度為11.50m,GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站安裝及檢修時(shí)用以吊運(yùn)設(shè)備。

4.3 副廠(chǎng)房

副廠(chǎng)房布置于主廠(chǎng)房下游,沿壩軸線(xiàn)上的總長(zhǎng)度為72.44m,沿水流方向室內(nèi)凈寬均為11.00～12.50m。

安裝間段副廠(chǎng)房共分五層。主機(jī)間段副廠(chǎng)房共分四層。各層副廠(chǎng)房及進(jìn)廠(chǎng)樓詳細(xì)布置見(jiàn)表1。

表1 副廠(chǎng)房及進(jìn)廠(chǎng)樓各層布置一覽表

4.4 廠(chǎng)內(nèi)交通

①垂直交通

在主機(jī)間段靠右側(cè)的副廠(chǎng)房?jī)?nèi),布置有電梯及繞電梯的主樓梯,人員自進(jìn)廠(chǎng)樓(99.00m高程)乘坐電梯或走主樓梯可通達(dá)副廠(chǎng)房各層、主廠(chǎng)房運(yùn)行層及安裝間層。

在主機(jī)間段靠左側(cè)的副廠(chǎng)房?jī)?nèi)設(shè)1座進(jìn)廠(chǎng)副樓梯,可至副廠(chǎng)房各層。

從副廠(chǎng)房底層、及主廠(chǎng)房管道層下至廊道層設(shè)有兩個(gè)樓梯,一個(gè)設(shè)在2#～3#機(jī)組的中墩處,一個(gè)設(shè)在1#機(jī)組水輪機(jī)坑的右側(cè)。

②水平交通

廠(chǎng)內(nèi)水平交通通過(guò)設(shè)置廠(chǎng)內(nèi)過(guò)道及交通廊道實(shí)現(xiàn)。每層副廠(chǎng)房靠主廠(chǎng)房及安裝間一側(cè)均設(shè)置了寬度大于2.0m的通道,副廠(chǎng)房的各個(gè)房間之間及其與主副樓梯之間交通方便。在主廠(chǎng)房流道層,各機(jī)組段間設(shè)有交通廊道連通,高程同水輪機(jī)坑底部高程,在各機(jī)組段均可穿過(guò)交通廊道通到兩個(gè)下達(dá)流道層樓梯。自流道層有臺(tái)階通到檢修排水泵房,由檢修排水泵房通過(guò)爬梯下至集水井內(nèi)。

4.5 尾水段布置

尾水段位于主機(jī)間段下游副廠(chǎng)房的下游側(cè),順?biāo)飨驅(qū)?2.60m,主要布置有尾水管、尾水檢修閘門(mén)以及閘門(mén)啟閉設(shè)備等。尾水閘墩上設(shè)有尾水檢修閘門(mén)槽。尾水閘墩上設(shè)鋼筋混凝土啟閉機(jī)排架,排架頂為工作橋,啟閉平臺(tái)橋面高程為99.00m,同壩頂高程。啟閉平臺(tái)、電站設(shè)備運(yùn)輸?shù)缆放c副廠(chǎng)房頂連接,在排架平臺(tái)上設(shè)有啟閉臺(tái)車(chē)啟閉尾水事故門(mén)。尾水段87.00m高程處設(shè)有檢修平臺(tái)。

在3#機(jī)組左側(cè)閘墩上設(shè)置樓梯從檢修平臺(tái)直上壩頂99.00m高程。

每臺(tái)機(jī)組尾水出口各設(shè)一扇事故檢修閘門(mén),擬采用平面滾動(dòng)鋼閘門(mén),閘門(mén)的啟閉用1臺(tái)移動(dòng)臺(tái)車(chē)進(jìn)行操作。閘門(mén)平時(shí)鎖定在尾水平臺(tái)上,閘門(mén)的檢修也在此平臺(tái)上。

4.6 廠(chǎng)內(nèi)排水及衛(wèi)生設(shè)施

廠(chǎng)房采用集中排水方式,在流道層布置檢修排水泵及滲漏排水泵,泵下設(shè)檢修集水井及滲漏集水井,1#機(jī)流道下游下方左側(cè)集水井容積為136m3,2#機(jī)流道下游下方右側(cè)集水井容積為106m3,共計(jì)容積約242m3,全廠(chǎng)滲漏水及機(jī)組檢修時(shí)進(jìn)口段和尾水段流道內(nèi)的積水均可經(jīng)排水管道匯向集水井,再排至下游。

4.7 通風(fēng)、采光

本電站廠(chǎng)房為河床式廠(chǎng)房,廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)多處于上、下游校核洪水位以下,此時(shí),相當(dāng)于半潛沒(méi)式廠(chǎng)房。鑒于這一特點(diǎn),采用了自然通風(fēng)、采光為主,人工為輔的原則。把運(yùn)行人員主要值班的中央控制室、試驗(yàn)室、載波室、微機(jī)處理室和接待室等布置于高于校核洪水位的上層,使其具有較好的自然通風(fēng)、采光條件。

廠(chǎng)房采用全面機(jī)械送風(fēng),機(jī)械排風(fēng)方式,全廠(chǎng)氣流組織為上游送風(fēng),下游排風(fēng)。對(duì)少數(shù)對(duì)空氣溫度、濕度要求較高的房間采用空調(diào)。

4.8 主變平臺(tái)及開(kāi)關(guān)站

升壓變電采用戶(hù)外主變及GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站方案。GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站(110k V)位于主機(jī)間段下游副廠(chǎng)房頂層,面積為34.18m×12.50m。GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站具有布置緊湊,技術(shù)先進(jìn),運(yùn)行可靠,管理方便等優(yōu)點(diǎn)。兩臺(tái)主變壓器布置在GIS室內(nèi)開(kāi)關(guān)站的頂部,即主機(jī)間段下游副廠(chǎng)房屋頂,高程為99.00m。出線(xiàn)電纜穿過(guò)安裝間段下游副廠(chǎng)房并通過(guò)高架電纜溝引至右岸山坡上設(shè)置的門(mén)形架出線(xiàn)。

5 廠(chǎng)房設(shè)計(jì)采用新技術(shù)及布置特點(diǎn)

①?gòu)S房布置在右岸寬闊臺(tái)階地內(nèi),利于廠(chǎng)房全年施工,為廠(chǎng)房提前發(fā)電創(chuàng)造有利條件;

②廠(chǎng)房進(jìn)口工作門(mén)前流道間閘墩開(kāi)通平壓孔,平衡各臺(tái)組的流量和發(fā)電水頭;

③利用廠(chǎng)房尾水管頂部挖空部分增加水重,以增加廠(chǎng)房的穩(wěn)定性,節(jié)省廠(chǎng)房混凝土方量;

④廠(chǎng)房(除下游側(cè)閘門(mén)外)、大壩、船閘上閘首共用一套大門(mén)機(jī)啟閉設(shè)備,節(jié)省金屬金構(gòu)和土建投資,也方便電站的運(yùn)行管理。壩頂多功能門(mén)機(jī),具有大噸位、大跨度、多功能的特點(diǎn),減少了壩頂及廠(chǎng)內(nèi)設(shè)備種類(lèi)和數(shù)量,節(jié)省了工程投資。能達(dá)到如此規(guī)模的門(mén)機(jī),在國(guó)內(nèi)還是為數(shù)很少,左江山秀水電站壩頂多功能門(mén)機(jī)的設(shè)計(jì)研究對(duì)今后水電站的開(kāi)發(fā)具有深遠(yuǎn)的重要意義;

⑤廠(chǎng)壩間導(dǎo)墻設(shè)連通孔效果好,避免了廠(chǎng)前立軸旋渦的形成。山秀水電站廠(chǎng)房位于壩址右岸,包括廠(chǎng)房及進(jìn)水渠基本上是從右岸的一級(jí)臺(tái)地上開(kāi)挖出來(lái),開(kāi)挖量較大。初步設(shè)計(jì)進(jìn)水渠開(kāi)挖的總長(zhǎng)度為602.5m。根據(jù)《廣西左江山秀水電站樞紐工程整體(技設(shè))和施工導(dǎo)截流水工模型試驗(yàn)研究》(技術(shù)設(shè)計(jì)階段)的試驗(yàn)成果,在初步設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上,廠(chǎng)房進(jìn)水渠開(kāi)挖長(zhǎng)度縮短為450m,但過(guò)流時(shí)在廠(chǎng)房前形成立軸旋渦。試驗(yàn)中通過(guò)在廠(chǎng)壩間上游導(dǎo)流墻中設(shè)置一直徑為5m的連通孔,廠(chǎng)房前立軸旋渦基本消失[2]。技施設(shè)計(jì)中采用了這一模型試驗(yàn)成果,在保證廠(chǎng)房前流態(tài)的基礎(chǔ)上,大大減少了進(jìn)水渠的開(kāi)挖量。在近幾年的運(yùn)行中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)廠(chǎng)房前有立軸旋渦的出現(xiàn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō),廠(chǎng)房的布置是較好的,首先是廠(chǎng)房的進(jìn)出水口水流條件較好;其次是廠(chǎng)房布置較緊湊,廠(chǎng)房的投資較省;第三是廠(chǎng)房各層布置較合理,便于電站的運(yùn)行管理。電站投產(chǎn)運(yùn)行至今已有2年多,運(yùn)行情況良好。

1 廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院.廣西左江山秀水電站初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院,2003.

2 廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院.廣西左江山秀水電站樞紐工程整體(技設(shè))和施工導(dǎo)截流水工模型試驗(yàn)研究報(bào)告[R].2004.