團灘河水庫電站工程二級電站電站主要建筑物設(shè)計方案

團灘河水庫電站工程二級電站電站主要建筑物設(shè)計方案二級電站主要建筑物有取水樞紐、引水隧洞、壓力前池、壓力管道及廠區(qū)建筑物。1.1二級電站取水樞紐取水樞紐進水閘和沉沙池（1）翻壩閘壩段=1\*GB3①翻板閘壩堰頂（即閘底）高程初擬根據(jù)樞紐布置，翻板閘壩布置于主河床上，本段原河槽地面高程為332.7m～334.2m，由于本工程洪峰流量較大，若閘底板高程較高，將抬高洪水期水位，淹沒上游新華村居民點；同時單寬消能率增大，增加下游消能防沖的工程量。因此，閘底板高程以盡量增加泄流能力、降低洪水期水位和工程量最小為原則，本階段初擬334.5m作為翻板閘壩堰頂（即閘底）高程。=2\*GB3②工程布置壩軸線基本垂直于河床布置，壩基座落在泥巖夾粉砂巖層上。河床段布置翻板閘壩，設(shè)有10孔8m×4m（b×h）翻板閘門，翻板閘壩段總長80m，最低建基面高程為328.5m，翻板閘頂高程338.5m（正常蓄水位高程），底板高程334.5m，最大壩高為6m，最大底寬16.65m。翻板壩由水力自控翻板閘門、支墩、壩基礎(chǔ)和左右岸導(dǎo)墻組成。翻板閘門采用液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘,在閘門運行時既能在水力及自重作用下平穩(wěn)開關(guān)，也可借助液控同步啟動系統(tǒng)隨意開啟或關(guān)閉閘門。這種閘門由生產(chǎn)廠家負責(zé)安裝調(diào)試及技術(shù)指導(dǎo)。溢流堰頂（翻板閘底板）接1：5直線段，直線段末端與下游護坦相接。護坦長16m，頂面高程332.8m。護坦厚1m，面層為30cm厚HFC35抗沖耐磨砼，底層為50cm厚C15埋石砼。底板設(shè)φ100排水孔，縱橫間距2m。底板下設(shè)反濾層，至上而下分別鋪設(shè)0.2m厚砂層和0.2m厚碎石層。翻板閘壩壩體內(nèi)部采用C15砼砌塊石，基礎(chǔ)墊層采用0.5m厚C15砼，上游壩面采用0.5m厚C20砼，堰頂壩面采用0.3m厚HFC35抗沖耐磨砼，左、右側(cè)邊墩和中間分隔墩采用C20砼。護坦面層為30cm厚HFC35抗沖耐磨砼，底層為50cm厚C15埋石砼。（2）進水閘=1\*GB3①底板高程初擬進水閘底板高程在滿足設(shè)計流量的條件下，應(yīng)盡可能高一些，以防止推移質(zhì)泥沙進入沉沙池。本工程在滿足設(shè)計流量的條件下，本階段初擬進水閘底板高程為335.5m。=2\*GB3②結(jié)構(gòu)布置進水閘布置于翻板閘壩左岸壩端，進水閘順水流向軸線與翻板閘主流向軸線平行。進水閘前沿設(shè)攔沙坎，長18m，坎頂高程336.3m。進水口呈喇叭口型，喇叭口前沿寬6m，進水閘頂高程341m；進水閘閘底板高程335.5m，閘孔內(nèi)設(shè)工作閘門，孔口尺寸3m×3m(b×h)，啟閉機排架對應(yīng)閘門布置于閘墩頂。進水閘中心線上游12m設(shè)攔污柵，孔口尺寸6m×5m(b×h)。本工程設(shè)計取水流量為14m3/s（其中沖砂流量1m3/s）。閘室底板厚2m，面層為0.5m厚C20砼，底層為設(shè)1.5m厚C15埋石砼。閘墩采用C15埋石砼，閘室迎水面采用1m厚C20砼襯砌。閘孔前設(shè)C25鋼筋砼胸墻，厚0.4m。（3）沉沙池后接沉沙池，根據(jù)該段河道右岸地形、地質(zhì)條件，沉沙池布置為地面式。沉沙池由擴散段、池廂段、收縮段組成，沉砂池總長84.0m，平均工作水深4.0m。沉沙池擴散段長12m，坡率i=1/8；池廂段長60m，寬8m；沉沙池收縮段長12m，坡率i=0.001。收縮段后接引水渠節(jié)制閘，孔口尺寸3.2m×2.9m(b×h)。沉沙池底沖沙廊道布置為兩孔,矩形斷面寬0.5m，高0.5m。沖砂廊道在沉沙池尾端合為一孔，經(jīng)6.6m長DN800砼預(yù)制管與控制閘閥相接。池廂段首段臨河側(cè)設(shè)溢流堰，溢流側(cè)堰長25m，溢流堰堰頂高程338m。沉沙池建基面設(shè)60cmC15埋石砼墊層；溢流側(cè)堰及沉沙池邊墻均采用C15埋石砼結(jié)構(gòu)；沉沙池底板采用C20砼；沖砂廊道采用C20砼。（4）設(shè)計計算=1\*GB3①泄流能力計算攔河閘壩10年一遇洪峰流量1270m3/s，20年一遇洪峰流量1490m3/s，翻板閘壩泄流能力計算公式如下：式中：Q––––流量，m3/s；m––––流量系數(shù)；ε––––閘墩側(cè)收縮系數(shù)；––––淹沒系數(shù)；B––––溢流堰總凈寬；g––––重力加速度；––––翻板閘壩泄流曲線見表6-66。翻板閘壩泄流曲線表表6-66從上表可知，在設(shè)計洪水(P=10%，庫水位339.51m)情況下，能安全下泄相應(yīng)下泄流1270m3/s；在校核洪水(P=5%，庫水位340.07m)情況下，亦能安全下泄相應(yīng)洪水流量1490m3/s，滿足泄流能力要求。=2\*GB3②翻板閘壩穩(wěn)定及邊緣應(yīng)力計算：A、荷載組合（a）基本組合1（正常蓄水位情況）：作用組合：正常蓄水位與相應(yīng)的不利水位的靜水壓力+壩體自重+水重+泥沙壓力+揚壓力。（b）基本組合2（設(shè)計洪水位情況）：作用組合：設(shè)計洪水位與相應(yīng)的下游水位的靜水壓力+壩體自重+水重+泥沙壓力+揚壓力+動水壓力。（c）特殊組合（校核洪水位情況）作用組合：校核洪水位與相應(yīng)的下游水位的靜水壓力+壩體自重+水重+揚壓力+泥沙壓力+動水壓力。B、計算公式采用抗剪公式計算壩基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，材料力學(xué)方法計算壩基邊緣應(yīng)力。C、抗滑穩(wěn)定及邊緣應(yīng)力計算結(jié)果如6-67。壩體穩(wěn)定及應(yīng)力計算成果表表6-67成果工況抗剪安全系數(shù)K應(yīng)力（Mpa）壩趾壩踵基本組合11.4150.1520.092基本組合21.2250.1580.096特殊組合1.1760.1430.105從上表可知，攔河壩抗滑安全系數(shù)和應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。=3\*GB3③沉沙池水力計算A、平均流速：式中：vcp——沉沙池水流平均流速，m/s；Q——沉沙池內(nèi)流量，m3/s；B——沉沙池工作寬度，m；Hcp——沉沙池工作水深，m；經(jīng)計算：vcp=0.375m/s，滿足要求。B、沉沙池泥沙淤積的容積式中：V——為沉沙池泥砂淤積的容積，m3；B——為沉沙池的寬度，m；L——為沉沙池長度，m；δ——為沉沙池內(nèi)泥砂淤積厚度，m；i——為沉沙池底坡。經(jīng)計算：V=513m3C、沖沙時間的計算：T式中：T——沖沙時間（s）；γ——泥沙容重（kg/m3）；經(jīng)計算：T=130s=2.2minD、沖沙廊道內(nèi)的平均流速。式中：v——廊道內(nèi)平均流速，m/s；ψ——流速系數(shù)；——為計入行近流速的廊道進出口水頭差；經(jīng)計算：v=2.53m/s＞，滿足要求。E、廊道內(nèi)的沖沙流量。式中：μ為流量系數(shù)，取0.80；B為廊道的總寬度，m；h為廊道的高度，m。經(jīng)計算,廊道內(nèi)的沖沙流量為1.0m3/s。1.2二級電站引水隧洞（渠道）設(shè)計（1）二級電站引水線路選擇1）二級電站引水洞線布置比選二級電站壩址位于團灘河及支流麻柳河匯合口（同心橋）以下約430m處，廠址位于壩址下游約10km的劉麻灣處，電站工程區(qū)地貌類型屬構(gòu)造侵蝕、溶蝕低山、中低山地貌。地形受構(gòu)造控制，山脈順構(gòu)造線呈東西向延伸，背斜呈山，向斜呈谷。根據(jù)工程河岸的實際地形、地質(zhì)情況及廠房的位置對左、右岸引水系統(tǒng)布置比選。布置在左岸引水洞線長6722m，現(xiàn)有102省道開（縣）巫（溪）公路通過，交通便利。若引水系統(tǒng)布置在右岸，需穿越橋灣支溝，引水洞線總長約7820m，比左岸布置的洞線長1098m，且廠址推薦方案位于河道左岸，存在壓力管道跨河問題。加之右岸洞線需新修施工便道，工程投資比左岸大。因此，從節(jié)約工程投資、施工條件等方面考慮，本階段選擇左岸布置引水隧洞洞線方案。2）引水洞線方案比選根據(jù)已選定的壩址和廠址方案，對布置在河道左岸的引水系統(tǒng)進行具體洞線走向比選工作。本階段針對隧洞第二個轉(zhuǎn)彎點前擬定傍山和深埋兩條洞線方案進行比選。方案一：從隧洞進口開始，經(jīng)廟灣，大茅坡，響水洞，黃沙堡，新路，松林灣、白鶴洞到壓力前池止，全長6722m，設(shè)黃沙堡支洞（樁號2+286）和松林灣支洞（樁號4+796），長度分別為67m、137m。支洞總長204m，施工單洞最長2510m。方案二：從隧洞進口開始，經(jīng)廟灣，吳家梁，方家屋場，田埡口，松林灣，白鶴洞到壓力前池止，全長6449m，設(shè)松林灣支洞（樁號4+720），長度分別100m。施工單洞最長4720m。兩方案洞線工程量及投資見表6-68。施工條件比較見表6-69。二級電站隧洞路線方案工程量及投資比較表表6-68項目單位隧洞路線方案備注方案一方案二洞挖石方m３114980110380C15砼底板m３45904410C20噴砼（10cm)m３310300C15砼邊墻(厚30cm)m３98109420C15砼頂拱m３103709960C20砼邊墻(厚30cm)m３290280C20砼頂拱m３310300φ22錨桿（長2m）根37803630φ6.鋼筋網(wǎng)t15.214.6鋼筋制安t68.966.14碎石m３700670止水m16401570工程投資萬元3200.763073.68二級電站兩種洞線方案施工條件比較表表6-69項目方案一方案二主洞長度67226449施工支洞總長度204100最長施工單洞25104720圍巖及施工條件圍巖條件好，通風(fēng)條件好圍巖條件好，通風(fēng)條件一般經(jīng)比較，雖然方案二可節(jié)約投資127.08萬元，但方案二施工單洞比方案一長2210m，相對增加施工工期27個月，由于隧洞施工的工期是整個工程的控制工期，如提前發(fā)電27個月，產(chǎn)生的效益約為2250萬元，且增加的工期還會產(chǎn)生臨時的管理費用和臨建費用。兩者相比，方案一有較明顯的優(yōu)勢。因此，本階段推薦方案一。（2）二級電站引水隧洞（渠道）比降選擇二級電站引水隧洞（渠道）的比降選擇既要滿足隧洞（渠道）在運行中達到不沖不淤的安全條件，又要在滿足設(shè)計引水流量的前提下節(jié)省工程投資和發(fā)揮其較大的發(fā)電效益。本階段擬定了1/1000、1/1500、1/2000三種隧洞（渠道）比降進行比較選擇，隧洞（渠道）比降選擇比較見表6-70。二級電站引水隧洞（渠道）比降比較表表6-70項目單位比降備注1/10001/15001/2000設(shè)計流量m3/s131313過水?dāng)嗝媲抦3.03.23.4水深m2.62.842.97流速m/s1.731.491.34主要工程量明挖土方m３268028603040明挖石方m３128013701460洞挖石方m３98860114980126290C15砼底板m３446045905050C20噴砼(厚10cm)m３280310320C15砼邊墻m３9540981011200C15砼頂拱m３107901037012030C20砼邊墻m３280290330C20砼頂拱m３320310350Φ20錨桿（長2m)m３378037803780Φ6鋼筋網(wǎng)m３13.915.215.9鋼筋制安t68.968.970.1M7.5漿砌塊石（渠道）267028502990M10水泥砂漿抹面150016701750C20砼蓋板180190200土石回填202020402080工程投資萬元3021.493252.193622.09發(fā)電水頭m141.47144.89146.18增加投資萬元230.7369.9增加效益萬元29.7511.25注：表中的年發(fā)電效益按0.25元/kw·h的上網(wǎng)電價計算。從上表可知，渠道比降為1/1000時，工程投資為3021.491萬元，當(dāng)渠道比降為1/1500時，工程投資為3252.19萬元，相對增加工程投資230.70萬元，年增加發(fā)電效益29萬元，增加投資的回收期約7.75年，投資回報較大；當(dāng)渠道比降為1/2000時，工程投資為3622.09萬元，與渠道比降為1/2000相比，相對增加工程投資369.90萬元，而年增加發(fā)電效益僅11.25萬元，增加投資的回收期約32.88年，投資回報較小。因此，本階段推薦渠道坡降1/1500。（3）二級電站引水隧洞（渠道）設(shè)計二級電站引水采用渠道+無壓隧洞方案。引水線路起點為沉沙池尾端，以渠道引水至攔水壩下游觀音堂處掛口進洞，經(jīng)大茅坡，響水洞，黃沙堡，新路，松林灣，白鶴洞到壓力前池止。渠道全長208m，比降1/1500，進口底板高程334.80m，出口底板高程334.66m。渠道在樁號0-93m～0-63m穿越公路，布置為暗渠。隧洞全長6722m，比降1/1500，進口底板高程334.66m，出口底板高程330.18m。1）二級電站引水隧洞（渠道）水力計算團灘河二級電站引水流量13.5m3/s（含0.5m3/s的沖沙流量），過水?dāng)嗝娉叽绨辞谰鶆蛄鞴接嬎?，渠道的糙率系?shù)選用如下：砼襯砌n=0.017M10砂漿抹面糙率n=0.018對于采用多種材料襯砌的渠道斷面按其觸水長度計算綜合糙率系數(shù)進行過水?dāng)嗝娉叽缬嬎?。?jīng)過計算，渠道斷面采用3.2×3.6（寬×高），水深2.84m，暗渠斷面采用3.2×4.0m（寬×高），水深2.84m。無壓隧洞采用城門型（圓拱直墻型），斷面尺寸3.0×4.0m（寬×高），水深2.84m。2）二級電站引水隧洞設(shè)計=1\*GB3①隧洞襯砌設(shè)計二級電站引水隧洞設(shè)計引水流量為13.0m3/s,為使施工簡便并適應(yīng)當(dāng)?shù)夭牧弦r砌的要求，隧洞全部采用城門型（圓拱直墻型），水面以上凈空高度1.16m，凈空面積為24%，滿足凈空高度不小于0.4和凈空面積大于全洞面積15%的規(guī)范要求。引水隧洞襯砌根據(jù)其所經(jīng)過地層圍巖巖性選擇襯砌型式：Ⅱ類圍巖頂拱噴護10cm厚C20砼，邊墻、底板澆筑20cm厚C15砼減糙襯砌；Ⅳ類圍巖采用全斷面C15砼襯砌，局部穩(wěn)定性較好的洞段邊墻和拱頂厚度為30cm，底板厚20cm厚，局部穩(wěn)定性較差的洞段增加噴錨支護作為臨時支護，錨桿呈梅花型布置，縱橫間距為1.5m，Φ22錨桿長度2.0m，鋼筋網(wǎng)φ6＠200×200，噴射C20混凝土厚80mm；Ⅴ類圍巖噴錨掛網(wǎng)作為臨時支護，永久支護采用C20鋼筋砼（厚30cm）。=2\*GB3②隧洞襯砌結(jié)構(gòu)A、計算程序與方法計算所采用的程序是北京理正巖土計算5.3版《理正隧洞襯砌分析》程序。計算方法采用結(jié)構(gòu)力學(xué)法。B、計算工況和荷載組合（a）計算工況運行期持久狀況檢修狀況（b）荷載組合運行期：圍巖壓力+襯砌自重+彈性抗力+內(nèi)水壓力檢修期：圍巖壓力+襯砌自重+彈性抗力+外水壓力（c）計算成果計算成果見表6-71引水隧洞計算成果表表6-71圍巖類型ⅣⅤ斷面尺寸(襯砌后)(m)3.2×4.03.2×4.0圍巖壓力垂直均布圍巖壓力(kN/m2)41.447.25水平均布圍巖壓力(kN/m2)5.4059.87砼最大拉應(yīng)力(kN/m2)203.9216.4砼最大壓應(yīng)力(kN/m2)591.1632.4最大裂縫開展寬度(mm)0.150.16襯砌截面邊緣允許拉應(yīng)力為：γRl/Kl=1.55×1275/2.5=790.5（kN/m2）襯砌截面邊緣允許壓應(yīng)力為：Ra/Ka=10791/1.6=6744.4（kN/m2）上述于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力均小于允許拉應(yīng)力937.75kN/m2和允許壓應(yīng)力7692.3kN/m2，應(yīng)力滿足要求。3）二級電站渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計=1\*GB3①渠道襯砌設(shè)計引0-208m～引0-93m和引0-93m～0+000m段為渠道段，渠道邊墻采用M7.5漿砌塊石砌筑，邊墻結(jié)構(gòu)尺寸為頂寬1.0m，底寬3.0m，高3.9m，渠道安全超高為0.46m，底板用C15砼護底，厚15cm；渠道頂加C20鋼筋砼蓋板，厚20cm。引0-93m～引0-63m為暗渠段，采用蓋板式涵洞。涵洞邊墻采用M7.5漿砌石砌筑，結(jié)構(gòu)尺寸為頂寬1.0m，底寬3.0m，高4.9m，蓋板采用厚度為40cm的C20鋼筋砼。=2\*GB3②渠道邊墻穩(wěn)定計算渠道邊墻承受渠道的內(nèi)水壓力和墻外的土壓力。A、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值及摩擦系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：[Kc]=1.3抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)：[K0]=1.5基底摩擦系數(shù)：f=0.40～0.5B、計算方法及結(jié)果計算方法采用北京理正巖土計算5.0版《擋土墻穩(wěn)定分析》程序，地基摩擦系數(shù)f=0.40，回填料c=18KPa，φ=12°，γ=19KN/m3，其計算成果見表6-72渠道邊墻穩(wěn)定復(fù)核成果表表6-72計算斷面項目H=3.9mH=4.9m抗滑移安全系數(shù)1.4171.785抗傾覆安全系數(shù)2.152.12從上表可看出，2個計算斷面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.3，抗傾覆安全系數(shù)均大于1.5，渠道邊墻滿足抗滑和抗傾覆穩(wěn)定要求。1.3二級電站壓力前池（1）二級電站前池布置及型式擬建壓力前池位于團灘村劉麻灣后緩坡上，坡度15-25°，坡向SW，地面高程328～343m。巖層產(chǎn)狀走向N62～65°W，傾向SW13～16°，為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟（J2xs）地層，巖性為紫紅色泥巖夾薄至中層砂巖。前池規(guī)劃范圍內(nèi)基巖出露，地質(zhì)條件較為簡單。強風(fēng)化層厚度約1.0～1.5m。壓力前池沿山順等高線明挖而成。前池前接引水隧洞，后接壓力管道，前池長90.938m，由擴散段、溢流段、池身段、進水室四部分組成。=1\*GB3①擴散段擴散段連接引水隧洞和池身，樁號為前0+000.000m～0+051.598m，凈寬由3.0m漸變?yōu)?0.0m，擴散角為10.6°。為降低機組甩負荷時前池的涌波水位，在樁號0+044.21~0+060.21段設(shè)溢流堰，溢流堰采用實用堰型，堰頂高程為333.12m，泄水量按機組突然關(guān)閉后全部設(shè)計流量從溢流堰下泄考慮，經(jīng)計算溢流水深0.59m時，堰寬16m。棄水經(jīng)溢流堰溢出，通過泄水陡槽排入天然沖溝。=2\*GB3②池身段池身段長90.938m。樁號0+000.000m至0+051.598m為水平段，底板高程為330.18m；樁號0+051.598m至0+070.438m段底板高程由330.18m降至325.47m，底坡為1：4；樁號0+070.438m至0+080.438m段為水平段；底板高程為325.47m；樁號0+080.438m至0+090.938m段為1：4的倒坡段，底板高程由325.47m增至328.12m。=3\*GB3③進水室由于該電站采用單管聯(lián)合供水，進水室依次布置有攔污柵、檢修閘門、工作閘門和相應(yīng)的啟閉設(shè)備。進口底板高程確定為326.27m。進水喇叭口寬5.8m，高3.8m，喇叭口段長2.8m，上唇曲線方程為。攔污柵槽傾角75°，寬6.4m，高3.8m。閘室段長3.5m，設(shè)檢修閘門、工作閘門各一扇。檢修閘門距進口前緣2.35m，孔口尺寸2.8×2.8m（寬×高）；工作閘門距檢修閘門2.5m，孔口尺寸2.8×2.8m（寬×高）。工作閘門后設(shè)置直徑500的通氣孔。閘室段經(jīng)3m長漸變段與壓力鋼管連接。沖砂管緊靠前室布置，進口底板高程325.47m，采用φ500鋼管埋設(shè)于前池邊墻底部，末端用φ500閘閥控制沖砂流量，排入泄水陡槽內(nèi)。（2）二級電站前池水力設(shè)計=1\*GB3①前池正常水位為簡化計算，近似認為前池中的正常水位是平的，即正常水位為引水隧洞通過設(shè)計流量時的渠末水位333.02m。=2\*GB3②堰頂高程的確定側(cè)堰堰頂高程=前池最高水位-溢流水深=333.12m側(cè)堰泄流能力按公式確定，溢流堰長度為16m，溢流水深0.59m。=3\*GB3③前池最高水位前池最高水位=前池正常水位+最高涌波深=336.74m。=4\*GB3④前池最低水位前池最低水位應(yīng)按電站的運行要求及設(shè)計頻率枯水期的最小引水發(fā)電量來綜合考慮確定。經(jīng)計算，最低水位為331.07m。=5\*GB3⑤進水室底板高程根據(jù)《水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范》第6.1.9條規(guī)定，水電站進水口上緣淹沒于最低水位以下的深度，應(yīng)按SD303確定。淹沒深度按戈登公式確定：。其中:C—系數(shù)，對于對稱進水口，C=0.55;d—進水口閘門高度，本工程d=2.0m,V—進水口閘門斷面流速。進水室底板高程=最低水位-S-d=326.27m。=6\*GB3⑥沖沙管計算根據(jù)有壓管道自由出流公式,沖沙管管徑Φ500，w=0.196m2其中μc=0.3,H=5.6m(前池最低水位)，Q=0.5m3/s,沖沙流速v=2.55m2/s。=7\*GB3⑦墻頂高程的確定墻頂高程=最高運行水位+風(fēng)浪爬高+安全超高。經(jīng)計算，墻頂高程=334.50m。=8\*GB3⑧前池容積前池有效容積應(yīng)盡量滿足電站運行要求。根據(jù)前池的具體布置，前池有效容積為2580m3，總?cè)莘e為5430m3。可滿足單機滿負荷運行6.6分鐘。（3）二級電站前池襯砌形式壓力前池的底板采用C15砼作護底襯砌，厚度30cm。前池外邊墻采用M7.5漿砌塊石砌筑的重力式擋墻，外側(cè)邊坡1：0.4，墻頂高程334.50m，墻頂寬度為從1.0m漸變到1.5m，底寬隨地形或墻高變化確定。前池內(nèi)側(cè)邊坡按照1：0.3坡率進行開挖，開挖后高程334.50m以下用30㎝厚的C20砼襯砌；高程334.50m以上采用噴錨支護：噴C20砼厚10㎝，布置單層φ6@200鋼筋網(wǎng)，Φ25錨桿長3m，間距2.5m，矩形布置。（4）二級電站前池前墻結(jié)構(gòu)計算前墻為重力式擋墻，墻體材料采用C15砼。墻頂高程334.50m，建基面高程324.87m。墻體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按抗滑穩(wěn)定公式K=計算，基礎(chǔ)應(yīng)力按材料力學(xué)方法進行計算，計算工況為：基本組合：前池正常水位333.02m；特殊組合：前池最高水位333.71m；計算成果（見表6-73）滿足《水電站引水渠及前池設(shè)計規(guī)范（SL/T205—97）》的要求。前墻基礎(chǔ)應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定計算成果表表6-73計算工況基礎(chǔ)應(yīng)力（kpa）抗滑穩(wěn)定系數(shù)備注σ上σ下Kc基本組合37.3121.51.17特殊組合32.1134.31.081.4二級電站壓力鋼管（1）概述壓力鋼管前接壓力前池，后接電站廠房，正對廠房呈直線布置。電站裝機2×7500KW，鋼管設(shè)計引用流量13m3/s，管線總長約469m。壓力管道樁號管0+000～0+370m段范圍內(nèi)，基巖出露，強風(fēng)化層厚度1.0～1.5m。樁號管0+370～0+466m段范圍內(nèi)上部為人工堆積層，厚約1.0～5.0m；下部為沖洪積層（Q4pal），主要為砂卵石層，厚1.0～6.0m，稍密～密實。壓力管道槽位于馬槽壩背斜南東翼，巖層產(chǎn)狀走向N62°W，傾向SW13°，為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟（J2xs）地層，巖性為紫紅色泥巖夾薄至中層砂巖。（2）管道敷設(shè)方案及管線的選定鋼管區(qū)地形較緩，地質(zhì)條件較好，鋼管線路較長，為節(jié)約投資，為減少施工難度，方便鋼管的運行和維護，本階段鋼管采用明敷方案。管線方案應(yīng)力求總長度最短，平面和空間轉(zhuǎn)彎最少，以達到節(jié)約投資、減少水頭損失的目的。選定的廠址區(qū)域已成建筑物較多，上游側(cè)為重慶大巴山薯類制品開發(fā)有限責(zé)任公司已成的生產(chǎn)廠房，下游側(cè)為規(guī)劃的跨團灘河大橋，廠房位置上下移動的范圍十分有限，且廠區(qū)后側(cè)分布較多的民房，因此管線的選擇余地較小。根據(jù)選定的電站廠房和壓力前池位置，結(jié)合鋼管區(qū)地形、地質(zhì)條件，壓力鋼管近似直線布置，首端與前池進水口相接，上段沿山脊布置，下段橫穿102省道后正對廠房分岔，兩支管分別與機組進水閥相接。（3）供水方案及管徑的選定鋼管最大設(shè)計內(nèi)水壓力約1.85MPa，引用流量2×13.0m3/s，壓力管道主管長約469m。電站供水有單元和聯(lián)合兩種型式可供選擇。采用單元供水運行靈活，可減少局部水頭損失，但管道在平面上所占尺寸大，工程量較大、征地補償較高。聯(lián)合供水靈活性較差，但管槽占地面積較小，管道布置比較容易。兩者在相同水頭損失下比較，聯(lián)合供水工程投資小，較為經(jīng)濟，因此本階段推薦采用單管聯(lián)合供水方式。本階段按《小型水力發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》（GB50071-2002）規(guī)定的鋼管經(jīng)濟流速4.0～6.0m/s來確定鋼管直徑。本工程電站最小水頭僅147m左右，為充分利用水力資源，減少因水頭損失引起的電量損失，鋼管流速應(yīng)控制在4.0m/s內(nèi)為宜。經(jīng)試算，鋼管直徑選定為2.2m，設(shè)計流速3.42m/s。（4）鋼管布置壓力鋼管前接前池，后接廠房，采用聯(lián)合供水方式，設(shè)計流量13.0m3/s。主管內(nèi)徑2.2m，支管內(nèi)徑1.5m。鋼材均采用Q235C，壁厚10mm～22mm。主管沿線按地形地質(zhì)條件分為7段，全長469.164m。管道沿線設(shè)鎮(zhèn)墩8個，其中1號鎮(zhèn)墩與前墻連接成整體。鎮(zhèn)墩間距32.566m～94.083m，高差（相鄰兩個）8.25m～36.0m，最大敷設(shè)角34.3°，最小敷設(shè)角14.04°。電站進廠主管在“管0+439.02m”處分岔，分岔后與機組進水閥相連接，兩支管分別長26.338m和31.556m，內(nèi)徑均為1.5m。鋼管沿線共設(shè)置支墩37個，其上設(shè)置有支承環(huán)的平面滑動支承，其間距為8.0～9.0m；鋼管橫穿居民聚居區(qū)及公路段采用埋管，管周包裹0.5m厚C15砼。埋管段總長102.956m。管道在樁號0+412.61m處橫穿支溝，由于管道底部與現(xiàn)狀溝底高程僅相差1.5m左右，管道的修建將減少沖溝的行洪斷面，為排泄山洪，在管道底部設(shè)置鋼筋砼排洪箱涵，箱涵凈空尺寸為3.0×3.0m，邊墻及地板厚0.5m，砼標號C25。鋼管全線設(shè)伸縮節(jié)5個，位于1～5號鎮(zhèn)墩下游側(cè)；人孔3個，位于3、4和6號鎮(zhèn)墩上游側(cè)；岔管共1件，采用“Y”型月牙肋岔管。管槽底寬5.3m，一側(cè)設(shè)人行道，另一側(cè)設(shè)排水溝。管槽底部距鋼管底0.6m。管槽永久性開挖邊坡根據(jù)地質(zhì)情況的不同采用不同的坡比，為1:0.5～1：1。管槽底部及兩側(cè)均采用300厚M7.5漿砌塊石襯護。（5）壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計=1\*GB3①管壁厚度管壁厚度按鍋爐公式進行初步估算，膜應(yīng)力區(qū)允許應(yīng)力[σ]按規(guī)范SL281-2003取σs的55%，焊縫系數(shù)φ取0.9。經(jīng)計算，主管壁厚10～22mm，剛性環(huán)間距2.5～3m，支管壁厚20mm，鋼種均為Q235C。=2\*GB3②管壁應(yīng)力分析按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進行管壁應(yīng)力計算，膜應(yīng)力區(qū)計算取跨中斷面和位于支承環(huán)旁膜應(yīng)力區(qū)邊緣，局部應(yīng)力區(qū)取加勁環(huán)斷面和支承環(huán)斷面。經(jīng)計算，在各種荷載組合情況下，各管段選定的管壁厚度滿足強度要求，鋼管管壁和剛性環(huán)抗外壓穩(wěn)定安全系數(shù)均大于2，滿足規(guī)范要求。（6）鎮(zhèn)墩和支墩=1\*GB3①鎮(zhèn)、墩支墩根據(jù)管道沿線的地形地質(zhì)情況，共設(shè)置9個鎮(zhèn)墩,鎮(zhèn)墩材料為C15砼，為防止開裂，鎮(zhèn)墩內(nèi)層（管壁外側(cè)）和外層均適當(dāng)配筋。鎮(zhèn)墩內(nèi)鋼管設(shè)止推環(huán)。鎮(zhèn)墩順管軸線方向長度4.5～5.5m，垂直管軸線方向為3.8～4.5m。支墩頂部設(shè)置平面滑動支座支承，支墩間距根據(jù)計算取8～9m，支墩共37個，材料為C15砼。支墩順管軸線方向長度1.8m，垂直管軸線方向為3.2m，高2.5～3.0m。=2\*GB3②鎮(zhèn)、支墩穩(wěn)定計算及基礎(chǔ)處理根據(jù)擬定的鎮(zhèn)、支墩尺寸計算其抗滑及抗傾安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。為保證鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定，1～7號鎮(zhèn)墩置于弱風(fēng)化基巖上部；8號鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)砂卵石厚度較大，根據(jù)計算表明，該鎮(zhèn)墩受力較小，基礎(chǔ)置于砂卵石上能夠滿足承載力及基礎(chǔ)變形要求。支墩基礎(chǔ)置于強風(fēng)化基巖下部，經(jīng)計算，基礎(chǔ)承載力滿足要求。（7）水力計算壓力鋼管水力計算包括水頭損失計算和水錘計算。水頭損失包括從壓力前池進水室至水輪機進水閥的局部損失和沿程損失，經(jīng)計算，水頭損失為4.0m。最高水錘壓力升高相對值為22.5%。（8）鋼管防爆鋼管防爆擬采取如下措施：=1\*GB3①嚴格控制鋼管加工和安裝質(zhì)量，加強運行中對鋼管的養(yǎng)護和觀測，杜絕運行人員誤操作，及早發(fā)現(xiàn)事故苗頭并及時處理，防患于未然。=2\*GB3②采用自動報警保護裝置，自動關(guān)閉鋼管進口閘門，并在鋼管上設(shè)置差流量和過流量保護裝置，集中在中控室觀測和控制。=3\*GB3③管身局部滲漏，可集中引往管側(cè)排水溝，排入下游河道。1.5二級電站廠區(qū)建筑物（1）二級電站廠區(qū)布置廠區(qū)建筑物主要包括主、副廠房，主變場，尾水道，河堤等。主廠房長29.4m，寬12.0m，靠近原河床岸邊，其縱軸線近似平行于河流方向布置。主變場位于廠房上游側(cè)。進廠公路位于廠房后側(cè)，接已成的102省道，汽車可直達廠區(qū)。廠區(qū)各建筑物順水流方向分排平行布置。廠區(qū)占地面積約6.3畝。廠區(qū)建筑物設(shè)計洪水標準為50年一遇，洪峰流量2010m3/s，設(shè)計洪水位188.84m，校核洪水標準為100年一遇，洪峰流量2250m3/s，校核洪水位189.15m。主廠房發(fā)電機層與開關(guān)站、主變場地坪高程相同，均為191.7m，室外場坪高程191.5m。廠區(qū)地坪以上不專設(shè)防洪墻。（2）二級電站廠區(qū)主要建筑物=1\*GB3①主廠房布置A、電站主要設(shè)計參數(shù)水輪機型號：HLA575C-LJ-110發(fā)電機型號：SF7500-8/2600調(diào)速器型號：BWT-1800機組臺數(shù)：兩臺行車：32/5電動雙梁橋機正常尾水位：184.13m最低尾水位：183.94m電氣專業(yè)提供的屏、柜、變壓器尺寸B、廠房主要尺寸確定（a）中間機組段長度本工程為中等水頭電站，中間機組段長度由發(fā)電機層平面尺寸和輔助設(shè)備的布置確定，同時應(yīng)考慮廠房排架結(jié)構(gòu)尺寸要求和進水管、尾水道布置要求。中間機組段長度定為8.4m。（b）主廠房寬度主廠房上游側(cè)寬度應(yīng)滿足進水閥安裝、吊運和維護要求，下游側(cè)寬度應(yīng)滿足蝸殼在－Y方向的尺寸和外包砼厚度要求，同時應(yīng)結(jié)合水輪機層設(shè)備布置及通道寬度要求并滿足行車標準跨度。根據(jù)以上要求，主廠房寬度定為12.0m（軸線距離）。（c）安裝場長度安裝場長度應(yīng)滿足一臺機組擴大性大修的要求，即安裝間長度應(yīng)能同時安排一臺機組大修的四大部件（發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機上機、水輪機轉(zhuǎn)輪和水輪機頂蓋）在吊車起吊范圍內(nèi)，并滿足檢修部件之間以及部件和墻、柱之間最小距離1.5m的檢修空間要求。根據(jù)機組各部件尺寸和以上要求，安裝場寬度定為9.0m。（d）邊機組段長度邊機組段長度除滿足中間機組段要求外，還應(yīng)考慮安裝間位置，吊車吊運設(shè)備的要求，吊車與廠邊墻安全距離等因素，應(yīng)予加長。本工程邊機組段長度為7.8m。（e）主廠房長度主廠房長度根據(jù)中間機組段、邊機組段和安裝間長度來確定。主廠房長29.4m。（f）廠房各層高程和高度a）水輪機安裝高程廠址處設(shè)計洪水較高，水輪機安裝高程若定得過低，將使廠房開挖量和水下砼量增多，基坑施工、排水困難，對廠區(qū)防洪也不利。根據(jù)水機專業(yè)選型結(jié)果，本階段水輪機采用正吸出高度的機型，為減少開挖、降低廠區(qū)防洪墻高度，同時結(jié)合隧洞、管道棄渣堆放和尾水高度，水輪機安裝高程定為185.25m。b）尾水管底板高程根據(jù)水輪機安裝高程，選用的標準型尾水管高度，水輪機導(dǎo)葉高度和底環(huán)頂面高即可定出尾水管底板高程，為181.985m。c）水輪機層高程由水輪機安裝高程，根據(jù)蝸殼型式，尺寸及上部混凝土厚度即可定出水輪機層高程。本工程采用金屬蝸殼，取其最大斷面及其上混凝土厚度0.6m，確定水輪機層高程為186.2m。d）發(fā)電機層高程發(fā)電機層高程首先應(yīng)滿足水輪機層上油、水、氣系統(tǒng)及發(fā)電機出線等設(shè)備布置的高度要求，同時滿足發(fā)電機結(jié)構(gòu)要求。根據(jù)水機、電氣專業(yè)布置要求，發(fā)電機層高程定為191.7m。e）吊車軌頂高程和屋頂高程根據(jù)廠內(nèi)吊運部件的最大吊運高度（發(fā)電機轉(zhuǎn)子連軸，長4.2m）及吊運方式，吊鉤極限高度，吊件與設(shè)備、墻、柱等的安全距離確定吊車軌頂高程，為200.1m。吊車軌頂高程確定后，由吊車最大高度、吊車頂距天花板安全距離0.3m，屋面吊頂高度和大梁、屋面板的高度，定出屋頂高程，為204.0m。C、主廠房布置主廠房長29.4m，寬12.0m，高23.52m，建基面高程181.38m，置于砂卵石層上。廠內(nèi)裝兩臺7.5MW立式混流發(fā)電機組，機組間距8.4m，水輪機安裝高程185.25m。主廠房共分三層，分別為蝸殼層、水輪機層和發(fā)電機層。蝸殼層布置蝸殼和進水閥，上游側(cè)布置寬3.42m的水輪機檢修廊道。廊道底面高程183.0m，內(nèi)設(shè)尾水進人孔和集水井。水輪機層地坪高程為186.2m，層高5.50m，發(fā)電機出線沿上游側(cè)引出至副廠房母線、電纜層。發(fā)電機層樓板高程191.7m，層高12.3m，設(shè)32/5電動橋式起重機一臺，其跨度為10.5m。主廠房發(fā)電機層上游側(cè)布置調(diào)速器、吊閥孔等，下游側(cè)為吊運主通道。安裝間位于主廠房下游端，長9.0m，寬12.0m，共分兩層。上層為安裝場，樓板高程與發(fā)電機層相同，為191.7m；山墻側(cè)設(shè)大門與進廠公路相接。下層為油處理室，地坪高程為186.2m。廠房左右兩端分別設(shè)樓梯作為主、副廠房各層主要聯(lián)系通道，寬不小于1.5m。=2\*GB3②副廠房布置副廠房位于主廠房上游側(cè)，建筑面積664.80m2（發(fā)電機層及以上），地下一層，地面以上共兩層。地下層布置廠用變、勵磁變、空壓機室和母線電纜道，地坪高程186.6m，層高5.1m。地面首層布置10.5kv開關(guān)室、機旁盤室、廠用電室、安裝間、油桶室和工具間等，層高滿足10.5kv開關(guān)柜要求，取4.5m，樓面高程與發(fā)電機層同高，為191.7m；二層布置電氣試驗室、辦公室、中控室、通訊室等生產(chǎn)輔助用房，層高滿足中控柜要求，取4.5m，樓面高程196.2m。副廠房一側(cè)設(shè)梯道以滿足主、副廠房各層之間的交通要求。35KV開關(guān)室位于主、副廠房上游端，單層鋼筋砼結(jié)構(gòu)，通過沉降縫與主、副廠房分開。長13.5m，寬7.5m，共布置5塊35KV開關(guān)柜，地坪高程191.7m，層高5.1m。=3\*GB3③廠房穩(wěn)定及應(yīng)力分析廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力分析采用材料力學(xué)法進行。A、廠房抗滑穩(wěn)定分析廠房建基地抗滑穩(wěn)定計算按抗剪強度計算公式進行：K=式中：K——抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本荷載組合取1.05，特殊荷載組合取1.0。ΣW——全部荷載對滑動面的法向分值，包括揚壓力，KN。ΣP——全部荷載對滑動面的切向分值，包括揚壓力，KN。f——滑動面的抗剪摩擦系數(shù)，按置于砂卵石層考慮，取f=0.45。經(jīng)計算，基本組合和特殊組合情況下，K值分別為2.39和2.09，滿足規(guī)范要求。B、廠房抗浮穩(wěn)定分析廠房抗浮穩(wěn)定性按下列公式計算：Kf=式中：Kf——抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，任何情況不小于1.1；ΣW——機組段的全部重量；KN;U——作用于機組段的揚壓力總和，KN。分別按機組檢修、機組未安裝、非常運行三種情況進行抗浮穩(wěn)定計算，Kf值均大于1.1，滿足規(guī)范要求。C、廠房地基應(yīng)力分析廠房地基面上的法向應(yīng)力，按下式計算：σ=式中：σ——廠房地基面上法向應(yīng)力，Kpa；ΣW——作用于機組段上全部荷載在計算截面上法向分力的總和，KN；ΣMx、ΣMy——作用于機組段上全部荷載對計算截面形心軸X、Y的力矩總和，KN.m；x，y——計算截面上計算點至形心軸，Y，X的距離；Jx、Jy——計算截面對形心軸X、Y的慣性矩，m4；A——廠房地基計算截面受壓部分的面積，m2。廠房地基允許承載力，砂夾卵礫石層為0.4Mpa。根據(jù)計算，廠房地基面上所承受的最大法向應(yīng)力為285Kpa，小于地基允許承載力，且在特殊組合情況下地基未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。=4\*GB3④廠區(qū)防洪排