溪洛渡工程大壩及地下廠房設(shè)計(jì)概述

溪洛渡工程大壩及地下廠房設(shè)計(jì)概述溪洛渡，地處云南永善、四川雷波交界的金沙江上，電站總裝機(jī)容量達(dá)1260萬KW，因其規(guī)模之大，排在中國(guó)第二、世界第三。作為成長(zhǎng)中的水利人，我們05級(jí)水工強(qiáng)化班的同學(xué)能夠有機(jī)會(huì)去溪洛渡進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，實(shí)在是一種幸運(yùn)。實(shí)習(xí)的所見所聞是新鮮的，所學(xué)所獲是巨大的：溪洛渡水電站樞紐工程的布置、設(shè)計(jì)、施工、管理、環(huán)境保護(hù)、移民工作、合同管理、招投標(biāo)、建設(shè)監(jiān)理……本專題就溪洛渡工程大壩及地下廠房設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。溪洛渡工程的樞紐布置電站樞紐由攔河大壩、泄洪設(shè)施、引水發(fā)電建筑物等組成。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程610m，最大壩高278m，居于世界特高拱壩之列。泄水建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)按1000年一遇洪水設(shè)計(jì)，10000年一遇洪水校核，相應(yīng)洪峰流量分別為43700m3/s和52300m3/s。泄洪設(shè)施由壩身7個(gè)表孔、8個(gè)深孔和左、右岸各兩條泄洪洞組成。樞紐泄洪總功率近1.0億kw，為目前世界上已建成拱壩樞紐泄洪功率最高水平——二灘的3倍。壩下游設(shè)二道壩，形成400m長(zhǎng)的水墊塘。左、右岸地下廠房，各安裝9臺(tái)單機(jī)容量700MW的水輪發(fā)電機(jī)組，采用首部式開發(fā)，廠房最大埋深300-700m，引水發(fā)電建筑物由進(jìn)水口、引水隧洞、主廠房、副廠房、主變室、尾水調(diào)壓室、尾水隧洞、電纜豎井及地面出線場(chǎng)等組成。其中主廠房尺寸為2-384m×28.4m×77.1m（長(zhǎng)×寬×高，左右岸相同），將是世界上最大的地下引水發(fā)電廠房。其總體三維布置圖如圖1所示。攔河大壩－－雙曲拱壩、最大壩高攔河大壩－－雙曲拱壩、最大壩高278m泄洪建筑物－－壩身7表孔8深孔、4條泄洪洞引水發(fā)電建筑物－－兩岸各9臺(tái)700mw水輪發(fā)電機(jī)組施工期導(dǎo)流－－兩岸各3條導(dǎo)流洞圖1溪洛渡水利樞紐工程三維布置溪洛渡工程雙曲拱壩設(shè)計(jì)我們知道，拱壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用將水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。與重力壩相比，在水壓力的作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強(qiáng)度。因此，是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型。雙曲拱壩，又稱穹形拱壩，在水平和鉛直截面內(nèi)都呈拱形。雙曲拱壩比單曲拱壩更具特殊的優(yōu)點(diǎn)。由于其梁系也呈彎曲形狀，兼有垂直拱的作用，它在承受水平向荷載后，在產(chǎn)生水平位移的同時(shí)還有向上游位移的傾向，使梁的彎矩有所減少，而軸向力加大，對(duì)降低壩體應(yīng)力有利。另一方面，在水壓力作用下，雙曲拱壩中部的垂直梁應(yīng)力是上游面受壓而下游面受拉，這同自重產(chǎn)生的梁應(yīng)力正好相反，這也是雙曲拱壩的優(yōu)點(diǎn)之一。雖說拱壩是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型，但并不是在所有的地方都適宜修建拱壩的，拱壩適合修建于河谷比價(jià)狹窄的地段，河谷形狀呈V形或U形為宜。而溪洛渡壩址地處溪洛渡大峽谷，兩岸山體渾厚，河谷較狹窄，為“U”型河谷，河谷寬高比小于2，枯水期水面高程370m，枯水期江面70-110m，適宜修建拱壩。圖2壩址地質(zhì)地形條件壩址地形地質(zhì)情況可如圖2所示。溪洛渡水電站的雙曲拱壩體型的設(shè)計(jì)考慮了以下三個(gè)方面的內(nèi)容。拱壩建基面的確定——要求左右岸形狀基本對(duì)稱，以優(yōu)化拱壩的受力條件；其次，基礎(chǔ)巖性也要相對(duì)均勻，避免軟硬交替。拱冠梁剖面的確定——要求整個(gè)上、下游壩面保持處處連續(xù)；——控制參數(shù)：拱壩頂厚度Tc=14.0m，拱壩底厚度Tb=60.0m，上游最大倒懸度β=0.141。水平拱圈的確定——即確定合理的圓弧拱圈中心角。我們知道，中心角越大，拱圈厚度越小，說明中心角越大，材料的強(qiáng)度可得到充分的利用，對(duì)應(yīng)力有利；反之，拱圈中心角減小，半徑越大，拱作用減弱，要求加大拱圈厚度，因此，適當(dāng)加大中心角是有利的。但加大中心角使拱圈弧長(zhǎng)增加，在一定程度上會(huì)抵消一部分由減小拱厚所節(jié)省的工程量，多以，要確定合理的中心角。最終設(shè)計(jì)出的雙曲拱壩體型特征及參數(shù)可見圖3。恩圖3補(bǔ)懲溪洛王渡工索程雙巷曲拱侵壩體乘型及幕參數(shù)棋表圖捎溪洛畫渡工斥程地露下廠漸房設(shè)于計(jì)遷溪洛堤渡水嫌電站投是世爐界第破二大彼水電產(chǎn)工程炮，工課程規(guī)執(zhí)模僅椅次于哨三峽炭水電軟站。院溪洛襖渡水炭電站艷有多拌個(gè)特皆點(diǎn)，棵如高疏水頭鉛大流辜量泄憲洪消概能、秀大跨雙度地香下廠籠房等修。其島中，釘由導(dǎo)定流洞鹽、地州下廠蔥房等畫構(gòu)成沿的地志下洞發(fā)室群快引人腎注目砍，是被當(dāng)今濫世界共上規(guī)狹模最嚴(yán)大、乏最復(fù)拜雜的號(hào)地下肯洞室壁群。銀作為歇高拱麻壩水和電站侮的溪博洛渡災(zāi)水電抬站，或其主數(shù)要建鋤筑物志分布敗于地憲下?；鴶?shù)量代眾多月、規(guī)認(rèn)格巨慎大、縮縱橫騾交錯(cuò)武的各縮種洞解室組南成了繞世界晨上規(guī)懸模最填龐大鳥、復(fù)亭雜的敲地下翠洞室緣群蛇（其雨布置執(zhí)透視拔圖見鉛圖4婦）蹦。具蛇體地劇說，鞠電站乎左右習(xí)岸各孟布置納有3亂條導(dǎo)真流洞惑、1抬個(gè)主遭廠房挖、1脾個(gè)主錄變壓赤室、搖1個(gè)據(jù)尾水訓(xùn)調(diào)壓懂室、汪9條牛引水夕洞、鑼3條濫尾水呈洞、雄2條魂出線爬豎井屑、2灣條進(jìn)膚排風(fēng)舒豎井忽、2趨條尾章水調(diào)價(jià)壓室惜通氣尖洞、誰2條陶泄洪翼洞及腥多條民灌漿凈洞與焰排水燈洞。資此外繞，左偏右兩最岸還年有上蹲百條開施工貪支叉胃洞（泊也就同是施褲工期價(jià)交通乎運(yùn)輸壁洞）足。溪哄洛渡煤水電臉站地懼下洞狼室群耐不僅澡數(shù)量漫多，浙而且竄規(guī)格閃巨大翼。比談如主蝕廠房詢，其區(qū)尺寸添長(zhǎng)炕38矮1米渴、寬航28嚇.4毫米加、高捏75元.1村米悠。這務(wù)是什育么概避念？插“如諸果以宴每層沫樓潔3米限來算逝，逗75美米享高的頃廠房慢就相簡(jiǎn)當(dāng)于禮25殊層樓油房高累”。共長(zhǎng)江足三峽吳技術(shù)嚇經(jīng)濟(jì)樓發(fā)展兼有限疊公司遣溪洛姓渡監(jiān)丟理部拉總監(jiān)墳遲振糟波解的釋說汪，“夏整個(gè)腳溪洛違渡水桃電站業(yè)地下扭洞室祝群的迎土石霜方開墾挖量梁約1咱57洗6萬元立方價(jià)米，希而世慈界第里一大護(hù)壩—甩—三肺峽大翼壩主唯體樞辨紐建聽筑物率的混翁凝土舊澆筑輛量約繪為2死60猶0萬路方，錫這就僵是說公，從憑溪洛怎渡水澇電站敲地下抖洞室逢群開楊挖出搬來的謠土石慈方，料就接逃近三逃峽大搬壩主簡(jiǎn)體樞昂紐建你筑物針混凝全土澆姨筑量握的三橋分之卡二。猜”進(jìn)廠交通洞進(jìn)廠交通洞尾水調(diào)壓室主廠房主變室引水洞進(jìn)風(fēng)井母線洞排風(fēng)井出線井交通洞尾水洞峰圖4屋猜地下探廠房稀洞室霞群布待置透融視圖盛溪洛主渡水撐電站哄地下曠洞室耗群縱懶橫交攜錯(cuò)，賊形如害迷宮儉。最熄長(zhǎng)的損洞室詠是數(shù)詠量眾園多的榨施工挎期交燕通洞暈，有古的長(zhǎng)延達(dá)3叼80予0多竭米，澤從一養(yǎng)個(gè)交婚通洞倍到另揚(yáng)一個(gè)偶交通貼洞，行以2搶0、切30鄰公里除的時(shí)識(shí)速開倉(cāng)車去替，有明時(shí)就片要5好、6耕分鐘酬。鈔廠區(qū)祝地質(zhì)浸條件燦溪洛障渡水獸電站恩規(guī)模諷龐大徐、復(fù)鈴雜的井地下拉洞室僵群的喬建設(shè)回有賴常于壩址址所窗在地挎優(yōu)異火的地暈質(zhì)條穿件。肥溪洛屢渡水遠(yuǎn)電站賢的地賭下洞貿(mào)室群袋雖然膚規(guī)模搜龐大教，然咸而相送對(duì)巍幸巍大繳山而培言，上仍然認(rèn)顯得牽“小誓巧”棄得多脂。溪梨洛渡饅工程繳壩址族所在券的溪練洛渡輩大峽星谷，知兩岸爛山體字渾厚屋，壩鑼區(qū)河霉床基嗓巖及宋兩岸躺谷坡進(jìn)主要彎由二映疊系針上統(tǒng)擁峨眉飄山玄納武巖輔組成怠，總晉厚度重達(dá)4勒90遠(yuǎn)-5劈20里米剛。玄承武巖棗本身鴿是屬俘中硬規(guī)巖石丸，溪區(qū)洛渡諷水電疼站壩叢址處脊的玄喜武巖花堅(jiān)硬稠完整珠，其產(chǎn)飽和梅抗壓役強(qiáng)度幫達(dá)到偉26駐0-火28戶0兆潤(rùn)帕每哪平方斗厘米性，強(qiáng)柿度甚戴至比邊三峽威工程全壩址稻的花散崗巖堪的抗瘡壓強(qiáng)辦度（瞧約1勞50畜兆帕劇每平疊方厘雞米）往還要鉆大許掌多，逮為布燕置超片大規(guī)蟻模地賠下洞剝室群死提供級(jí)了理鼻想的講地質(zhì)蒸條件棉。姻地下額廠房設(shè)工程夸溪洛絕渡工創(chuàng)程的濕地下懶廠房悲工程抄為三五大洞鵲室群堵——叨主廠拌房、叫主變斯室以念及尾監(jiān)水調(diào)遭壓室右，其仗平面斃布置屬如圖猜5所云示。3#調(diào)壓室2#調(diào)壓室1#調(diào)壓室主變室主廠房3#調(diào)壓室2#調(diào)壓室1#調(diào)壓室主變室主廠房拼圖5勸碧三大叛洞室續(xù)平面仰布置請(qǐng)圖涉主廠賺房趙主廠線房拱謊頂高奮程為自40亡3.殼40罪m象，發(fā)桃電機(jī)繳層高積程為晌37腎6.被50潮m線，電洗氣夾汁層高外程為嫁37終0.緣00漂m洲，水川輪機(jī)誘層高擇程為駐34決6.殊00威m貪，機(jī)奪組安扶裝高種程為菜35符9.混00狠m恒，尾忘水管旗底板晝高程恥為柔33材2.胳00掃m呀。其頓里面垃布置恐圖可穗見圖視6?？饒D6憐猛主廠對(duì)房立喚面布忘置圖田主變晶室啊頂拱互開挖巴高程醉為唉40森9.律32卻m籌，通碼風(fēng)道礎(chǔ)層層質(zhì)高程肝為督39傳8.已80幅m蹈，G科IS艦層高臂程為該39闖0.許50謠m活，主穴變層娃高程茫為川37貴6.搜50派m蒜并與裝發(fā)電銜機(jī)層沙同高技，主泡變壓垮器運(yùn)僑輸通侵道寬聾7.唐00井m扭。港尾水梁調(diào)壓桃室憤尾水密調(diào)壓甜室布賊置圖簡(jiǎn)如圖續(xù)7所魔示。假在尾衣水調(diào)煤壓室憶中，甲三臺(tái)斬機(jī)組窄的出路管變泄為一傅個(gè)整豈體，在共用腹一個(gè)膀尾水拆調(diào)壓氏室，芹三個(gè)鞏尾水存洞從衣尾水乒調(diào)壓索室中影延伸素出來肝，這泡種設(shè)肅計(jì)大撒大減惕小了獄尾水療調(diào)壓相室的普尺寸爬，降誦低了萌工程何量，稿節(jié)省得了造疼價(jià)。夏圖7嚷烤尾水殘調(diào)壓雁室平冠面布問置圖痕（3黨）開很挖支涉護(hù)僻溪洛糖渡工廉程，粥地下勞洞室條開挖索時(shí)先救開挖啟主體倦洞室尚，適畢時(shí)開齡挖附鍵屬洞慕室。墳三大申洞室每先開極挖頂織拱、厭逐層睛下挖景、多捐個(gè)工貢作面記同時(shí)娃施工罩，逐鐵層進(jìn)劣行圍蓮巖支刊護(hù)。獨(dú)并且匯嚴(yán)格稅控制據(jù)洞室拖交叉咱口處裙的爆勺破，沙并加沿強(qiáng)支合護(hù)以教及適廁當(dāng)采轟取超婆前支罰護(hù)措補(bǔ)施；急而且亮各洞男室在視開挖伍過程酬中，欺圍巖誰應(yīng)力抄和變撥形不石斷調(diào)間整和愚變化它，及厘時(shí)調(diào)努整支救護(hù)措鋼施和傾支護(hù)牧參數(shù)運(yùn)。塊規(guī)模耳龐大呢的溪露洛渡邀水電刪站地棕下洞械室群耀，決煤定了去其施福工難服度也節(jié)是世仙界絕繩無僅隆有的澇。托以蹲主廠叛房唱為例羞，凍38總1米岡×麥28賞.4墊米旅×順75痕.1建米嚷的主廊廠房桐在開川挖時(shí)杏，至櫻少要俗分成青7、啦8層配來開蛾挖，棚由于委開挖疊、支牌護(hù)工理程量稈巨大置，施冷工干窮擾隨撇之增登大，蝴而工患程對(duì)季質(zhì)量杏、安膜全要擱求絲饑毫沒鬧有降核低，聯(lián)對(duì)開搏挖的系平