新疆某水電站廠房布置設計

孫 賓 馬俊廷

（新疆水利水電勘測設計研究院 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

新疆某水電站工程主要任務為發(fā)電，水庫總庫容2.07億m3，電站總裝機容量135MW，為大（2）型二等工程。工程主要由面板壩、泄洪系統(tǒng)、發(fā)電引水系統(tǒng)和電站廠房組成。根據《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（DL 5073—2000），確定水工建筑物按8度地震設防。該工程已于2010年年底發(fā)電。

2 廠區(qū)布置設計

2.1 主廠房布置設計

在發(fā)電機層第一象限內設有蝶閥吊物孔，孔口尺寸5.8m×2.4m（寬×高），靠上游側排架柱之間布置機旁盤；在1號機組左側、3號機組右側布置有寬1.1m的鋼筋混凝土主樓梯連接發(fā)電機層至水輪機層。水輪機夾層高程867.00m，分別在1號、2號、3號機組的+x方向布置風罩進人孔，孔口尺寸0.8m×2.0m（寬×高）；在第二象限布置封閉母線開孔、調速器；第四象限布置中心點開孔。水輪機層高程862.80m，在第二象限布置油壓裝置；在第三象限設有機墩進人門，機墩進人門尺寸1.4m×2.0m（寬×高）。蝶閥管層高程856.60m，蝶閥管層至集水廊道布置2個進人孔，設爬梯下至高程852.30m。

安裝間底板高程為862.80m，與發(fā)電層高差為10.20m，布置有油處理室、透平油庫、通風機室、轉子檢修墩等，與主機間、副廠房水輪機層有通道相通。安裝間上部為發(fā)電機層，可滿足1臺機組檢修、安裝需要，其上布設3.15m×4.3m吊物孔、轉子檢修墩孔口、上吊車鋼梯及消防設施，另外在安裝間右側設有進廠大門。

2.2 副廠房及GIS開關室布置設計

副廠房布置在主廠房上游側，其長度與主廠房同長，為75.65m，寬度為12.5m，開關站采用戶內GIS布置，布置在副廠房上部，主、副廠房之間設有水下2cm、水上20cm伸縮及抗震縫；垂直水流方向副廠房設一縫，水下縫寬為2cm、水上縫寬為9cm。

副廠房布置分兩部分，其中對應主機間部分為一次副廠房，對應安裝間部分為二次副廠房。一、二次副廠房均共分5層，基礎層為電纜層，高程為863.60m，與主機間水輪機層相通；高程867.00m層與水輪機夾層同高，此層布置有發(fā)電機出口電壓設備柜等；高程873.00m層與發(fā)電機層同高，此層布置有通風機室、0.4kV低壓配電室、10kV高壓配電室、資料室、計算機室、男女衛(wèi)生間等。根據消防及運行要求，在副廠房左、右端各設1.2m寬的樓梯，上下相通；高程877.70m層為GIS電纜夾層；高程880.70m層為全封閉電氣組合層，即GIS層，主要布置GIS設備及1臺10t、跨度9.5m的電動雙梁起重機。副廠房屋頂為出線場，高程為892.20m，布置避雷器、電容式電壓互感器、高頻阻波器、耦合電容器等，對應一次副廠房框架柱頂設220kV出線架。

2.3 尾水渠設計

尾水平臺高程873.00m，高于500年一遇洪水位871.90m，尾水平臺寬度根據尾水管長度，結合消防通道及并滿足尾水閘門啟閉設備的布置要求，確定為8.60m，尾水門機軌距3.0m。

尾水閘孔口高3.391m、寬7.712m、中墩厚1.9m，共6孔。尾水管底板高程為853.799m，尾水閘墩后接反坡段，反坡末段底板高程為862.00m。尾水反坡段長32.804m，后接疏浚后河道。

2.4 主變壓器及廠區(qū)布置設計

主變壓器布置于廠房后部的開挖平臺上，與副廠房縱軸平行，主變壓器平臺寬度18.0m。地面設有儲油坑，坑內鋪設卵石，并由事故排油管引至事故集油池。主變壓器按就地檢修考慮。

進廠交通由右岸進廠公路通向電站安裝間，廠前有回車場，高程為872.85m，整個廠區(qū)地形平坦、開闊，有利于附屬建筑物的布置。

2.5 河道疏浚

為充分利用水頭，對河道進行了疏浚。河道疏浚從表孔泄洪出口至下游某電站正常蓄水位回水末端，全長832.479m，以滿足廠房正常尾水位與下游托海電站正常蓄水位平順銜接，河道最大挖深4.504m，河道兩側順坡向下以1∶2邊坡開挖。

3 主要結構設計原則及整體穩(wěn)定計算

3.1 結構設計原則

根據《水電站廠房設計規(guī)范》（SL 266—2001）、《水工混凝土結構設計規(guī)范》（DL/T 5057—1996）、《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（DL 5073—2000）、《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2002）、《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011—2001），結合該工程廠房的布置特點，確定結構設計原則如下：

a.滿足機電專業(yè)的布置要求，合理優(yōu)化結構布置。

b.廠房主要結構要做到小震不壞、中震可修（經維修后可正常使用），大震不倒（垮），同時在滿足結構抗震設計要求的前提下，優(yōu)化結果尺寸，節(jié)省工程投資。

c.在結構安全的條件下，能夠做到廠房美觀、實用。

3.2 整體穩(wěn)定計算

a.以機組為計算單元，選取主機間單個機組段為代表計算單元進行廠房穩(wěn)定分析和地基應力計算。

b.以建筑物基礎的投影面為計算底面，計算底部高程取850.30m，計算單元順水流方向長29.58m、垂直水流方向寬16.03m。

c.基礎應力按單向偏心受壓公式計算，基礎面所承受的最大垂直應力在任何情況下均不得超過基礎巖石允許壓應力，最小垂直正應力在正常情況應大于零，在非常情況下允許出現局部拉應力，其值不超過0.1～0.2MPa。

d.廠房下游尾水位。設計尾水位為871.24m，校核尾水位為871.90m。

根據《水電站廠房設計規(guī)范》（SL 266—2001）中表的荷載組合形式，計算結果見下表。

穩(wěn)定和應力計算成果表

4 結語

該工程中對發(fā)電廠房的廠房布置、開關站布置、主要結構設計、整體穩(wěn)定分析、整體美觀效果等都進行了各種方案的比較和布置，最終確定廠房的各種設計方案，使其在安全運行的條件下，能夠成為整個工程的一大美景。