第三节 地下式厂房

第三节地下式厂房

布置在地下洞室内的厂房称为地下式厂房，除主厂房布置在地下，主变以及开关站也往往同时布置在地下。

图17-10所示为鲁布革水电站的地下厂房布置图。

图 17-10 鲁布革水电站布置图

鲁布革水电站装机容量为600MW,共四台机组，水轮机最大水头为372.5m，额定转速为333.3 r/min,额定流量为53.5,直径为3.442m。鲁布革水电站的地下厂房位于引水系统的尾部，见图17-10(a)。该电站的引水隧洞全长9382m,直径8m,引水流214。隧洞末端接其有阻抗孔的上室差动式调压井。

调压井以下为两条地下高压管道，中心距35m，管道倾角为48°，管径为4.6m，每条管道的起点各布置一扇事故闸门。每条管道末端分为二支，四条支管斜向进厂向四台机组供水，在水轮机前各布置一个Φ2.2m 的球形阀。

鲁布革水电站地下广房的洞室布置平面图见图17-10（a)，厂房横剖面图见图17-10(b)。每台水轮机用一条内径5.8m的尾水洞出水，以便于运行和维修，洞间岩柱厚度19.7m。尾水闸门设于尾水洞中部，尾水闸门室位于地下。鲁布革水电站主变压器及开关布置于平行主厂房的主变开关洞内，电站出线由四回220kV和三回110kV组成，分别由出线洞和主变运输洞引出到出线窑洞。主变开关室底板高程为785m,在校核洪水位下冷却水能自流排出。

鲁布革水电站水轮机前的球阀布置于主厂房内，在主厂房布置上采取了一系列措施减小厂房的宽度。主厂房洞室跨度为18m，高度为39.4m，地下副厂房布置于厂房一端，两者总长度为125m,全部采用喷锚支护。

根据厂区的地形地质条件和实测地应力的情况，结合布置需要，确定主厂房位置距岸边约150m，处于坚硬和整体稳定性较好的岩体中，主厂房纵轴线为N45°W，与最大主应力方向保持了较小的夹角，同时与厂区内主要的两组小断层的走向也有一定的夹角。

一、地下厂房布置类型

采用地下厂房的水电站通常称为地下水电站。

1、引水式水电站地下厂房布置类型

根据地下厂房在引水系统中的位置，地下厂房有首部式、中部式和尾部式三种，即地下厂房分别位于引水系统的首部、中部和尾部。地下厂房布置类型的选择与地形、地质条件密切相关，并要考虑施工和运行条件。

(1)首部式地下厂房。图17-11所示为首部式地下厂房的布置图。图中所示电站的引水系统，其首部位于坚固完整的玄武岩中，尾部则处在岩溶严重的石灰岩中，因而采用首部式地下厂房，使厂房坐落于稳定性好的岩体内，避免了在石灰岩中建有压引水隧洞，而代之以用无压的尾水隧洞穿过石灰岩地段。该电站地下厂房的布置反映了首部式地下厂房常见的一些特点。该电站厂房内装有两台机组，用两条竖井式压力管道直接从水库向水轮机，供水，在进水口上设快速工作闸门，省去了下端阀门。该电站的副厂房建于地面，厂房设备先运人该副厂房，再通过运输井将设备吊人地下厂房的装配场。装配场布置在两台机组的中间，从而可以加大机组和压力管道竖井的间距，这对竖井受力有利，而且使两台机组的安装运行检修互不干扰，地下厂房的高度也可得到减小。该电站运输井中设有地下厂房的通风道、母线道、电缆道以及楼梯和电梯。厂房的新鲜空气由通风道鼓人，热空气则径直由运输井排出。该电站的下游有两个梯级电站利用本电站的尾水发电，因而为了不致因本站事故检修停机影响下级电站的发电，在厂房的甫端设有一条旁通水道，旁通水道下设有消力池，本站停机时，由旁通水道将水通过尾水隧洞下泄。

图 17-11 首部式地下厂房

首部式地下厂房的特点是不建引水隧洞，而用较长的尾水隧洞，尾水隧洞承压较小或为无压隧洞，压力管道以单元供水方式向水轮机供水，可不设下端阀门，因而可以降低造价。但这种地下厂房靠近水库，需注意处理水库渗水对厂房的影响。由于厂房的交通、出线及通风一般采用竖井，因而水电站水头过大时，采用首部式地下厂房会使厂房埋藏于地下过深，从而增加了交通、出线及通风等洞井的费用，也给施工和运行带来困难。

(2)尾部式地下厂房。尾部式地下厂房见图17-10。这种厂房位于引水系统的尾部，靠近地表，尾水洞短，厂房的交通、出线及通风等辅助洞室的布置及施工运行比较方便，因而采用较多。

(3)中部式地下广房。中部式地下厂房见图17-12当水电站引水系统中部的地质地形条件适宜，对外联系如运输、出线以及施工场地布置方便时，可采用中部式地下厂房。这种电站往往同时具有较长的上游引水道和下游尾水道，当引水道和尾水道均为有压时需要同时建引水调压室及尾水调压室。

图 17-12 中部式地下厂房

图17-12中的电站水头近40.0m,采用首部式布置时地下厂房的埋深过大，而引水系统－尾部2000m 范围的地段内，地面高程较低，不宜布置引水隧洞，所以不采用首部和尾部式地下厂房。该电站引水系统中部的地形和地质条件适于布置地下厂房和便于布置辅助洞井，所以采用了中部式布置方式。该电站尾水洞为无压，交通运输用平洞，通风洞为斜井，而出线则用竖井。

2、坝式水电站地下厂房布置类型

图17-13所示为坝式地下水电站的一种布置型式。该电站的大坝为拱坝，地下厂房位于右岸坝下约90m的山体内，内装3台300MW机组。用三条压力管道从水库向水轮机供水，三条尾水洞将水轮机尾水排向河道，每条尾水洞设一尾水调压井。地下广房洞室长121.5 m、宽25 m、高55 m。该厂房主变及开关站均设子地下，见图12-13（a）和图17-13(b)。铁路经交通平洞进到地下厂房的卸货平台。该电站地卞厂房靠近水库，为减少水库渗水影响厂房，在厂房与水库间的岩体丙设一有排水孔和排水廊道。

图 17-13

采用土石坝的坝式地下水电站，引水系统较长，这时也可采用类似尾部式地下厂房的布置方式。

二、地下厂房的洞室组成

除了主厂房布置在地下洞室内之外，地下厂房还需要开挖各种洞室，以布置机电设备

和作交通运输、出线以及通风的通道。

1、交通运输洞和装配场

交通运输洞是地下厂房的主要对外通道。交通运输洞一般采用平洞，当受地形条件限制，用平洞作交通运输洞有困难时，可采用竖井作交通运输井。运输洞或井的位置与装配场位置直接关连，两者应一起考虑确定。地下厂房的装配场可布置在主厂房一端，还可考虑布置在厂房中间机组段之间，后者除了具有图17-11首部式地下厂房有关说明中所分析的优点外，还有利于主厂房洞室高边墙的稳定。因为装配场段装配场高程以下的岩石可以保留不挖，边墙高度较两边机组段小得多，有助于整个厂房边墙的围岩稳定。

除交通运输洞外，地下厂房至少还应另有一个对外交通的通道，以策安全。

2.地下副厂房

地下厂房中，一部分必须靠近主机的附属设备可集中布置在紧靠主机房的地下副厂房内，其他则可以利用已有洞室分散布置或放在地面副厂房内。为避免增加主洞室的跨度，地下副厂房往往设于主厂房的一端，由于中控室等电气用房最好不与装配场在同一端，地下副厂房往往布置在另一端。机组尺寸不大，围岩稳定性好时，也可将地下副厂房放在主厂房一侧，主副厂房集中布置在同一主洞室内。