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二滩水电站尾水调压室排水系统设计及高强透水软管的应用

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/4 17:48:34   

  所属频道:  水力发电    关键词:  水电站 调压室 水电

二滩水电站尾水调压室
排水系统设计及高强透水软管的应用

周跃年王平

(国家电力公司成都勘测设计研究院,四川成都610072)

摘要:介绍了二滩水电站尾水调压室网状排水系统的设计及高强透水软管的应用,其成功之处值得同类工程借鉴。

关键词:尾水调压室网状排水系统高强透水软管

1前言

二滩水电站尾水调压室与地下厂房、主变压器室共同组成地下厂房系统“三大洞室”,其布置见图1。尾水调压室与主变压器室之间的岩柱厚度为30m。尾水调压室的形式采用简单长廊式,由厚度为17.2m的岩柱分隔为1号和2号调压室,其中1号调压室的结构尺寸为101.5m×19.8m×59.8m(长×宽×高),最高与最低涌浪高程分别为1040.38m和1002.85m;2号调压室的结构尺寸为101.5m×19.8m×68.8m(长×宽×高),最高与最低涌浪高程分别为1039.56m和1009.65m。由于调压室洞室尺寸大,边墙高,室内水位在电站负荷变化时的波动幅度很大,因此,尽量减小调压室的内水向外渗入围岩,或使渗漏水尽快有效地排除,以保证衬砌结构及洞室的稳定尤为重要。

为解决这一难题,在调压室边壁及底板设计中,采用了一套高透水性的网状排水系统,详述如下。


2排水系统设计

2.1排水系统的布置

考虑到尾水调压室规模巨大,室内渗入到围岩中的水若不能及时排除,一方面对调压室边墙及围岩稳定极为不利;另一方面,因调压室与主变室间岩柱厚度较薄,这部分水也将危及主变室的运行安全。

为保证排水顺畅,设计上对排水系统采用网状布置。具体方法为:将排水软管分排、分行,贴岩面固定在调压室洞壁一定的位置和底板上,埋设在混凝土衬砌和岩壁之间,各分支交叉部位相互连通,使之纵横交错,形成网格。两室间的岩柱中设置3根排水管,将1、2号调压室的排水系统连成一体。在2号调压室上游边墙与厂房2号排水廊道间埋设两根坡度倾向廊道的总排水管,并在总排水管末端设调节阀用以控制渗出水流量。这样,调压室排水软管中的水便可通过总排水管顺利地由2号排水廊道排出。

这种网状排水系统布置方式具有突出的优点:(1)施工方便。只需简单架立固定即可;(2)排水效果好。既使施工中的混凝土浆液及水中的一些杂质等堵塞部分排水管,也不会造成排水系统整体失效。

2.2渗漏量估算及排水管设计参数的确定

渗漏量根据达西公式估算,并根据工程类比经验确定。达西公式如下:


式中Q——渗透流量;K——渗透系数;J——水力坡度;A——渗透面积。

由此确定出总渗漏流量约为10L/s,从而确定1、2号调压室边墙上排水管的布置参数为:横向排水管自上而下布置,起始高程为1015.80m,1号调压室为4排,2号调压室为3排,排距为6m;在竖向布置上,1号调压室采用6条,2号调压室采用7条,间距为9~12m。底板内沿纵轴线布置1条,并相隔一定距离布置数条垂直于轴线的排水管,与边墙竖向排水管联通,排水管内径均为φ100,两调压室的连通管和总排水管内径为φ110mm,见图2、图3。



3排水软管材料特性

传统的类似排水系统采用立模进行混凝土浇注成型的施工方法,由于二滩电站尾水调压室的规模巨大,老式的施工方法、施工工艺复杂,运行中也难以达到管体结构使用年限长、排水畅通的效果。因此,设计上采用了新型的软式高强透水管,从而弥补了传统排水管的不足,它具有极佳的透水过滤性和坚固耐用及施工简易可靠等优点。


排水管材料采用φ100高强软式透水管,其结构见图4。由于这种软式排水管采用了高强力弹簧钢线的螺旋状补强体构造,能把外荷载均匀分布于管壁的四周,适应变形的能力较强,其抗拉、抗压性能均较好,且软管的中层及最外层材料分别采用了高强力特多龙纱制成,其透水及过滤性能特优,并可达到全面透水。此外,软式透水管构造系用特多龙纱及经磷酸防锈处理并外覆PVC的钢线,通过对水质与土质中的有机或无机化学成分进行的耐酸碱试验结果表明,它的耐酸碱性能也很强。软式透水管主要性能指标及试验结果见表1、表2、表3。

4排水系统实际运行情况

水库蓄水及电站投入运行后,地下厂房洞室群围岩的水文地质条件会随之发生变化,为了监测围岩由此引起的变形对调压室结构稳定性所产生的影响,在调压室内布置了多点位移计与3支渗压计,用以监测调压室内外水渗透压力及围岩表面变形位移增量。渗压监测成果见表4。

监测数据表明,水库下闸蓄水后,随着库水位的上升,5号、6号机组相继投入运行,尾水调压室的内外渗水压力都很小,正负最大压力仅为16.89kPa和5.71kPa,调压室排水系统排放量平均达约9L/s;调压室边墙结构各部位围岩表面变形多以收敛变形为主,变形值小于±0.60mm,属于正常范围,均未对调压室结构的稳定产生明显的影响。初期运行表明,尾水调压室排水系统排水效果良好,对保证电站的正常安全运行起到了非常重要的作用。

5结语

网状排水系统及软式高强透水软管新型材料在二滩水电站尾水调压室中的成功运用,是大型水电站地下建筑物排水设计的一种新尝试,通过几年的运行表明,整个排水系统的设计取得了成功。其设计经验和成果对其它相关工程具有一定的参考价值。

来源:中国电力资料网
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