高水头下水电站厂房集水井结构设计研究.pdf

城市建筑┃结构•抗震┃URBANISMANDARCHITECTURE┃STRUCTURE•ASEISMATIC高水头下水电站厂房集水井结构设计研究1.2111■周小乾宁华晚宋静莫春霞[摘要]本文通过对地下厂房渗漏及检修集水井设置及结道、蜗壳、转轮室及尾水管内集水，检修排水采用集水井处地下水位在外部排水廊道、排水孔幕等折构计算进行的研究，就集水井结构如何合理布置、节省投廊道集水井型式、廊道为集水井的一部分。蜗壳和减后仍高达30.6m。如采用传统的“日”字形集水资等问题提出了建议。尾水管的积水通过盘型阀排至检修排水廊道通孔至井，侧墙厚度2m，检修集水井和渗漏集水井不能互集水井，然后由安装在集水井内的深井泵抽至下游。为备用。[关键词]集水井地下厂房布置结构当某一机组检修时，应关闭取水口和尾水管出通过在现有集水井的基础上增加一堵隔墙2、口的闸门，然后抽取两闸门之间流道的积水和漏水。厚度40cm、高度约为集水井总高2/3且高于集水井排水系统是水电中比较容易发生事故的部位，一般取一台机组检修，其余机组满负荷运行时的尾报警水位的高度，使其成为“田”字形集水井，使其发生事故将直接威胁水电站的安全运行，应引起水位为积水量计算水位。另外，要考虑取水口闸门得长边侧墙的跨度减少了1/2，承受的最大内力减高度重视。如湖南凤滩水电厂发生过集水井淹没事和尾水管出口闸门漏水量并考虑安全系数后的漏水少了65%以上，从而将侧墙宽度从2m降低为85cm。故，安徽响洪甸、李家峡、黄龙滩、青山殿等水电量来确定总的检修排水量。因隔墙2下端布有联通孔，隔墙两侧荷载大小相同，站也曾出现过水淹厂房的事故，损失很惨重。（2）检修集水井设置方向相反，所以隔墙2两侧所受荷载合力为零，按通常集水井位于厂房高程最低处，因此高水位考虑深井泵应淹没吸水口及叶轮的要求来取停构造配筋。集水井平面和剖面结构详见图1。下集水井侧墙及底板将面临很高的水头。传统的泵水位。检修排水时间一般取4～6h。“日”字形集水井若要承受井内外高水头的作用，渗漏集水井顶板布置深井泵和集水井进人孔，侧墙必须做的很厚，使得石方开挖及混凝土工程量由于机组检修时的尾水位一般都远高于深井泵房高均较大，建造成本较高，且渗漏集水井与检修集水程，故检修集水井应设计成密封结构：集水井进人井分开运行，在发生排水异常情况下不能互为备用。孔上设置有压钢盖板、深井泵泵座、法兰式水位计如贵州省董箐水电站岸边式地面厂房集水井地下水均设计成能承受反向水压力的装置。位高达54.04m，侧墙厚度达到3m；贵州省沙陀水二、结构计算电站坝后式厂房集水井处水头更高达70.6m，侧墙1.荷载组合和计算工况厚度更高达3.5m。这将使得集水井的建设成本较集水井结构的主要荷载：内水压力（由检修集高，且施工难度较大。水井满井时水位决定）；外水压力、浮托力（决定于因此，有必要对集水井的设置及结构设计进行设计尾水位或集水井处地下水位，考虑一定的折减分析研究，以解决现有集水井结构在承受井内外高系数）；混凝土衬砌自重、上部结构下传自重及设备水头的作用时存在的不足。重。一、集水井的设置计算工况有：渗漏和检修集水井均处于放空状1.渗漏集水井态；渗漏集水井正常使用，检修集水井短时间充满图1田字型集水井平面布置图（B-B剖面）（1）厂内总渗漏排水量确定水。另外，通过在检修集水井上的连通管上设有法渗漏排水为排除厂房内机组顶盖漏水、水轮机荷载组合：正常运行情况（结构自重+外水压力、兰，在顶板上方设置平板阀，将法兰与平板阀连接。补气水封漏水、冲洗水、过滤器的污水以及锥管进浮托力）；检修情况（检修集水井满井时的内水压在正常情况下，该阀门为关闭状态，而在出现渗漏人廊道、盘型阀操作廊道、泵房、空压机室、水轮力）。第一种情况为井边墙及底板的最不利组合情集水井故障或多台渗漏集水井排水泵同时运行但水机层、主变室、安装间与交通洞口等各层地面的地况，井底板及边墙的配筋计算由此情况确定。第二位上涨时，开启平板阀，从检修集水井将积水排除。漏水；地下厂房还要排除不能够自流排出的围岩渗种情况中间隔墙及靠机组侧井边墙的最不利情况。当检修集水井来水异常，来水量大于检修排水泵的漏水（中小型电站可将整个地下洞室群排水系统简因侧墙较厚，计算时应考虑剪切变形和节点刚度的流量或检修排水泵因故不能启动时，检修集水井的化为一个等效的大井，用现有的单井流量公式估算影响。水位迅速升高。开启平板阀，经隔墙1上部连通管厂房排水系统的出渗流量；大型电站多通过有限元2.结构计算模型流向渗漏集水井，由渗漏集水井中的深井泵排出。法进行三维渗流场计算分析），通过排水洞汇集至集（1）底板同时，达到报警水位发出信号。这样运行人员就有水井；厂内各层均设有排水沟，通过地漏排至上下底板荷载是指使底板产生弯矩和剪力的那部分充足的时间来采取相应的应急措施，避免事故扩大，游排水总管后至集水井，由安装在集水井内的深井地基反力或地下水浮力，地基反力按直线分布计算。确保了集水井的安全使用性能。泵排至下游；由液位传感器自动控制水泵工作。因此，直接作用于底板上的井内水重和底板自重将四、结语计算出总的渗漏排水量后，还需要考虑留有一与它们所引起的部分地基反力直接抵消，而不使底通过在长边侧墙中部增设隔墙2，将检修集水定余量来确定总的设计渗漏排水量。板产生弯曲内力。只有由井壁作用在底板上的力所井和渗漏集水井分别分隔成两个，可有效减少侧墙（2）渗漏集水井设置引起的地基反力和地下水浮力，才会使底板产生内的跨度，进而减少侧墙承受的内力，减小侧墙的厚考虑深井泵应淹没吸水口及叶轮的要求来取停力。集水井底板承受的荷载有：集水井边墙及中间度。另在隔墙2上设置连通管，在检修与渗漏集水泵水位；考虑厂房安全，最高报警水位应低于与集隔墙自重；落于集水井墙上的柱子所承受的上部结井之间隔墙1上设置连通孔，并在连通管靠检修集水井连通的厂房最低高程（通常为盘型阀操作廊道）构自重、楼板荷载、集水井顶板自重及活荷载；浮水井侧设置法兰。在集水井顶板上设置手动平板阀，并留有一定安全超高；从水泵启动水位到停泵水位托力；地基反力，通常按照双向板进行计算。将法兰与平板阀连接。在正常情况下，检修渗漏和之间的集水井容积为有效容积，有效容积可按汇集（2）隔墙及侧墙排水两个系统分开运行，互不影响。在异常情况下，30～60min的厂内总渗漏排水量确定。先初拟集水高水头下集水井侧墙（隔墙）跨度L/集水井侧打开平板阀，两系统可互为备用，有利于确保水电井平面尺寸，进而确定水泵启动水位。墙（隔墙）高度H一般均小于0.5，应按水平框架站厂房排水系统的安全运行。且能以更薄的侧墙厚渗漏集水井顶板布置深井泵和集水井进人孔，式水池计算。考虑顶板及底板的影响，在距顶板及底度承受更高的水头作用，具有经济合理、运行安全进人孔上设置无压钢盖板。板2L高度范围内按双向板模式计算内力，大于2L等优点。2.检修集水井部分截取单位高度的水平壁带按水平跨计算内力。（作者单位：1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院（1）检修排水量确定三、优化措施有限公司，贵阳550081；2.华北电力大学（北京），水电站厂房机组检修排水，主要是排除引水管以贵州省索风营水电站地下厂房集水井为例，北京102206）059