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1、1、 水电站厂房的概述（1） 、水电站厂房的类型厂房的形式多种多样，通常按厂房的结构及布置上的特点，可分为地面式（包括河床式、坝后式、岸边式）、地下式（包括地下式、半地下式、窑洞式）、坝内式、坝顶溢流式等，而其中最常见的是坝后式厂房和岸边式厂房。坝后式厂房如东江水电站，岸边式厂房如湖南镇水电站。现借助于它们的情况来阐述厂房的布置及结构，然后对其他型式的厂房就其特点做简单介绍。1. 按引水方式分类（1）引水式厂房。发电用水来自较长的引水道，厂房上游不承受水压力，厂房布置在引水系统末端的河岸上，称为引水式厂房，它通常布置在地面上称为地面式厂房，也称为河岸式厂房。为了减少开挖量，这种厂房的纵轴线通常
2、平行于河道。当有支沟、冲沙沟可以利用时，也可将厂房垂直河道布置，但要注意防止山洪危害问题。引水式地面厂房的水头变化范围很大（十几米到2000多米），可以装置混流式水轮机，也可以装置冲击式水轮机，机组布置有立式和卧式两种，因此厂房结构型式和尺寸变化较大。当河谷狭窄、岸坡陡峻或有人防要求，布置地面厂房有困难时，将厂房建在地下山体内则称为地下式厂房，如图1-1所示。图1-1（2） 坝后式厂房。厂房布置在非溢流坝段后，坝体与厂房之间用永久缝分开，厂房不起挡水作用，发电用水由穿过坝体的高压管道引入厂房，称为坝后式厂房，如图1-2所示。这种厂房独立承受荷载和保持稳定，厂坝连接处允许产生相对变位，因而结构受
3、力明确，压力管道穿过永久缝处伸缩节。坝址河谷较宽，河谷中布置溢流坝外还需布置非溢流坝时，通常采用这种厂房。图1-2有时，河谷狭窄、泄洪量大，又需采用河床泄洪时，为了解决河床内不能同时布置厂房建筑物和泄水建筑物之间的矛盾，可常将厂房布置成以下型式：（1） 溢流式厂房。将厂房布置在溢流坝段下游，厂房顶作为溢洪道，称为溢流式厂房，如图1-3所示。溢流式厂房适用于中、高水头的水电站。坝址河谷狭窄，洪水流量大，河谷支沟布置溢流坝，采用坝后式厂房会引起大量的土石方开挖，这时可采用溢流式厂房。其特点是厂房结构计算复杂，施工质量要求高。浙江新安江水电站厂房是我国第一座溢流式厂房。图1-3（2）（3）（4）（5
4、）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）（20）（21）（22）（2）坝内式厂房。将厂房布置在坝体内空腹，坝顶设溢洪道，称为坝内式厂房，如图1-4所示。河谷狭窄不足以布置坝后式厂房，而坝高足够允许在坝内留出一定大小的空腔布置厂房时，可采用坝内式厂房。江西上犹江水电站厂房是我国第一座坝内式厂房。图1-4（3） 河床式厂房。河床式厂房的型式有好多种，其中最普遍采用的是装置竖轴轴流式机组的河床式厂房，如图1-5所示。现将其特点分述如下：河床式水电站的进水口与主机室练成整体，其横向尺寸较长，沿水流方向可分为进水口段、主厂房段和尾水平台段
5、。在进水处布置拦污栅、检修闸门和工作闸门，在尾水管出口处布置有尾水检修闸门，一般都采用门机启闭，由于河床式厂房的进口宽度和尾水管口宽度都较大，常需设12个中间隔墩以减小闸门和顶板的跨度。轴流式水轮机的尾水管出口扩散段一般都比较长，于是常将副厂房布置在尾水管的顶板上（副厂房内布置有低压开关室），将主变压器布置在尾水平台上，这样发电机向下游出线，经开关室可直接向上引向主变压器，线路很短，布置上也很紧凑。由于河床式水电站还起着挡水作用，在厂房的上游往往设置有较高的挡水墙，上游侧的吊车轨道可直接铺设在挡水墙伸出的带形牛腿上，于是形成厂房构架上游立柱短、下游立柱长的不对称框架。河床式厂房大都采用平顶的钢
6、筋混凝土蜗壳，由于过流量大，厂房尺寸主要由蜗壳控制，调速系统的设备常布置在与发电机出线和低压开关室相反的一侧，以便于机电分侧布置。河床式水电站往往位于河床比较开阔的地段，地质条件一般较差，甚至还可能建在软基础上，由于上游承受着较大的水压力，这使厂房的整体稳定问题比其他厂房更为严重。河床式水电站一般属径流式开发，水库调节性能差，泥沙问题尤为突出，为使汛期洪水携带大量泥沙不会形成厂房前淤积和粗沙对水轮机的磨损，因此厂房必须设置有效的排沙措施。图1-5 2. 按机组主轴布置方式分类（1） 立式机组厂房。水轮发电机主轴呈垂直向布置的厂房称为立式机组厂房。立式机组厂房的高度较大，设备在高度方向可分层布置
7、，厂房较宽敞整齐，平面面积较小，厂房下部结构为大体积混凝土，整体性强，运行、管理方便，振动、噪音小，通风、采光条件好，但厂房结构复杂，造价高。适用于下游水位变幅较大或下游水位较高的情况。如图1-5所示。目前，装设流量较大的反击式水轮机（贯流式除外）的水电站，几乎都采用立式机组厂房。机组尺寸较大的冲击式水轮机，喷嘴数为26个时，水电站也采用立式机组厂房。（2） 卧式机组厂房。水轮机主轴呈水平布置且安装在同一高程地板上的厂房称为卧式机组厂房。卧式机组厂房的高度较小，设备布置紧凑，结构简单，造价低，厂房内大部分机电设备集中布置在发电机层，平面占用面积较大，但设备布置较拥挤，安装、检修、运行不便，噪音
8、、振动较大，散热条件差。中高水头的中小型混流式水轮机发电机组、高水头小型冲击式水轮机发电机组及低水头贯流式机组均采用卧式机组厂房。2、 厂房上部结构的施工（1） 厂房施工特点上部结构和下部结构的施工特点 水电站厂房通常以发电机层为界，分为下部结构和上部结构，如图2-1所示。上部结构由承重构架与不承重的砖墙组成，一般为钢筋混凝土桩、梁、板等结构组成。承重构架多为钢筋混凝土结构，可以现场浇筑或预制安装，如有必要，也可采用钢结构。上部结构的施工方法与一般工业厂房基本相同。下部结构一般为大体积混凝土，主要包括基础板、尾水管、蜗壳、机墩和上下游墙等。其特点是结构尺十大，形状不规则，埋件多，承重的荷载比较
9、复杂，施工技术要求高。 大中型水电站多机组厂房，通常是分期施工安装和分期投入运转，因此，在厂房结构设计和施工进度汁划中，应考虑分期施工的问题。 1)多机组厂房的下部结构，如有条件最好一次建成，仅后期安装机组段的二期混凝土部分，留作以后浇筑。副厂房和辅助设备，应满足分期施工各时期正常运行的需要。中央控制室、副厂房的急需部位，最好一次建成。此外，厂房上部结构也应一次建成。如果后期投入运转的机组段，没有条件在一期修建，也应将需开挖的边坡、危岩处理以及处于水下的基础开挖等，在一期发电前完成，以免后期施工影响运行机组段的安全。 2)后期运行机组段的一期混凝土强度，应满足初期运行阶段的要求，适应初期运行期
10、间各种可能的尾水位情况。否则，需采取措施，加强一期混凝土结构的承载能力。 3)后期的施工通道，最好与初期的运行通道分开，避免穿行于已投入运转的主，副厂房部位。无法避免时，应采取切实可靠的安全措施。（二）厂房形式对施工的影响厂房的布置形式可分为坝后式厂房、河床式厂房、引水式厂房、坝内式厂房、坝后厂房顶溢流式厂房和地下厂房等六种类型，不同形式的厂房对施工有不同的影响。 1河床式厂房 厂房本身也是挡水建筑物。一般因流量较大，水头较低，所以都采用钢筋混凝土蜗壳。虽然尺寸较大，但埋件、安装工作量比钢蜗壳少。这类厂房由于上下游方向尺寸大，因而基础开挖量及高差均较大。为了加快施工进度，需将厂房分段施工，混凝
11、土浇筑运输方案，可与挡水坝(闸)作为一个整体考虑；在厂房的下游侧，一般还另布置浇筑设施，整个枢纽中，厂房的施工难度大，止水设施和二期混凝土施工质量要求较高，工期长，对施工总进度起控制作用。 2坝后式厂房 发电厂房布置在坝下游，厂房不起挡水作用。由于厂坝分开，两者施工的干扰较小；但压力钢管施工与相应坝段馄凝土浇筑的干扰较大。厂房混凝土施工场地布置及运输浇筑方案，可与混凝土坝浇筑结合考虑；也可在厂坝之间和厂房下游侧另行布置。厂房施工对主体工程的工期一般不起控制作用。 3引水式厂房 厂房一般都远离挡水、取水建筑物，因而，引水建筑物的路线长、工程量较大，对施工工期起控制性作用。厂房、引水和挡水建筑物，
12、可以分别设置施工系统，使其施工互不干扰。 4坝内式厂房 坝内式厂房的引水道和尾水道都比较短，同时坝体内留有空腔，可以节省厂房基础大量的开挖量与混凝土工程量，也有利于混凝土的散热，加快坝体冷却。其缺点是钢筋用量较多，施工较困难，封拱要求高现多采用预制拱块吊装)；厂坝同时施工，相互干扰大；机组埋件安装及二期混凝土在厂房封拱后进行，施工条件较差。 5坝后厂房顶溢流式厂房 要求厂房顶部能通过高速水流，厂房和边墙一般为厚而重的钢筋混凝土结构。溢流面 施工要求平滑，模板结构较复杂，施工难度大，工期较长。混凝土的运输浇筑布置与坝后式厂房基本相似。 6地下厂房 地下厂房为地下工程中的大洞室，一般布置较集中，形
13、成各种组合形式的洞室群。施工条件受工程地质和水文地质条件的影响较大，比其它形式的水电站厂房施工均较困难和复杂，对工程进度起控制作用。（三）各类形式厂房的施工河床式厂房上部结构施工图2-1河床式水电站厂房（一） 混凝土结构的浇筑 厂房混凝土结构施工有现场直接浇筑、预制装配及部分现浇、部分预制等形式。浇筑时先浇筑竖向结构，后浇梁、板。1、混凝土柱的浇筑 (1)混凝土的灌注 1)混凝土柱灌注前，柱底基面应先铺51Ocm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆，后再分段分层灌注混凝土。2)凡截面在40cm40cm以内或有交叉箍筋的混凝土柱，应在柱模侧面开口装上斜溜槽来灌注，每段高度不得大于2m，如图2-2。
14、如箍筋妨碍溜槽安装时，可将箍筋一端解开提起，待混凝土浇至窗口的下口时，卸掉斜溜槽，将箍筋重新绑扎好，用模板封口，柱箍箍紧，继续浇上段混凝土。采用斜溜槽下料时，可将其轻轻晃动，加快下料速度。采用溜筒下料时，柱混凝土的灌注高度可不受限制。图2-2 3)当柱高不超过3.5m、截面大于40cm40cm且无交叉钢筋时，混凝土可由柱模顶直接倒入。当柱高超过3.5m时，必须分段灌注混凝土，每段高度不得超过3.5m。 (2)混凝土的振捣 1)混凝土的振捣一般需34人协同操作，其中2人负责下料，1人负责振捣，另1人负责开关振捣器。2)混凝土的振捣尽量使用插入式振捣器。当振捣器的软轴比柱长0.5m1.0m时，待下
15、料至分层厚度后，将振捣器从柱顶伸入混凝土内进行振捣。当用振捣器振捣比较高的柱子时，则应从柱模侧预留的洞口插入，待振捣器找到振捣位置时，再合闸振捣，如图2-3。图2-3 3)振捣时以混凝土不再塌陷，混凝土表面泛浆，柱模外侧模板拼缝均匀微露砂浆为好。也可用木槌轻击柱侧模判定，如声音沉实，则表示混凝土已振实。 2、混凝土墙的浇筑 (1)混凝土的灌注 1)浇筑顺序应先边角后中部，先外墙后隔墙，以保证外部墙体的垂直度。 2)高度在3m以内的外墙和隔墙，混凝土可以从墙顶向模板内卸料，卸料时须在墙顶安装料斗缓冲，以防混凝土发生离析。高度大于3m的任何截面墙体，均应每隔2m开洞口，装斜溜槽进料。 3)墙体上有门窗洞口时，应从两侧同时对称进料，以防将门窗洞口模板挤偏。 4)墙体混凝土浇筑前，应先铺51Ocm与混凝土内成分相同的水泥砂浆。 (2)混凝土的振捣 1)对于截面尺寸较大的墙体，可用插入式振捣器振捣，其方法同柱的振捣。对较窄或钢筋密集的混凝土墙，宜采用在模板外侧悬挂附着式振捣器振捣，其振捣深度约为25cm 。
