1FJD35050FJD水利水電工程技術(shù)設(shè)計(jì)階段河床式廠房設(shè)計(jì)大綱范本水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)1996年3月2水電站技術(shù)設(shè)計(jì)階段河床式廠房設(shè)計(jì)大綱主編單位主編單位總工程師參編單位主要編寫人員軟件開發(fā)單位軟件編寫人員勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院年月3目次1引言42設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范43基本資料54廠房樞紐布置75廠房內(nèi)部布置86廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算97廠房基礎(chǔ)處理138廠房主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)139構(gòu)造設(shè)計(jì)1310觀測(cè)設(shè)計(jì)1411技術(shù)專題研究1512工程量計(jì)算1513應(yīng)提供的設(shè)計(jì)成果1541引言工程位于,壩址控制流域面積KM2,是以為主,兼有等綜合利用工程。電站裝機(jī)容量MW,年發(fā)電量MWH。裝機(jī)臺(tái),單機(jī)容量MW,單機(jī)引用流量M3/S。本工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告于年月審查通過。2設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范21有關(guān)本工程的文件1工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告2工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告審批文件3工程技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)書。22主要設(shè)計(jì)規(guī)范1SDJ1278水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)山區(qū)、丘陵區(qū)部分試行及補(bǔ)充規(guī)定2GB5020194防洪標(biāo)準(zhǔn)3SDJ27890水利水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范4SL7495水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范5SDJ1078水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范試行6SDJ2178混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范試行及補(bǔ)充規(guī)定7SD30388水電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范試行8SD33589水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范試行9SDJ17385水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范試行10SDJ2078水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范試行。53基本資料31工程等級(jí)和建筑物級(jí)別本工程為等工程電站廠房為級(jí)建筑物。32水位與流量上游正常蓄水位M設(shè)計(jì)洪水位M死水位M校核洪水位M。下游正常尾水位M校核洪水尾水位M最低尾水位M檢修尾水位M。設(shè)計(jì)洪水尾水位M下游水位流量關(guān)系曲線。33氣象資料1風(fēng)速、風(fēng)向多年平均最大風(fēng)速M(fèi)/S最大風(fēng)速M(fèi)/S主要風(fēng)向。2氣溫多年平均溫度極端最低溫度極端最高溫度多年月平均氣溫,見表1。表1多年月平均氣溫表單位月份123456789101112平均3廠區(qū)暴雨強(qiáng)度MM/MIN。34泥沙資料壩前淤沙高程為M淤沙容重KN/M3淤沙內(nèi)摩擦角。35基巖物理力學(xué)指標(biāo)6351混凝土與基巖面的抗剪斷參數(shù)1新鮮基巖F,CKPA2微風(fēng)化基巖F,CKPA3弱風(fēng)化基巖F,CKPA4混凝土與基巖間摩擦系數(shù)F。352軟弱夾層、結(jié)構(gòu)面間抗剪斷參數(shù)F,CKPA。353基巖極限抗壓強(qiáng)度新鮮基巖KPA微風(fēng)化巖石KPA弱化巖石KPA。354各類巖石的變形模量KPA彈性模量KPA泊松比。36地震烈度地震基本烈度為度地震設(shè)計(jì)烈度為度。37機(jī)電設(shè)備參見壩后式廠房設(shè)計(jì)大綱范本,范本分類號(hào)FJD35020371水輪機(jī)1水輪機(jī)主要參數(shù)2尾水管、蝸殼單線圖3水輪機(jī)各部件重量和裝配圖。372發(fā)電機(jī)1發(fā)電機(jī)主要尺寸2發(fā)電機(jī)各部件重量和裝配圖。373起重機(jī)1廠內(nèi)起重機(jī)輪距、輪壓及外形尺寸2尾水閘門啟閉機(jī)輪距、輪壓及外形尺寸3進(jìn)水口閘門啟閉機(jī)輪距、輪壓及外形尺寸。7374主變壓器主變壓器外形尺寸、重量、輪壓、運(yùn)輸軌距等。4廠區(qū)樞紐布置41廠區(qū)位置選擇河床式電站廠房位置的選擇,一般應(yīng)考慮如下幾方面1地形、地質(zhì)條件2泄水建筑物位置及對(duì)廠房的影響3船閘位置及與廠房相對(duì)位置的關(guān)系4對(duì)外交通及輸變電線路方向5施工導(dǎo)流和分期施工的因素。42主變與開關(guān)站布置提示1河床式電站高壓側(cè)出線一般在下游側(cè),主變?cè)O(shè)置在尾水平臺(tái)上或廠房一側(cè),開關(guān)站宜布置在廠房一側(cè)的岸邊山坡上。2開關(guān)站的位置應(yīng)考慮泄洪時(shí)水霧的影響。43防沙、排沙設(shè)計(jì)431攔沙堰設(shè)計(jì)提示根據(jù)地形、地質(zhì)、水流流態(tài)確定攔沙堰形式、高程和位置。應(yīng)做整體模型試驗(yàn)確定。432排沙措施1排沙型式選擇提示河床式電站排沙形式主要有兩種1排沙底孔如葛洲壩、天橋電站等2排沙廊道如大化、八盤峽電站等。2排沙孔高程和尺寸的確定提示排沙孔高程一般比進(jìn)水口高程低310M。排沙孔數(shù)量和尺寸由排沙泄量與發(fā)電引用流量之比確定,可根據(jù)河流泥沙含量、粒徑、水流流態(tài)等條件選擇。44防冰、排冰設(shè)計(jì)提示1根據(jù)冰情和氣溫條件選擇破冰方案、導(dǎo)冰和排冰措施2破冰方法人工或機(jī)械導(dǎo)冰措施導(dǎo)冰筏或?qū)П鶋?3排冰方法人工,或水力,或機(jī)械。45尾水渠設(shè)計(jì)根據(jù)地形地質(zhì)條件、河道流向、泄洪影響、泥沙等情況,確定尾水渠底坡、導(dǎo)墻高程和長度,進(jìn)行導(dǎo)墻穩(wěn)定計(jì)算和護(hù)岸形式設(shè)計(jì)。46廠區(qū)防洪和排水設(shè)計(jì)461廠區(qū)防洪防洪標(biāo)準(zhǔn)及防洪措施選擇提示1防洪標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)GB5020194確定2廠房防洪措施一般有尾水平臺(tái)擋水、廠房下游墻擋水、進(jìn)廠大門設(shè)防洪門、抬高安裝間高程、全封閉廠房等。462廠區(qū)排水進(jìn)行排水量計(jì)算、排水溝及排水泵房的布置。47進(jìn)廠交通確定進(jìn)廠交通方式、高程、縱坡。提示進(jìn)廠交通采取公路或鐵路,其高程應(yīng)結(jié)合廠房防洪措施、廠房布置綜合考慮。對(duì)下游水位高的河流,大件垂直運(yùn)輸時(shí),應(yīng)設(shè)置吊物孔。大件通過壩廠頂運(yùn)輸時(shí),壩廠頂寬應(yīng)滿足尺寸要求。鐵路縱坡不宜大于2公路坡度一般不宜大于8,特殊情況不宜大于12。5廠房內(nèi)部布置51主廠房尺寸和高程的確定提示在初設(shè)階段廠房布置的基礎(chǔ)上,根據(jù)補(bǔ)充的地質(zhì)資料和最終的模型試驗(yàn)結(jié)論,以及廠家提供的最終資料,調(diào)整修改廠房布置。52進(jìn)水口布置521進(jìn)水口高程滿足最低水位運(yùn)行時(shí),流道頂部有一定的淹沒水深HKHKCVD1/21式中C系數(shù)一般取05507V工作閘門處流速一般取1525M/S,M/S9D工作閘門處孔口高度,M。522布置型式選擇1攔污柵形式和尺寸提示1過柵流速控制在08M/S左右。2攔污柵的布置與污物多少、污物來源及清污設(shè)備有關(guān)。2工作門孔口尺寸3檢修門孔口尺寸4啟閉設(shè)備布置5壩頂公路寬度、相對(duì)布置。提示河床式電站水頭較低,進(jìn)水口布置應(yīng)盡量減少水頭損失,水流順暢,防止渦流,并滿足排沙要求。53廠房內(nèi)部布置提示根據(jù)機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu)、建筑、暖通等專業(yè)布置要求,重新調(diào)整廠房內(nèi)部布置,繪制廠房布置圖。54地下輪廊設(shè)計(jì)河床式廠房地下輪廊線應(yīng)根據(jù)以下幾方面因素確定1廠房機(jī)電設(shè)備的布置2帷幕灌漿、排水廊道的布置3廠房穩(wěn)定及基底應(yīng)力的要求4廠房進(jìn)水口底板、尾水管底板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度5廠房基礎(chǔ)工程地質(zhì)情況。6廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算61計(jì)算原則和假定1一般按廠房基礎(chǔ)面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。當(dāng)廠房基礎(chǔ)的巖層存在不利于廠房整體穩(wěn)定的軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí),還應(yīng)進(jìn)行廠房深層抗滑穩(wěn)定性計(jì)算2應(yīng)分別對(duì)中間機(jī)組段、邊機(jī)組段和安裝間段進(jìn)行計(jì)算,有側(cè)向壓力作用時(shí),應(yīng)進(jìn)行雙向水壓力作用下的整體穩(wěn)定分析和地基應(yīng)力計(jì)算3廠房整體抗滑安全系數(shù)10基本組合抗剪K11,抗剪斷K30特殊組合抗剪K10105抗剪斷K2325。4廠房抗浮安全系數(shù)K115廠房地基應(yīng)力最大垂直壓應(yīng)力不得超過地基允許應(yīng)力,最小垂直壓應(yīng)力不得小于零,地震情況下拉應(yīng)力不得超過10N/CM26基礎(chǔ)面計(jì)算截面積取廠房平面投影面積。62荷載及組合621荷載計(jì)算1揚(yáng)壓力作用于廠房底面的揚(yáng)壓力,可能有圖1所示的4種情況,本工程采取第種情況。2地震慣性力水平地震慣性力分布系數(shù)1如圖2所示。H1為廠房水下部分高,H2為廠房水平部分高。3波浪壓力波浪高2H2H00208V5/4D1/3波浪長2L2L102H式中V風(fēng)速,M/S圖1揚(yáng)壓力計(jì)算圖H1上游水深H2下游水深H上下游水位差帷幕中心線1、2揚(yáng)壓力折減系數(shù)排水孔線圖2H1廠房水下部分高度H2廠房水上部分高度11D吹程,KM。4泥沙壓力泥沙容重KN/M3泥沙水下內(nèi)摩擦角。5土壓力填土高程M填土干容重KN/M3,飽和容重KN/M3填土內(nèi)摩擦角。622荷載組合,見表2表2河床式廠房荷載組合荷載組合計(jì)算情況上下游水位結(jié)構(gòu)自重永久設(shè)備重水重回填土重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力泥沙壓力土壓力地震力基本正常運(yùn)行上游正常蓄水位下游最低水位組合上游設(shè)計(jì)洪水位下游設(shè)計(jì)洪水位特機(jī)組檢修上游正常蓄水位下游檢修水位殊機(jī)組未安裝上游正常蓄水位下游相應(yīng)水位組非常運(yùn)行上游校核洪水位下游校核洪水位合地震情況上游正常蓄水位下游最低水位提示1機(jī)組檢修時(shí),考慮最不利情況,蝸殼、尾水管均無水2機(jī)組未安裝時(shí),二期混凝土、永久設(shè)備重量不計(jì),只計(jì)彎管段、擴(kuò)散段水重。63計(jì)算公式631抗剪強(qiáng)度安全系數(shù)4PWFK632抗剪斷強(qiáng)度安全系數(shù)5FCA12式中W總豎向力P總水平力F滑動(dòng)面的抗剪摩擦系數(shù)F滑動(dòng)面的抗剪斷摩擦系數(shù)C滑動(dòng)面抗剪斷凝聚力A基礎(chǔ)面受壓部分的計(jì)算截面積,M2。633抗浮安全系數(shù)6KWUF1式中W1機(jī)組段的全部重量U作用于機(jī)組段的揚(yáng)壓力總和。634廠房地基面上的垂直應(yīng)力計(jì)算公式7ULAMXYJX8RWXY9DLAJX10RMXY式中W作用于機(jī)組段上全部荷載包括或不包括揚(yáng)壓力,在計(jì)算截面上法向分力的總和,KNMX、MY分別為作用于機(jī)組段上全部荷載包括或不包括揚(yáng)壓力對(duì)計(jì)算截面形心軸X、Y的力矩總和,KNMX、Y分別為計(jì)算截面上計(jì)算點(diǎn)至形心軸X、Y的距離,MJX、JY分別為計(jì)算截面對(duì)形心軸X、Y的慣性矩,M4A基礎(chǔ)面受壓部分的計(jì)算截面積,M2。13提示1對(duì)巖石地基若存在軟弱層面,需核算深層沿可能組合滑動(dòng)面滑動(dòng)的抗滑穩(wěn)定性。2對(duì)非巖石地基,除應(yīng)滿足地基承載力、穩(wěn)定要求外,尚需進(jìn)行地基變形計(jì)算。廠房地基容許沉降量和沉降差,應(yīng)以保證廠房結(jié)構(gòu)安全和不影響廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備備的正常運(yùn)用為原則,根據(jù)工程具體情況研究確定。7廠房基礎(chǔ)處理71廠房基礎(chǔ)開挖提示廠房基礎(chǔ)開挖應(yīng)根據(jù)廠房布置、抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力要求、地形、地質(zhì)條件以及基礎(chǔ)處理措施綜合確定。72廠房基礎(chǔ)防滲與排水提示確定防滲標(biāo)準(zhǔn)、灌漿深度、范圍、孔數(shù)、排數(shù)等參數(shù)。確定排水措施、排水孔間距、深度等。73廠房基礎(chǔ)特殊處理措施提示視實(shí)際情況選擇,如局部挖除、固結(jié)灌漿、混凝土塞、錨筋、錨栓等。1對(duì)巖溶地基,應(yīng)進(jìn)行專門處理2對(duì)非巖石地基,視具體情況,選擇地基處理方案。8廠房主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提示1河床式電站廠房底板、進(jìn)水口、尾水管、蝸殼、機(jī)墩、樓板、排架、吊車梁、胸墻、尾水閘墩等主要結(jié)構(gòu),可根據(jù)工程實(shí)際情況,簡化為平面問題進(jìn)行計(jì)算。必要時(shí),可按空間結(jié)構(gòu)有限元進(jìn)行分析。2各個(gè)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可參閱各構(gòu)件單項(xiàng)設(shè)計(jì)大綱范本。9構(gòu)造設(shè)計(jì)91永久變形縫提示機(jī)組段分縫,一般2030M,大型電站一機(jī)一縫,中小型電站可兩機(jī)一縫或三機(jī)一縫。92止水設(shè)計(jì)提示河床式電站廠房止水型式有兩種一是封閉式,即上、下游止水片插到基巖內(nèi)二是開敞式,允許蝸殼尾水管外側(cè)縫中有水壓,以改善蝸殼尾水管受力條件。93混凝土分層分塊及標(biāo)號(hào)14提示廠房分層分塊根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)型式和尺寸,施工進(jìn)度,溫控措施及澆筑能力等情況確定。表3廠房結(jié)構(gòu)各部位混凝土標(biāo)號(hào)結(jié)構(gòu)部位標(biāo)號(hào)28天齡期抗凍抗?jié)B進(jìn)水口、尾水管、蝸殼進(jìn)口閘墩、尾水閘墩上、下游胸墻機(jī)墩、風(fēng)罩、發(fā)電機(jī)層樓板排架柱吊車梁壩頂公路橋、機(jī)架橋10觀測(cè)設(shè)計(jì)101外部變形觀測(cè)1水平位移觀測(cè)提示水平位移觀測(cè)一般采用引張線或視準(zhǔn)線法觀測(cè),觀測(cè)部位一般放在壩頂和基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)。2垂直位移觀測(cè)提示垂直位移觀測(cè)即沉降觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)一般布置在壩頂、尾水平臺(tái)和基礎(chǔ)廊道底板上,一般采用精密水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)網(wǎng)路。3變形縫觀測(cè)提示在廊道、豎井或樓梯井中穿過變形縫的部位,放置機(jī)械式測(cè)縫設(shè)備,如差動(dòng)式電阻測(cè)縫計(jì)。102內(nèi)部觀測(cè)1基巖變形觀測(cè)提示根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)置基巖垂直變形觀測(cè)和夾層錯(cuò)動(dòng)觀測(cè),與外部觀測(cè)成果相互補(bǔ)充。2基礎(chǔ)揚(yáng)壓力觀測(cè)提示揚(yáng)壓力觀測(cè)順河流方向選取幾個(gè)斷面進(jìn)行,設(shè)置測(cè)壓管或滲壓計(jì),一個(gè)斷面布置56個(gè)測(cè)點(diǎn)。若有軟弱夾層時(shí),一般在夾層處,還需設(shè)置揚(yáng)壓力觀測(cè)點(diǎn)。3鋼筋應(yīng)力觀測(cè)一般在進(jìn)水口、蝸殼、尾水管等部位設(shè)置鋼筋計(jì)和應(yīng)力計(jì)。4溫度觀測(cè)配合鋼筋計(jì)以求溫度變化與鋼筋應(yīng)力的關(guān)系,一般與鋼筋計(jì)埋設(shè)部位相同。5其他觀測(cè)如振動(dòng)觀測(cè)、混凝土應(yīng)變觀測(cè)、邊坡穩(wěn)定觀測(cè)等視實(shí)際需要選擇。1511技術(shù)專題研究提示視工程重要性和必要性選擇專題深入研究,如廠房深層抗滑