【摘 要】燈泡貫流機(jī)在大流量、低水頭電站中被廣泛采用；本文對(duì)燈泡貫流機(jī)主機(jī)間的布置方案、要點(diǎn)等進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】燈泡貫流機(jī)；河床式廠房；主機(jī)間布置

0.工程概況

塘頭水電站位于廣東省乳源縣北部與曲江縣交界處附近武水河段上（武水是北江第二大支流，集水面積7097km2，河長(zhǎng)260km），是《廣東省韶關(guān)市武水梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃報(bào)告》規(guī)劃的第五級(jí)梯級(jí)水電站。水庫(kù)正常蓄水位68m，校核洪水位71.87m，總庫(kù)容1526萬(wàn)m3。電站裝機(jī)容量20MW，裝置4臺(tái)燈泡灌流機(jī)組。工程是以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)等綜合利用效益的水利樞紐工程。塘頭水電站為河床式水電站，主要建筑物從右至左依次布置為：右岸接頭土壩、泄水閘、電站廠房、左岸船閘等。

1.主機(jī)間布置

燈泡貫流式電站廠房多為擋水廠房，廠房本身作為樞紐擋水建筑物的一部分。擋水廠房可分為單純擋水廠房和溢流廠房。單純擋水廠房為通常采用的形式，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，廠房四周有足夠高的擋水墻擋水，水庫(kù)上游來(lái)水流量大于發(fā)電用水時(shí)，多余水量由泄水閘棄水。塘頭水電站即為單純擋水廠房，本文針對(duì)廠房主機(jī)間幾處較具討論性的結(jié)構(gòu)布置方案進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。

1.1上游擋水墻

燈泡貫流機(jī)的流道位于水庫(kù)正常蓄水位以下，因此廠房上游在流道大體積混凝土之上需設(shè)置擋水墻來(lái)?yè)跛?。塘頭水電站廠房的上游檢修門與泄水閘檢修門共用一臺(tái)壩頂門機(jī)起吊，這就使上游擋水墻有了2種布置方案，方案一是上游擋水墻布置在上游吊車柱的下方（見圖1），方案二是上游擋水墻布置在壩頂門機(jī)下游軌道的下方（見圖2）。

方案一的優(yōu)點(diǎn)是可有效減少上游吊車柱的長(zhǎng)度；缺點(diǎn)是不能增加廠房主機(jī)間的可利用空間，且壩頂門機(jī)的下游軌道梁結(jié)構(gòu)不能節(jié)省。這是燈泡貫流機(jī)廠房上游擋水墻比較常見的設(shè)計(jì)方案。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是可增加主機(jī)間的可利用空間，且節(jié)省了壩頂門機(jī)的下游軌道梁結(jié)構(gòu)，增加的空間可利用來(lái)方調(diào)速器跟透平油罐；缺點(diǎn)是加長(zhǎng)了主機(jī)間上游排架柱的長(zhǎng)度，且增加的空間不在吊車的起吊范圍之內(nèi)，造成調(diào)速器跟透平油罐的安裝較為困難。

1.2起吊設(shè)備

塘頭水電站主廠房的起吊設(shè)備根據(jù)樞紐的布置考慮了2個(gè)方案。

方案一：傳統(tǒng)的橋機(jī)方案（見圖1），安裝場(chǎng)和主機(jī)間運(yùn)行層錯(cuò)層布置，優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組設(shè)備進(jìn)廠、安裝及檢修均很簡(jiǎn)單方便，缺點(diǎn)是吊車柱、吊車梁施工占用工期較多，而改用鋼制的吊車柱、吊車梁則增加的投資較大。

方案二：小門機(jī)方案（見圖2），由于小門機(jī)方案的門機(jī)軌道布置在主機(jī)間的運(yùn)行層，門機(jī)不能走到錯(cuò)層布置的安裝場(chǎng)，故小門機(jī)方案把運(yùn)行層的發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)吊物孔設(shè)承重鋼蓋板兼作安裝場(chǎng)使用，不再設(shè)置獨(dú)立的安裝間。小門機(jī)方案的優(yōu)點(diǎn)是不用施工吊車柱，節(jié)省了工期，且不設(shè)獨(dú)立安裝間節(jié)省了投資；缺點(diǎn)是相比同跨度的橋機(jī)有效起吊范圍縮小，起吊設(shè)備投資增加，主廠房跨度增大，運(yùn)行層不能擺放機(jī)電設(shè)備，且對(duì)設(shè)備安裝及運(yùn)行維護(hù)不利。

1.3管道層

管道層位于主機(jī)間運(yùn)行層下方，也稱運(yùn)行下層，用于布置發(fā)電機(jī)吊物孔、進(jìn)人孔、水輪機(jī)吊物孔引出的水管、油管以及電纜、母線等管線。塘頭水電站主機(jī)間的管道層考慮了3個(gè)布置方案。

方案一：板梁架空層方案（見圖1），就是運(yùn)行層設(shè)置在板梁架空層上面，下面的架空層作為管道層布置。架空層方案的優(yōu)點(diǎn)是混凝土工程量相對(duì)較省，管道層空間較大，管道和電纜的布置、安裝較為方便、簡(jiǎn)單，方便主廠房和副廠房的交通連接；缺點(diǎn)是板梁承受較重荷載時(shí)采用板梁結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟(jì)，故本方案的運(yùn)行層不推薦作為安裝場(chǎng)使用，也不宜布置小門機(jī)作為起吊設(shè)備。

方案二：廊道方案（見圖2），加厚流道上部的混凝土厚度，在運(yùn)行層下方布置廊道。廊道方案的優(yōu)點(diǎn)是上部的運(yùn)行層可承受較重荷載兼作安裝場(chǎng)使用，且可布置小門機(jī)方案的門機(jī)軌道；缺點(diǎn)是混凝土工程量增加較多。

方案三：電纜溝方案，稍為加厚流道上部的混凝土厚度，在運(yùn)行層上設(shè)置走水管、油管以及母線、電纜的電纜溝。電纜溝方案的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行層也可承受較重荷載并兼作安裝場(chǎng)使用，且相對(duì)廊道方案增加的混凝土量不多；缺點(diǎn)是管路安裝維護(hù)不太方便，電纜溝需設(shè)蓋板，也很難布置小門機(jī)方案的門機(jī)軌道。

1.4副廠房

燈泡貫流機(jī)的流道較長(zhǎng)，通常把副廠房就近緊貼主廠房下游布置，這樣使發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)與副廠房之間的母線、電纜以及油水管路距離最短，節(jié)省投資。塘頭水電站的副廠房也是如此布置，并考慮了2種副廠房布置方案。

方案一：?jiǎn)闻鸥睆S房方案（見圖1），副廠房緊貼主廠房下游吊車柱布置，副廠房各層的過道走廊設(shè)在副廠房的下游側(cè)，為懸臂式結(jié)構(gòu)的開放外走廊，副廠房和下游擋水墻之間設(shè)有一個(gè)露天的天井。本方案的優(yōu)點(diǎn)是副廠房的通風(fēng)、采光良好，不需要加裝風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)換氣，日照充足的白天也不需要電氣輔助照明；缺點(diǎn)是空間利用不夠充分，天井積水需加裝抽水泵抽排或引到集水井抽排。

方案二：雙排副廠房方案（見圖2），副廠房布滿主廠房與下游擋水墻流道頂板之上的空間，副廠房分2排布置，走廊為設(shè)在2排副廠房之間的封閉式內(nèi)走廊。本方案的優(yōu)點(diǎn)是充分利用了空間，無(wú)天井進(jìn)水外排的問題；缺點(diǎn)是副廠房的通風(fēng)、采光較差，需采取加裝風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備來(lái)給各層副廠房通風(fēng)換氣，下層副廠房即使白天也要開燈照明，辦公條件較為惡劣。

1.5下游擋水墻

河床式廠房的上下游洪水位通常相差很小，而廠房的正常滿發(fā)水位則遠(yuǎn)低于下游洪水位，下游擋水墻要求高于下游洪水位，尾水檢修平臺(tái)要求高于廠房滿發(fā)水位，這就使緊貼在一起形成整體的下游擋水墻、尾水閘墩以及墩頂尾水檢修平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案有了不同的方案選擇，本工程考慮了以下2種布置方案。

方案一：高尾水閘墩方案（見圖1），尾水閘墩與下游擋水墻同高，均高于下游校核洪水位，在尾水閘墩墩頂設(shè)置尾水檢修平臺(tái)。每臺(tái)機(jī)的下游擋水墻兩端固支在尾水閘墩上擋下游洪水，這種設(shè)計(jì)是大部分河床式廠房下游擋水墻采用的方案，優(yōu)點(diǎn)是受力結(jié)構(gòu)良好，可有效降低下游擋水墻的厚度及配筋，尾水平臺(tái)的對(duì)外交通良好，洪水期尾水閘門檢修不受影響；缺點(diǎn)是通常尾水閘墩厚度較大，高尾水閘墩增加的混凝土工程量較多，且尾水啟閉排架也較高，需布置專門的樓梯連通尾水啟閉機(jī)房。

方案二：低尾水閘墩方案（見圖2），下游擋水墻高度不變，尾水閘墩及墩頂?shù)奈菜畽z修平臺(tái)僅高于滿發(fā)正常尾水位。這樣下游擋水墻就變成了懸臂結(jié)構(gòu)，為了滿足阻擋下游洪水的要求，下游擋水墻就需要加厚墻體或在擋墻上下游設(shè)肋板等結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。擋水墻保持懸臂結(jié)構(gòu)不變，僅加厚墻體的方式在結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定方面不太好，且經(jīng)濟(jì)上不太劃算，而擋水墻上游側(cè)加肋板則會(huì)降低副廠房空間利用率，影響機(jī)電設(shè)備布置，因此選擇了在擋水墻下游側(cè)加肋板的方案。本方案的優(yōu)點(diǎn)是可有效降低尾水閘墩、尾水啟閉機(jī)排架的高度，減少工程量，節(jié)省工期以及投資；缺點(diǎn)是尾水檢修平臺(tái)需設(shè)樓梯或爬梯上下，洪水期不能檢修尾水閘門。

2.小結(jié)

本文對(duì)燈泡貫流機(jī)廠房主機(jī)間的幾處較具討論性的結(jié)構(gòu)布置方案進(jìn)行簡(jiǎn)單探討，各個(gè)布置方案都各具優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員宜根據(jù)工程的實(shí)際情況靈活布置。

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