一种布置在坚硬岩体内的水电站地下厂房的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水电站地下厂房设计领域，尤其是涉及一种布置在坚硬岩体内的水电站地下厂房。
【背景技术】
[0002]在水利水电工程、地下储库工程等领域，均涉及地下洞室群的合理布置设计问题。特别是我国西部、南部地区的水电站地下厂房，其洞室群规模较大，往往处于高山峡谷地区，具有地应力高、地质条件复杂等特点，从而使大型地下洞室群围岩的稳定和安全问题变得十分突出。
[0003]近几年来岩石力学领域相关专家及地下工程建设者越来越清楚的意识到，岩石基本强度、地应力、围岩结构面发育特征、支护强度是决定地下工程围岩稳定的关键性因素。通过合理的布置设计，并采取合理的开挖和支护措施后，能较好的解决大型地下洞室群围岩的稳定和安全问题，特别是高地应力环境大型地下洞室群围岩的稳定和安全问题。
[0004]具体的设计规范可以参照:《水电站厂房设计规范》SL266 一 2014。
[0005]但是，按照上述规范进行地下厂房的设计，存在以下问题:在可用于布置地下厂房岩体厚度有限的情况下，地下厂房洞室纵轴线方向和位置的可调整范围不大，如按一般要求进行洞室布置，在地下厂房洞室无法布置在岩体完整的岩体内，水电站则无法采用地下式。只能通过采取一定的技术措施突破规范对主洞室的纵轴线走向、洞室顶部以上的岩体厚度的限制。
[0006]在地下洞室中，梁构件需要较大的截面抗弯刚度、抗弯和抗剪承载力来抵抗较大的竖向载荷。通常做法是通过增加梁的截面积来提高承载力，但如果一味的扩大钢筋混凝土构件的截面尺寸，会影响到使用空间，且混凝土自重有可能将梁压溃，同时大体积混凝土的施工难度也很大。
[0007]水电站地下防长通常建于山体内，因此埋深大、环境潮湿，为保证厂房内运行环境，对其通风系统要求较高。通风系统通常安装于厂房吊顶的上方，因此为了满足通风设备的安装检修及开孔埋管等要求，厂房的吊顶结构非常关键；同时，吊顶还需要满足厂房的使用要求，即保温隔热、防渗、防腐蚀等。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种布置在坚硬岩体内的水电站地下厂房，在岩体厚度有限的情况下，实现了地下厂房的布置。
[0009]本实用新型提供的一种布置在坚硬岩体内的水电站地下厂房，包括:主机洞、主变尾闸洞、尾水支洞及尾水主洞；
[0010]所述主机洞与主变尾闸洞平行布置，且主机洞与主变尾闸洞的轴线方向与坚硬岩体的走向相同；主机洞通过四条平行的甬道与主变尾闸洞连通；
[0011]所述主变尾闸洞通过四条平行的尾水支洞与尾水主洞连通；
[0012]所述主机洞包括:
[0013]立柱；
[0014]立柱顶部由横梁组成的圈梁；
[0015]圈梁相对两侧的横梁之间设置有一组拱梁。
[0016]进一步的，所述坚硬岩体为BQ值大于550的岩体，包括:花岗岩、正长岩、闪长岩、
辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩。
[0017]进一步的，所述主机洞及主变尾闸洞的埋深为主机洞洞跨0.87倍。
[0018]进一步的，所述主机洞与主变尾闸洞之间、各尾水支洞之间的岩体厚度为主机洞洞跨的1.0倍。
[0019]进一步的，所述主机洞及主变尾闸洞轴线与地应力方向的夹角为不小于50°。
[0020]进一步的，所述拱梁包括:
[0021]两根以上的平行钢管作为拱梁的弦杆；
[0022]连接各弦杆的多根斜腹杆；
[0023]将弦杆和斜腹杆包围的构成矩形截面的箍筋及连接各箍筋的纵筋；
[0024]浇注在箍筋及纵筋范围内的外围混凝土。
[0025]进一步的，还包括:设置在拱梁上方，覆盖整个主洞室顶部的拱板；所述拱板与拱梁的弧形相适应；拱板通过拱梁及拱梁两侧的横梁支撑。
[0026]进一步的，在所述相邻拱梁之间的拱板上设置多根与拱梁垂直的肋梁，并在肋梁与拱梁相交的位置设置连接拱梁与拱板的支撑块。
[0027]进一步的，所述拱板上设置有连通其上部空间和下部空间的进风口和回风口。
[0028]进一步的，所述拱板的上方设置密封隔墙，将拱板的上部空间分隔为进气空间和排气空间；所述进风口设置于与进气空间相对的拱板上，所述回风口设置于与排气空间相对的拱板上。
[0029]本实用新型的有益效果为:
[0030](I)实现了在宽度较窄的坚硬岩体内布置水电站地下厂房，能够较好地适应了某些特殊的地形和地质条件，其方案更加科学，可减少围岩的加强支护成本，降低工期滞后风险、施工期安全风险，运行安全；
[0031](2)压缩了主机洞与主变尾闸洞之间的岩墙厚度，并使四条尾水支洞共用一条尾水主洞，在保证围岩稳定的条件下，节省了空间；
[0032](3)所述拱梁结构充分利用组合桁架传力明确的特点，发挥外部混凝土和内置桁架的组合优势，在控制构件截面尺寸的前提下实现较高的构件刚度和承载力；
[0033](4)在拱梁的纯弯段，组合桁架上下弦杆分别充当拉杆和压杆，能够有效限制外部混凝土裂缝开展，提高梁的抗弯刚度和抗弯承载力；在梁的弯剪区，组合桁架斜腹杆充当斜拉杆和压杆，传递大部分剪力，从而减少了弯剪区混凝土剪应力水平，限制了斜裂缝开展并提高了梁抗剪承载力；
[0034](5)进风通道和出风通道分开设置，可以使进风和出风互不影响，形成良性循环，提高了地下洞室的通风效果。
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本实用新型实施例提供的水电站地下厂房在坚硬岩体内的布置示意图；
[0037]图2为本实用新型实施例提供的水电站地下厂房主机洞结构的主截面示意图；
[0038]图3为内置两根弦杆的拱梁的横截面示意图；
[0039]图4为内置三根弦杆的拱梁的横截面示意图；
[0040]图5为内置四根弦杆的拱梁的横截面示意图；
[0041]图6为内置三根弦杆的拱梁的三维示意图；
[0042]图7为内置三根弦杆的拱梁、肋梁及拱板间的位置关系示意图。
[0043]附图标记:
[0044]A-坚硬岩体；B-主机洞；C-主变尾闸洞；
[0045]D-尾水支洞；E-尾水主洞；
[0046]1-立柱；2-拱梁；201-外围混凝土；
[0047]202-箍筋； 203-纵筋；204-上弦杆；
[0048]205-混凝土 ； 206-下弦杆； 207-混凝土 ；
[0049]208-斜腹杆；209-水平直连杆；3_拱板；
[0050]4-密封隔墙；51-进风口；52-出风口；
[0051]6-岩壁；7-肋梁；8-支撑块。
【具体实施方式】
[0052]本实用新型提供了一种布置在坚硬岩体内的水电站地下厂房，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0053]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0054]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0055]本实施例以百色水利枢纽为例，百色水利枢纽是一座以防洪为主兼有发电、灌溉、航运、供水等综合利用效益的大型水利水电工程，也是治理和开发郁江的关键工程和西部开发的重要标志性工程。水库总库容56.6亿m3，枢纽建筑物由主坝、水电站、副坝和通航建筑物组成，其中2座副坝和通航建筑物远离由主坝和水电站组成的主坝区。主坝为全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高130m ;电站厂房布置在大坝左岸，由进水渠、进水塔、引水隧洞、主机洞、主变尾闸洞、尾水支洞、尾水主洞、交通洞、通风疏散洞、高压电缆廊道和尾水渠等建筑物组成。地下厂房(主机洞)尺寸(长X宽X高)为147m X 20.5m X 49m，主变尾闸洞尺寸(长X宽X高)为93.8m X 19.2m X 24.8m。
[0056]坝体周边具有一条水平宽度为150m?160m的辉绿岩体。辉绿岩属于坚硬岩的一种，岩石坚硬致密，力学强度较高，BQ值大于550。
[0057]图1为本实用新型实施例提供的水电站地下厂房在坚硬岩体内的布置示意图；如图1所示的水电站地下厂房，包括主机洞B、主变尾闸洞C、尾水支洞D及尾水主洞E。
[0058]所述主机洞B与主变尾闸洞C