一種布置在堅硬巖體內的水電站地下廠房的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水電站地下廠房設計領域，尤其是涉及一種布置在堅硬巖體內的水電站地下廠房。
【背景技術】
[0002]在水利水電工程、地下儲庫工程等領域，均涉及地下洞室群的合理布置設計問題。特別是我國西部、南部地區(qū)的水電站地下廠房，其洞室群規(guī)模較大，往往處于高山峽谷地區(qū)，具有地應力高、地質條件復雜等特點，從而使大型地下洞室群圍巖的穩(wěn)定和安全問題變得十分突出。
[0003]近幾年來巖石力學領域相關專家及地下工程建設者越來越清楚的意識到，巖石基本強度、地應力、圍巖結構面發(fā)育特征、支護強度是決定地下工程圍巖穩(wěn)定的關鍵性因素。通過合理的布置設計，并采取合理的開挖和支護措施后，能較好的解決大型地下洞室群圍巖的穩(wěn)定和安全問題，特別是高地應力環(huán)境大型地下洞室群圍巖的穩(wěn)定和安全問題。
[0004]具體的設計規(guī)范可以參照:《水電站廠房設計規(guī)范》SL266 一 2014。
[0005]但是，按照上述規(guī)范進行地下廠房的設計，存在以下問題:在可用于布置地下廠房巖體厚度有限的情況下，地下廠房洞室縱軸線方向和位置的可調整范圍不大，如按一般要求進行洞室布置，在地下廠房洞室無法布置在巖體完整的巖體內，水電站則無法采用地下式。只能通過采取一定的技術措施突破規(guī)范對主洞室的縱軸線走向、洞室頂部以上的巖體厚度的限制。
[0006]在地下洞室中，梁構件需要較大的截面抗彎剛度、抗彎和抗剪承載力來抵抗較大的豎向載荷。通常做法是通過增加梁的截面積來提高承載力，但如果一味的擴大鋼筋混凝土構件的截面尺寸，會影響到使用空間，且混凝土自重有可能將梁壓潰，同時大體積混凝土的施工難度也很大。
[0007]水電站地下防長通常建于山體內，因此埋深大、環(huán)境潮濕，為保證廠房內運行環(huán)境，對其通風系統(tǒng)要求較高。通風系統(tǒng)通常安裝于廠房吊頂的上方，因此為了滿足通風設備的安裝檢修及開孔埋管等要求，廠房的吊頂結構非常關鍵；同時，吊頂還需要滿足廠房的使用要求，即保溫隔熱、防滲、防腐蝕等。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的在于提供一種布置在堅硬巖體內的水電站地下廠房，在巖體厚度有限的情況下，實現了地下廠房的布置。
[0009]本實用新型提供的一種布置在堅硬巖體內的水電站地下廠房，包括:主機洞、主變尾閘洞、尾水支洞及尾水主洞；
[0010]所述主機洞與主變尾閘洞平行布置，且主機洞與主變尾閘洞的軸線方向與堅硬巖體的走向相同；主機洞通過四條平行的甬道與主變尾閘洞連通；
[0011]所述主變尾閘洞通過四條平行的尾水支洞與尾水主洞連通；
[0012]所述主機洞包括:
[0013]立柱；
[0014]立柱頂部由橫梁組成的圈梁；
[0015]圈梁相對兩側的橫梁之間設置有一組拱梁。
[0016]進一步的，所述堅硬巖體為BQ值大于550的巖體，包括:花崗巖、正長巖、閃長巖、
輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質板巖、石英巖、硅質膠結的礫巖、石英砂巖、硅質石灰?guī)r。
[0017]進一步的，所述主機洞及主變尾閘洞的埋深為主機洞洞跨0.87倍。
[0018]進一步的，所述主機洞與主變尾閘洞之間、各尾水支洞之間的巖體厚度為主機洞洞跨的1.0倍。
[0019]進一步的，所述主機洞及主變尾閘洞軸線與地應力方向的夾角為不小于50°。
[0020]進一步的，所述拱梁包括:
[0021]兩根以上的平行鋼管作為拱梁的弦桿；
[0022]連接各弦桿的多根斜腹桿；
[0023]將弦桿和斜腹桿包圍的構成矩形截面的箍筋及連接各箍筋的縱筋；
[0024]澆注在箍筋及縱筋范圍內的外圍混凝土。
[0025]進一步的，還包括:設置在拱梁上方，覆蓋整個主洞室頂部的拱板；所述拱板與拱梁的弧形相適應；拱板通過拱梁及拱梁兩側的橫梁支撐。
[0026]進一步的，在所述相鄰拱梁之間的拱板上設置多根與拱梁垂直的肋梁，并在肋梁與拱梁相交的位置設置連接拱梁與拱板的支撐塊。
[0027]進一步的，所述拱板上設置有連通其上部空間和下部空間的進風口和回風口。
[0028]進一步的，所述拱板的上方設置密封隔墻，將拱板的上部空間分隔為進氣空間和排氣空間；所述進風口設置于與進氣空間相對的拱板上，所述回風口設置于與排氣空間相對的拱板上。
[0029]本實用新型的有益效果為:
[0030](I)實現了在寬度較窄的堅硬巖體內布置水電站地下廠房，能夠較好地適應了某些特殊的地形和地質條件，其方案更加科學，可減少圍巖的加強支護成本，降低工期滯后風險、施工期安全風險，運行安全；
[0031](2)壓縮了主機洞與主變尾閘洞之間的巖墻厚度，并使四條尾水支洞共用一條尾水主洞，在保證圍巖穩(wěn)定的條件下，節(jié)省了空間；
[0032](3)所述拱梁結構充分利用組合桁架傳力明確的特點，發(fā)揮外部混凝土和內置桁架的組合優(yōu)勢，在控制構件截面尺寸的前提下實現較高的構件剛度和承載力；
[0033](4)在拱梁的純彎段，組合桁架上下弦桿分別充當拉桿和壓桿，能夠有效限制外部混凝土裂縫開展，提高梁的抗彎剛度和抗彎承載力；在梁的彎剪區(qū)，組合桁架斜腹桿充當斜拉桿和壓桿，傳遞大部分剪力，從而減少了彎剪區(qū)混凝土剪應力水平，限制了斜裂縫開展并提高了梁抗剪承載力；
[0034](5)進風通道和出風通道分開設置，可以使進風和出風互不影響，形成良性循環(huán)，提高了地下洞室的通風效果。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本實用新型【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本實用新型實施例提供的水電站地下廠房在堅硬巖體內的布置示意圖；
[0037]圖2為本實用新型實施例提供的水電站地下廠房主機洞結構的主截面示意圖；
[0038]圖3為內置兩根弦桿的拱梁的橫截面示意圖；
[0039]圖4為內置三根弦桿的拱梁的橫截面示意圖；
[0040]圖5為內置四根弦桿的拱梁的橫截面示意圖；
[0041]圖6為內置三根弦桿的拱梁的三維示意圖；
[0042]圖7為內置三根弦桿的拱梁、肋梁及拱板間的位置關系示意圖。
[0043]附圖標記:
[0044]A-堅硬巖體；B-主機洞；C-主變尾閘洞；
[0045]D-尾水支洞；E-尾水主洞；
[0046]1-立柱；2-拱梁；201-外圍混凝土；
[0047]202-箍筋； 203-縱筋；204-上弦桿；
[0048]205-混凝土 ； 206-下弦桿； 207-混凝土 ；
[0049]208-斜腹桿；209-水平直連桿；3_拱板；
[0050]4-密封隔墻；51-進風口；52-出風口；
[0051]6-巖壁；7-肋梁；8-支撐塊。
【具體實施方式】
[0052]本實用新型提供了一種布置在堅硬巖體內的水電站地下廠房，下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0053]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0054]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0055]本實施例以百色水利樞紐為例，百色水利樞紐是一座以防洪為主兼有發(fā)電、灌溉、航運、供水等綜合利用效益的大型水利水電工程，也是治理和開發(fā)郁江的關鍵工程和西部開發(fā)的重要標志性工程。水庫總庫容56.6億m3，樞紐建筑物由主壩、水電站、副壩和通航建筑物組成，其中2座副壩和通航建筑物遠離由主壩和水電站組成的主壩區(qū)。主壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，最大壩高130m ;電站廠房布置在大壩左岸，由進水渠、進水塔、引水隧洞、主機洞、主變尾閘洞、尾水支洞、尾水主洞、交通洞、通風疏散洞、高壓電纜廊道和尾水渠等建筑物組成。地下廠房(主機洞)尺寸(長X寬X高)為147m X 20.5m X 49m，主變尾閘洞尺寸(長X寬X高)為93.8m X 19.2m X 24.8m。
[0056]壩體周邊具有一條水平寬度為150m?160m的輝綠巖體。輝綠巖屬于堅硬巖的一種，巖石堅硬致密，力學強度較高，BQ值大于550。
[0057]圖1為本實用新型實施例提供的水電站地下廠房在堅硬巖體內的布置示意圖；如圖1所示的水電站地下廠房，包括主機洞B、主變尾閘洞C、尾水支洞D及尾水主洞E。
[0058]所述主機洞B與主變尾閘洞C