第十二章其他類型廠房

前面所述水電站廠房的布置設計主要是引水式地面廠房為例，其布置基本原理對其它型式的廠房也適用，本節主要說明其它類型廠房布置上的一些特點。

第一節壩后式、溢流式、壩內式廠房

布置在非溢流壩后、與壩體銜接的廠房。壩址河谷較寬，河谷中布置溢流壩外還需布置非溢流壩時，通常采用這種廠房。一、壩后式廠房一、壩后式廠房廠壩連接方式：

（1）廠壩連接處設縱向沉降伸縮縫將廠壩結構分開。廠壩各自獨立承受荷載和保持穩定，結構受力比較明確。壓力鋼管穿過縱縫處應設置伸縮節。（2）廠壩連接處不設縱向沉降伸縮縫，廠房的下部結構通常與壩體連接成整體，廠壩共同保持整體穩定。

壩體的變位影響廠房，壩體承受的荷載一部分要傳給廠房承擔，連接處需要傳遞較大的推力和剪力，廠壩連接段的結構強度應足夠。布置特點：廠房上部與壩體之間的空間較大，主變與副廠房往往可布置于此，開關站有時也以高架型式布置在壩的下游面上。二、溢流式廠房二、溢流式廠房

廠房布置在溢流壩后，洪水通過廠房頂下泄。溢流式廠房適用于中、高水頭的水電站，壩址河谷狹窄、洪水流量大，河谷只夠布置溢流壩，采用壩后式廠房會引起大量土石方開挖，這時可以采用溢流式廠房。溢流式廠房布置緊湊，由于廠房通常布置在河床中央，泄洪時下游水流條件較好。

(一)溢流式廠房布置特點

(1)廠房頂泄洪，溢流式廠房通常是全封閉的，一般不設窗戶。上游被大壩所擋，因此需要人工照明、通風和防潮等措施。中央控制室、發電機層和各主要通道的照明最為重要，必須全日照明，以便運行人員監視和巡回檢查以及處理緊急事故；通風機室一般布置在廠房的兩端，便于進風和排風。(2)溢流式廠房的廠壩之間往往留有較大的空間，常將副廠房布置在廠壩之間，可節省投資。但由于廠壩之間陰暗潮濕，空氣不好，設計時要進行必要的裝飾，使副廠房具有較好的通風、照明和防潮功能，為運行人員和機電設備提供良好的工作條件。

(一)溢流式廠房布置特點(3)尾水平臺在泄洪時受到較大的吸力，而且在泄洪開始和終了時受到水舌的沖擊，所以尾水平臺上不宜設副廠房。(4)溢流式廠房的安裝間結合進廠交通條件，一般設于主廠房的一端或兩端，很少設于中間。安裝間大門設計要考慮泄洪時防止濺水或地面水進入廠房發電機層，防止水滲入安裝間下面的房間，必要時設置臨時防洪設施。(一)溢流式廠房布置特點(5)為了減小溢流頂板的跨度，主廠房內除布置主機及必要的附屬設備并留有主通道外，盡量不布置輔助設備和電氣設備，后者宜布置在廠壩之間。(6)由于溢流廠房頂承受巨大的水重、頂板自重及水平推力(來自大壩及溢流時)，廠房排架通常由整片很厚的鋼筋混凝土箱形結構組成，而不另設柱子。

(二)溢流式廠房廠壩之間的下部連接型式(1)廠壩分開。在廠壩之間設永久性沉降伸縮縫。鋼管通過廠壩之間必須設伸縮節，以適應地基不均勻沉陷。(2)廠壩整體連接。廠壩之間不設永久縫，施工縫進行回填灌漿，并有騎縫鋼筋相連，使廠房底板與壩體連成整體，廠壩之間不設伸縮節(3)廠壩縫面接觸式連接。這種連接方式介于廠壩分開和整體連接之間。在廠壩之間留施工縫，待混凝土達到穩定溫度后再進行接觸灌漿，縫面不放插筋，不做鍵槽。這種縫面能傳遞水平推力，不能傳遞很大彎矩和剪力。廠壩之間的連接方式主要取決于地質條件，地基條件好可采用整體連接方式，地基條件差的宜采取分開布置。

三、壩內式廠房

布置在壩體空腔內的廠房稱為壩內式廠房壩內式廠房布置在溢流壩內，泄洪以及洪水期的高尾水位不直接作用于廠房。但壩內空腔削弱了壩體，使壩體應力復雜化。壩內式廠房壩體空腔的大小和形狀對壩體的應力影響很大。空腔的大小和形狀應結合壩型、壩高、廠房布置的要求，選擇優化斷面。壩內廠房的布置設計應與大壩剖面形狀的擬定密切配合進行。三、壩內式廠房壩內式廠房機組容量的確定、機電設備的選擇和布置必須與壩內空腔的大小相適應。應采取一定的措施盡量減小主廠房的高度或寬度。壩內式廠房副廠房的布置要視壩體空腔的大小而定。當廠房空腔寬度較大，副廠房可平行布置在同一空腔內主廠房的上、下游側。當廠房空腔寬度較小時，可將大部分副廠房布置在壩外。壩內廠房布置有需特別注意防滲、防潮、通風、照明問題。壩內空腔周圍需設有隔墻，空腔壁與隔墻間布置排水溝管，主廠房頂部設有頂棚，上鋪防水層。壩內廠房應有完善的通風、照明系統。

第二節河床式廠房

廠房與擋水建筑物一起座落在河床上，成為擋水前沿的一部分，廠、壩在結構上合為一體。河床式廠房布置和結構計算的特點：

1．廠房即是擋水建筑物，廠房上游側設置比較擋水墻來承受上游水壓力，因此必須進行廠房總體穩定分析和計算，包括抗滑穩定、基礎防滲、地基應力等一系列問題。2．河床式水電站的進水口是與廠房的主機室連接成為一個整體結構,進口段的設計即為廠房設計的一部分。3．廠房的上游側一般不設吊車梁，將吊車軌道直接鋪設在由上游擋水墻伸出的帶形牛腿上。另外由于機組容量大，水輪發電機組的尺寸較大，發電機的重量大，廠房橋吊、立柱、吊車梁的負荷也較大。4．由于水電站的水頭低，單機引用流量大，通常采用鋼筋混凝土蝸殼。為了縮短機組段長度，蝸殼包角為135o～225o，常用的為180o；由于引用流量大，尾水管尺寸大，尾水平臺加寬，平臺下面空間較大，可以布置很多輔助設備。5．低水頭大容量的水輪機（即軸流轉漿式機組）氣蝕性能較差，要求安裝高程較低，因此基礎開挖很深，水下混凝土方量很大。為了減少方量，尾水管擴散段底板常常上翹。6．河床式電站的水庫容量不大，水庫中流速較大，泥沙、漂浮物均會被帶到廠房前面，要考慮排沙、防淤及排污措施。泥沙問題處理不當，可能淤死進水通道，加快水輪機磨損。防污措施不當，也能壓垮攔污柵，造成停電事故。7．河床式電站落差不大，洪水期落差更小。尾水位高，除出力受阻外，對電站廠房設計也會造成不利的影響。一是進廠道路高，發電機層低，因此安裝間與發電機層不在一個高程上。二是下游墻受到的水壓力也大，幾乎使廠房兩面受壓。第三節地下式廠房

把水電站廠房等主要建筑物布置在山巖洞室之中就是地下廠房目前國外建成的地下水電站約有350座，總裝機容量達40000MW。我國已建成的地下水電站有40余座，總裝機容量約5000MW。由于開挖機械的不斷改進和施工技術的不斷提高，地下開挖的進度越來越快，造價越來越低，因此近年來國內外地下水電站建設速度加快。一、地下廠房的優缺點優點：1．廠房位置可以選擇地質條件較好的區域，廠房布置較靈活。2．河道比較狹窄、洪水流量較大的情況下，采用地下廠房可減少與泄洪建筑物的矛盾，并便于施工導流。3．可以全年施工，不受雨、雪、酷暑、嚴寒的影響。4.與其它建筑物的施工干擾少，有利于快速施工。5．雪崩、山坡塌方造成的危害小些，人防條件也好。6．可以降低安裝高程，改善水輪機運行條件。在下游尾水位變幅很大時，對廠房也無大影響。7．有可能縮短高壓管道，并可能取消調壓室。采用地下鋼管比露天鋼管要安全些，并可節省鋼材。缺點：

1．地下巖石開挖量很大，增加了工程的開挖費用。2．通風、防潮、照明條件較差，要有專門措施，否則對設備和管理人員都不利。3．地質條件較差時，用于支護方面的費用將要增加。二、地下廠房的布置型式

根據廠房在引水系統中的位置，地下廠房的布置有首部式、中部式和尾部式三種。

二、地下廠房的布置型式1．首部式地下廠房

廠房位于電站引水系統的首部。

特點：

有壓引水隧洞較短，尾水隧洞較長。不設上游調壓室，單元供水，可不設下端閥門。因而可以降低造價。二、地下廠房的布置型式2．尾部式地下廠房

廠房位于引水系統的尾部。特點：具有較長的引水隧洞和較短的尾水隧洞，一般均設有上游調壓室。尾部廠房靠近地表，尾水洞短，廠房的交通、出線及通風等輔助洞室的布置及施工運行比較方便，因而采用較多。尾部式地下水電站適用水頭范圍較大，最高水頭達1000m以上，目前高水頭電站多采用尾部布置方式，我國已建成的地下水電站尾部式占70%以上。二、地下廠房的布置型式

3．中部式地下廠房廠房位于引水系統的中部。特點：同時具有較長的上游引水道和下游尾水道，當引水道和尾水道均為有壓時需要同時建引水調壓室及尾水調壓室。地下廠房的布置型式的選擇，要結合水電站水能規劃、當地的地形、地質、交通運輸、出線條件、施工和運行條件，經過技術經濟比較確定。三、地下廠房的洞室組成

主廠房洞室+附屬洞室→洞室群。附屬洞室主要布置：機電設備、交通運輸、出線、通風道。1．交通運輸洞和安裝間交通運輸洞是地下廠房的主要對外通道。

形式：平洞、豎井。位置：與安裝間位置直接關連，兩者應一起考慮確定。安裝間：主廠房一端、廠房中間機組段之間。三、地下廠房的洞室組成

2．地下副廠房必須靠近主機的附屬設備集中布置在緊靠主機房的地下副廠房內。其他可以利用己有洞室分散布置或放在地面副廠房內。為避免增加主洞室的跨度，地下副廠房往往設于主廠房的一端。機組尺寸不大，圍巖穩定性好時，也可將地下副廠房放在主廠房一側，主副廠房集中布置在同一主洞室內。

三、地下廠房的洞室組成3．主閥門洞室水輪機前設有快速閥門時，主閥室可布置在主廠房內，利用廠房橋吊吊運，以免另開閥門洞和增設專用橋吊。主閥室可布置靠近廠房上游側的單獨閥門室內。這種布置有利于減小主廠房洞的跨度，閥門爆破后不致危及主廠房。三、地下廠房的洞室組成4．尾水洞、尾水閘門洞、尾水調壓室尾水隧洞比較長時，可采用聯合出水或分組出水方式；尾水隧洞不長時，采用單獨出水，即一機一洞出水。每臺機組一般均應設置尾水閘門井，上部設有尾水閘門洞室，用以吊運和操縱啟閉尾水閘門。尾水隧洞為有壓而長度又較長時，尾水隧洞首部還需建尾水調壓井。三、地下廠房的洞室組成5．主變洞、開關洞和出線洞大中型地下水電站，主變一般放在地下主變洞內，以縮短發電機母線長度。需設專門的通風、排煙、防火和防爆措施，洞內設防爆門和防爆隔墻。主變洞應靠近主廠房以便于變壓器的運輸、安裝和維修，減小母線長度。三、地下廠房的洞室組成當地面地形陡峻而不宜布置開關站時，開關站也可布置在地下洞室內。地下開關站盡量利用廢棄的洞室(如施工支洞、導流洞)或與其它洞室(排風洞)合用，以減少開挖，節省土建投資。地下廠房輸電線由出線洞引出，引出線為母線時即稱母線洞。出線洞可以采用平洞、斜井或豎井。地下廠房內為了敷設電纜和引出母線至主變洞，需要設置相應的電纜和母線支洞。6．通風洞地下廠房通風系統：進風洞、出風洞以及通風機室。通風機噪聲大，通風機室應遠離主、副廠房，一般可放在洞口或單獨的洞室內。通風洞一般應充分利用交通運輸洞、出線洞以及無壓尾水洞，例如利用交通運輸洞或無壓尾水洞進風，利用出線洞出風。四、地下廠房的洞室布置

1．地下廠房的位置選擇巖體完整堅硬、地應力較小，地下水微弱山體內。地下洞室的上覆巖體應有一定的厚度。應盡量避開較大斷層帶、節理裂隙發育區和破碎帶。地表岸坡應該穩定，便于設置洞、井的出口。在地形上應考慮能縮短地下廠房對外連系的洞井線路長度。2．主洞室縱軸線方位選擇洞室縱軸線的方位應考慮：地質構造面和地應力場。縱軸線的走向應盡量與圍巖中存在的主要構造弱面如斷層、節理、裂隙和層