溪洛渡工程大壩及地下廠房設計概述?摘要：本文詳細介紹了溪洛渡工程大壩及地下廠房的設計情況。闡述了大壩設計的理念、結構形式、主要技術參數等，以及地下廠房在選址、洞室布置、結構設計等方面的特點，展示了溪洛渡工程在大壩及地下廠房設計上的卓越成就和創新之處，為相關水利水電工程設計提供參考。一、引言溪洛渡水電站是金沙江下游河段四個水電梯級中的第三個梯級，是一座以發電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運條件等綜合效益的特大型水利水電工程。其大壩及地下廠房的設計是工程的關鍵部分，對工程的安全、高效運行起著決定性作用。二、溪洛渡工程大壩設計（一）設計理念溪洛渡大壩設計遵循安全可靠、技術先進、經濟合理、環境友好的理念。充分考慮了金沙江流域的地質條件、水文特性以及工程的綜合效益需求，旨在打造一座能夠長期穩定運行，有效發揮防洪、發電等功能，同時盡可能減少對周邊環境影響的大壩。（二）壩型選擇經過多方案比選，最終確定采用混凝土雙曲拱壩。混凝土雙曲拱壩具有能充分利用筑壩材料抗壓強度、超載能力強、抗震性能好、節省工程量等優點。溪洛渡拱壩壩址河谷狹窄，兩岸地形對稱、完整，山體雄厚，采用雙曲拱壩可充分發揮其技術經濟優勢。（三）大壩基本參數1.壩高：溪洛渡大壩最大壩高285.5m，是世界第三高拱壩。2.壩頂高程：610.0m。3.壩頂長度：728m。4.拱冠梁厚度：12m。5.最大底寬：72m。6.厚高比：0.196。（四）大壩結構設計1.拱圈設計拱冠梁上游面為二次拋物線，下游面為三次拋物線，拱冠梁在不同高程設置了多個溫度、應變觀測孔。采用三心圓變曲率拱圈，在壩體不同高程根據荷載分布和結構要求調整拱圈曲率，使拱壩應力分布更合理。2.基礎處理壩基巖體進行了全面的防滲帷幕灌漿，帷幕深度根據地質條件確定，一般在5080m左右，有效降低了壩基揚壓力。對壩基巖體進行固結灌漿，提高了巖體的整體性和承載能力，灌漿孔排距一般為2m×2m或3m×3m，孔深515m。針對壩基存在的斷層、裂隙等缺陷，進行了混凝土置換、錨索加固等處理措施，確保壩基穩定。3.壩體分縫分塊壩體采用縱縫和橫縫相結合的分縫方式。縱縫間距一般為1520m，橫縫間距根據壩段長度確定，一般為2030m。為減少壩體溫度應力，在壩體混凝土中設置了冷卻水管，在混凝土澆筑后通過通水冷卻降低混凝土內部溫度。4.防滲設計壩體上游面設置防滲層，采用抗沖耐磨、抗滲性能好的混凝土，防滲層厚度一般為34m。壩基防滲帷幕與兩岸山體防滲帷幕相連，形成完整的防滲體系，有效防止庫水滲漏。（五）泄洪消能設計1.泄洪建筑物布置溪洛渡大壩泄洪建筑物由7個表孔、8個深孔和4條泄洪洞組成。表孔和深孔布置在拱冠梁兩側，泄洪洞布置在左岸山體內。表孔尺寸為12m×18m（寬×高），深孔尺寸為6m×8.5m（寬×高），泄洪洞直徑為11m。2.泄洪消能方式表孔和深孔采用挑流消能方式，利用挑坎將水流挑射至下游河道，通過空中擴散和水舌碰撞消耗能量。挑坎采用差動式挑坎，有效改善了水舌的空中擴散形態，提高了消能效果。泄洪洞采用洞內突擴突跌、出口接差動式鼻坎挑流的聯合消能方式。洞內突擴突跌可增加水流的紊動程度，提高能量消耗，出口差動式鼻坎進一步增強了挑流消能效果，使水流在下游河道內均勻擴散，減少對河床的沖刷。三、溪洛渡工程地下廠房設計（一）廠房選址1.地質條件地下廠房選址在左岸山體內，區域地質構造相對穩定，巖體完整性較好。廠房區主要為玄武巖，巖石堅硬，抗壓強度高，透水性低，為地下廠房的建設提供了良好的地質基礎。對廠房區的斷層、裂隙等地質缺陷進行了詳細勘察和分析，采取了相應的處理措施，確保廠房圍巖穩定。2.地形條件選址區域地形有利于地下廠房的布置，山體雄厚，能夠提供足夠的巖體覆蓋厚度，減少洞室開挖對地表的影響。同時，地形相對平緩，便于施工道路的布置和施工場地的規劃。（二）洞室布置1.主廠房主廠房尺寸為381.5m×28.5m×75m（長×寬×高），內裝8臺單機容量為70萬kW的水輪發電機組，總裝機容量5600萬kW。主廠房采用分層開挖、分層支護的方式施工。上層開挖高度約12m，用于布置橋機軌道梁等；中層開挖高度約20m，安裝水輪發電機組；下層開挖高度約43m，布置尾水管等。2.副廠房副廠房布置在主廠房上游側，與主廠房通過交通洞相連。副廠房包括中央控制室、繼電保護室、機修車間、電氣試驗室等多個功能房間，為電站的運行管理提供了必要的場所。副廠房采用分層布置，各層之間通過樓梯和電梯相連，方便人員通行和設備運輸。3.主變洞主變洞布置在主廠房下游側，與主廠房平行。主變洞尺寸為216m×25m×31m（長×寬×高），內安裝8臺主變壓器。主變洞采用洞室群布置方式，與主廠房、尾水洞等洞室之間通過母線洞、通風洞等相連，形成完整的地下洞室系統。4.尾水洞尾水洞有8條，單洞尺寸為12m×13m（寬×高），長度約1000m。尾水洞采用城門洞形，洞身采用鋼筋混凝土襯砌，以承受洞內水壓力和圍巖壓力。尾水洞出口采用差動式挑坎消能，與下游河道平順連接，減少尾水對下游河道的沖刷。（三）結構設計1.洞室襯砌主廠房、主變洞、尾水洞等主要洞室采用鋼筋混凝土襯砌。襯砌厚度根據洞室的受力情況和圍巖條件確定，一般在0.52m左右。襯砌混凝土采用高性能混凝土，具有強度高、耐久性好等特點，能夠滿足地下洞室長期運行的要求。2.支護設計對地下廠房洞室圍巖采用錨桿、錨索、噴混凝土等聯合支護措施。錨桿一般采用系統錨桿，間距1.52m，長度35m；錨索根據圍巖穩定情況布置，錨索長度一般為2030m。噴混凝土厚度一般為510cm，采用濕噴工藝，提高了噴混凝土的質量和施工效率。3.結構縫設計在洞室襯砌中設置伸縮縫和沉降縫，伸縮縫間距一般為1520m，沉降縫間距根據洞室長度和地質條件確定，一般為3050m。縫內填充止水材料，如橡膠止水帶、塑料止水帶等，防止地下水滲漏。（四）通風與空調設計1.通風系統地下廠房通風系統采用機械通風與自然通風相結合的方式。在廠房內設置了進風洞和排風洞，通過通風機將新鮮空氣送入廠房，排出污濁空氣。進風洞布置在廠房一端，排風洞布置在另一端，通風機根據廠房內不同區域的空氣質量要求進行分區控制，確保廠房內空氣環境符合要求。2.空調系統中央控制室、繼電保護室等對環境要求較高的房間設置了空調系統。空調系統采用風冷式冷水機組，通過空氣處理機組對空氣進行冷卻、加熱、加濕、除濕等處理，保證室內溫度、濕度等參數滿足設備運行和人員工作的要求。（五）電氣設計1.發電系統每臺水輪發電機組通過母線與主變壓器相連，將發出的電能升壓后送入電網。發電機電壓為18kV，升壓至500kV后接入系統。發電系統采用全封閉組合電器（GIS），提高了電氣設備的可靠性和運行效率，減少了占地面積。2.廠用電系統廠用電系統采用380V/220V中性點直接接地系統，為廠房內的照明、通風、機修等設備提供電源。廠用電系統設置了備用電源和應急電源，確保在停電等情況下重要設備能夠正常運行。3.接地系統地下廠房接地系統采用綜合接地方式，將發電機、變壓器、開關柜等電氣設備的外殼以及電纜橋架、金屬管道等可靠接地，接地電阻不大于規定值，保障人員和設備安全。四、設計創新與技術難點解決（一）設計創新1.雙曲拱壩體型優化通過優化拱圈曲線和厚高比等參數，進一步提高了拱壩的應力分布合理性和經濟性。采用三心圓變曲率拱圈，更好地適應了壩體不同高程的荷載變化，減少了壩體材料用量。2.地下廠房洞室群布置優化采用合理的洞室布置方式，使主廠房、主變洞、尾水洞等洞室之間的連接更加順暢，減少了洞室交叉部位的施工難度和安全風險。同時，通過優化洞室間距，提高了巖體的利用效率，降低了工程造價。（二）技術難點解決1.高拱壩溫控防裂技術溪洛渡高拱壩混凝土澆筑過程中，溫度控制是關鍵技術難點。通過采用低熱水泥、優化混凝土配合比、設置冷卻水管等措施，有效降低了混凝土內部溫度，減少了溫度應力。同時，加強混凝土表面保溫保濕養護，防止表面裂縫產生。2.地下廠房高地應力圍巖穩定技術地下廠房區地應力較高，圍巖穩定問題突出。通過開展現場地應力測試和數值模擬分析，掌握了地應力分布規律。采用先進的支護技術，如高強度錨索、新型錨桿等，結合合理的開挖方式，如分層分段開挖、光面爆破等，有效