CN102352617B - 灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，属于水电站施工领域，它包括以下步骤：a.河水由原河床下泄，在厂房围堰的保护下进行灯泡贯流式水电站厂房施工，对要参与导流的机组流道进行过流保护体施工（形成导流流道），其余机组按常规施工；b.利用泄洪闸施工围堰挡水，施工期水流从过流保护体施工后的机组流道通过，施工泄洪闸工程，同时按常规施工的机组开始发电；c.发电后剩余水流从泄洪闸通过，关闭机组进出口闸门，拆除过流保护体，完成机组安装后发电。本发明利用灯泡贯流式机组流道在发电前作为过施工期水流的通道，代替导流隧洞或导流明渠，完成施工导流后拆除过流保护体，安装灯泡贯流式机组，做到永临结合，经济效益显著。

Description

灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法
技术领域
本发明属于水电站施工领域，具体涉及一种灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法。
背景技术
为满足我国日益增加的用电需求，需要建设更多的可再生的水电站。当前可供开发的中、高水头水电资源已剩下不多，开发利用低水头水力资源(包括沿海的潮汐资源)已引起各方面的关注。灯泡贯流式水轮发电机组由于流道平坦、机组过流量大、单位转速高、效率高、尺寸小、重量轻、能量及经济指标好等优点成为目前水电开发的一种良好型式。
施工导流是实现水工建筑物干地施工的唯一手段，是水电站施工中必须解决的重要问题，它关系到水电站的工期、投资与效益。目前对于不能在一期完成厂房和满足过施工期水流泄洪闸的灯泡贯流式水电站，一般采用隧洞导流或多期（一般为三期及一期施工导流明渠、二期施工泄洪闸、三期施工发电厂房）导流方式，这两种导流方式都存在工期长（需单独施工导流建筑物，工期至少一年）、投资大（增加施工导流建筑物的投资，占电站总投资的5%左右）、见效慢（首台机发电时间长至少一年）等缺点，降低了水电站的经济效益。
为节约工程投资，利用未完建的厂房机组流道承担施工导流，提高经济效益。以前有过利用混流式机组的进水口、蜗壳与尾水管作为导流流通，宣泄施工期来水，施工剩余水工建筑的施工导流方式的工程事例。但由于导流流道空间变形大且结构复杂，导致导流水力学条件差，往往造成厂房结构局部气蚀，虽然达到施工导流目的，但存在一定的施工风险，以致很难推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是灯泡贯流式水电站施工导流时存在工期长、投资大、见效慢的问题。
本发明的技术方案为：灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，它包括以下步骤：
a.河水由原河床下泄，在厂房围堰的保护下进行灯泡贯流式水电站厂房施工，对要参与导流的机组流道进行过流保护体施工，其余机组按常规施工；
b.利用泄洪闸施工围堰挡水，施工期水流从过流保护体施工后的机组流道通过，施工泄洪闸工程，同时按常规施工的机组完成安装后开始发电；
c.发电后剩余水流从泄洪闸通过，关闭参与导流的机组流道的进出口闸门，拆除过流保护体，完成机组安装后发电。
其中，步骤a中所述的进行过流保护体施工为：在要参与导流的机组流道的机组安装段设置过流保护体将机组流道与厂房内部隔开。
进一步地，要参与导流的机组流道的机组安装段的机组流道内壁均设置有过流保护体。
更进一步地，所述过流保护体为压力钢管或钢衬。
优选地，所述过流保护体为压力钢管，顺着机组流道设置。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
（1）确保了厂房安全。通过设置过流保护体，不仅封堵了机组安装段的相关孔洞使在导流时不致水淹厂房，而且能保护混凝土结构在导流时不受气蚀和推移质磨损，保证了厂房在导流时的安全。
（2）节约了电站投资。利用灯泡贯流式水电站机组流道在安装机组前作为过水建筑代替导流洞或导流明渠，一般情况下水电站施工导流建筑物的投资约占电站总投资的5%～10%左右。由于水电站投资巨大，因此该发明极大地节约了水电站投资。
（3）缩短了发电工期。用经过流保护体处理的机组流道作为过水建筑物，减少了单独修建导流建筑的时间，缩短了电站施工工期，特别是首台机组的发电时间。
（4）提高了经济效益。既减少了工程投资，又提前实现了发电，因此其经济效益非常可观。
本发明利用经工程措施处理（设置过流保护体）的灯泡贯流式机组流道在发电前作为过施工期水流的通道，代替导流隧洞或导流明渠，完成施工导流后拆除过流保护体，安装灯泡贯流式机组，做到永临结合，经济效益显著。采用本发明的方法，不仅减少了工程投资，又提前实现了发电，因此其经济效益非常可观。
具体实施方式
灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，它包括以下步骤：
a.河水由原河床下泄，在厂房围堰的保护下进行灯泡贯流式水电站厂房施工，对要参与导流的机组流道进行过流保护体施工（形成导流流道），其余机组按常规施工；
b.利用泄洪闸施工围堰挡水，施工期水流从过流保护体施工后的导流流道通过，施工泄洪闸工程，同时按常规施工的机组完成安装后开始发电；
c.发电后剩余水流从泄洪闸通过，关闭参与导流的机组流道的进出口闸门，拆除过流保护体，完成机组安装后发电。
当水流从未安装机组的机组流道通过时，由于机组流道的机组安装段预留有各种孔洞，水流容易从孔洞进入厂房内部，加之水流及推移质容易导致混凝土结构的气蚀和磨损。因此需要在此段安装过流保护体，达到将机组流道与厂房内部隔开及保护此段机组流道壁不被破坏的目的。过流保护体可采用压力钢管或者钢衬，都能起到将保护作用。这样水流就从压力钢管或钢衬中通过，从而能有效防止水流冲入厂房或混凝土结构的气蚀和磨损的问题。
实施例
、工程概况
某灯泡贯流式水电站坝址控制流域面积73632km2，多年平均流量1400m3/s，电站安装6台单机容量为58MW灯泡贯流式机组，总装机容量为348MW，多年平均年发电量16.4243亿kWh。电站枢纽建筑物主要由右岸连接坝段、泄洪闸坝段和河床式厂房等建筑物组成，主厂房尺寸为173.30m×82.0m×62.0m（长×宽×高），机组进水口闸门的孔口尺寸为14.7×19.04m，尾水闸门的孔口尺寸为14.7×11.76m。该电站施工导流标准为P=10%，相应流量为Q=6450m3/s。电站总投资约40亿元，总工期5年，其中首台机组发电工期4年。
、常规施工导流施工方案
由于该灯泡贯流式水电站布置在河床较窄处，不能在一期同时施工厂房和满足过施工期水流的泄水闸，现采用三期施工的导流方式，即一期施工导流明渠、二期施工泄洪闸、三期施工发电厂房。根据施工总进度大致安排，一期施工导流明渠工期1年，二期施工泄洪闸工期2年，三期施工发电厂房工期2.5年（第一台机组发电），完工1年（其余5台机组发电）。施工总工期为6.5年，其中首台机组发电工期为4.5年。导流明渠工程除去永久工程需要的开挖和混凝土工程外，分摊在施工导流上的投资约1亿元。
、厂房导流施工方案
3.1灯泡贯流式厂房导流结构
根据灯泡贯流式机组平行于水流安装且流道平直其流道水力学条件大大优于混流式机组流道的特点，利用灯泡贯流式机组过水流道在机组安装前作为导流建筑物过施工期水流。具体做法用特殊材料做成过流保护体，度过机组转轮室位置及相关孔洞，形成由进水口经过流保护体到机组尾水闸的过流通道，实现施工期过流要求。过流保护体的作用是保证施工期水流安全通过，根据流速的大小可采用不同的材料和加强形式，本实施例中使用矩形断面的钢板衬砌。
2厂房导流过流能力计算（单孔）
（1)  主要计算方法及参数
计算公式如下：
Q= UcAk(2gz)1/2
式中：
Q—导流闸孔过流流量（单孔），m3/s；
Uc—流量系数；
Ak—闸孔出口净宽面积，m2；
Z—上下游水位差。
（2）  计算结果
经计算，当遇P=10%，Q=6450m3/s，4条厂房机组流道过流时，满足泄流要求。
（3） 厂房导流流道进口淹没深度计算
为防止进水口产生贯通式漏斗漩涡，根据《水利水电工程进水口设计规范》（SL285-2003），进水口最小淹没深度按下式估算：
S=CVd1/2
式中：S——最小淹没深度（m）；
     C——系数，对称水流取0.55；
     V——闸孔断面平均流速（m/s），过1612.5m3/s流量时速度为6.78m/s；
     d——闸孔高度（m），为19.04m。
由上式计算得，规范要求的最小淹没深度为S＝16.27m。
死水位至流道顶板距离为18.51m，满足规范要求。
（3）厂房导流的结论
根据计算结论，过流量及淹没深度满足工程导流要求。
施工过程及工期
（1）一期施工
来水由原河床下泄，在厂房围堰的保护下进行灯泡贯流式水电站厂房施工，包括厂房基础开挖、厂房一期砼施工、工作闸门安装及上下游厂坝间导墙兼纵向围堰等。参与导流的机组流道需进行特殊工程处理即施工过流保护体并达到过流要求，其余机组按常规施工。厂坝间导墙兼纵向围堰施工完毕并达到二期挡水要求。工期为2.5年。
（2）二期施工
来水由泄洪闸围堰拦挡经厂房导流流道泄流，在二期主河床上下游土石围堰、厂坝间导墙共同围护形成泄洪闸干地施工基坑，厂房首批机组在泄洪闸围堰完建后相继发电（二期围堰挡水发电），工期为0.5年。期间完成泄洪闸土建和全部金结设备的安装，并达到过流条件（满足施工期发电水位调节要求）。首台机组在电站开工后的3年发电，其余机组在1.5年内全部发电。
（3）三期施工
由已完建的泄洪闸泄流，施工参与导流的机组。放下机组进出口闸门，实现干地作业，拆除过流保护体，安装机组转轮室后进行机组流道二期砼施工，再开展机电安装，后续机组投产发电。直至工程完工。泄洪闸施工工期1年。
（4）施工总工期及投资
施工总工期为4.5年，其中首台机组发电工期为3年。
经济效益比较
（1）节约的投资
节约的投资为导流明渠工程分摊的导流投资减去实施和拆除过流保护体的投资，初步估算为1亿元-0.2亿元=0.8亿元。
（2）提前发电的效益。
总体上平均提前1年发电，按16亿度计，每度0.25元算，效益为4亿元。
（3）总效益
4+0.8=4.8亿元
总效益为4.8亿元
效益约为该水电站投资的10%。
本发明利用经工程措施处理（设置过流保护体）的灯泡贯流式机组流道在发电前作为过施工期水流的通道，代替导流隧洞或导流明渠，完成施工导流后拆除过流保护体，安装灯泡贯流式机组，做到永临结合，经济效益显著。采用本发明的方法，不仅减少了工程投资，又提前实现了发电，因此其经济效益非常可观。

Claims (5)

1.灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
a.河水由原河床下泄，在厂房围堰的保护下进行灯泡贯流式水电站厂房施工，对要参与导流的机组流道进行过流保护体施工，其余机组按常规施工；一期围堰仅为灯泡贯流式水电站厂房；
b.利用泄洪闸施工围堰挡水，施工期水流从过流保护体施工后的机组流道通过，施工泄洪闸工程，同时按常规施工的机组完成安装后开始发电；二期施工时的导流建筑物仅为参与导流的机组流道；
c.发电后剩余水流从泄洪闸通过，关闭参与导流的机组流道的进出口闸门，拆除过流保护体，完成机组安装后发电。
2.根据权利要求1所述的灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，其特征在于：步骤a中所述的进行过流保护体施工为：在要参与导流的机组流道的机组安装段设置过流保护体将机组流道与厂房内部隔开。
3.根据权利要求2所述的灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，其特征在于：要参与导流的机组流道的机组安装段的机组流道内壁均设置有过流保护体。
4.根据权利要求3所述的灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，其特征在于：所述过流保护体为压力钢管或钢衬。
5.根据权利要求4所述的灯泡贯流式水电站厂房导流的施工方法，其特征在于：所述过流保护体为压力钢管，顺着机组流道设置。
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