半圓筒型調(diào)壓室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半圓筒型調(diào)壓室，設(shè)置在引水洞或尾水洞上方，靠近主廠房處，包括帶穹頂?shù)亩瓷恚龆瓷頇M截面為矩形的三邊與弧形合圍而成的組合圖形，所述洞身底部設(shè)置有阻抗板，所述洞身底部阻抗板上有用于連通引水洞或尾水洞的阻抗孔，所述洞身內(nèi)設(shè)置有若干個閘門井，所述閘門井設(shè)置有用于截?cái)嘁椿蛘呶菜此鞯拈l門，所述閘門井自下而上延伸至洞身頂部，所述洞身頂部還設(shè)置有閘門操作廊道，所述閘門操作廊道垂直于洞身并與洞身相通。半圓筒型調(diào)壓室可以更好地適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，有利于洞室圍巖的穩(wěn)定，且調(diào)壓室弧形襯砌結(jié)構(gòu)具備較好的受力條件。
【專利說明】半圓筒型調(diào)壓室

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水電站調(diào)壓設(shè)施，具體的指一種半圓筒型調(diào)壓室。

【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)壓室是水電站中最為常用的一種調(diào)壓設(shè)施。在靠近廠房、地形地質(zhì)條件較適當(dāng)?shù)牟课?，設(shè)置與壓力水道相連、并具有較大自由水面的調(diào)壓室，減小水流慣性加速時間，使水擊波在調(diào)壓室水面發(fā)生充分的反射，達(dá)到減小水擊壓強(qiáng)的目的，改善水輪機(jī)在負(fù)荷變化時的運(yùn)行條件及系統(tǒng)供電質(zhì)量。
[0003]在輸水系統(tǒng)的水力單元為二機(jī)一洞或多機(jī)一洞時，調(diào)壓室的洞身結(jié)構(gòu)型式多采用圓形斷面和矩形斷面，分別稱作圓筒型調(diào)壓室和長廊型調(diào)壓室。
[0004]圓筒型調(diào)壓室，根據(jù)機(jī)組檢修閘門是否置于調(diào)壓室內(nèi)，可有以下兩種布置方案:如圖16所示閘門內(nèi)置調(diào)壓室方案，將機(jī)組檢修閘門布置在調(diào)壓室內(nèi)，這時需在調(diào)壓室上游側(cè)設(shè)單獨(dú)的交通洞13，由交通支洞與各閘門操作平臺相通，以適應(yīng)尾水閘門斜向布置的要求；如圖17所示閘門外置調(diào)壓室方案，將機(jī)組檢修閘門與尾水調(diào)壓室分開布置，設(shè)于尾水調(diào)壓室的上游側(cè)，布置單獨(dú)的檢修閘門豎井14和閘門操作廊道15。在實(shí)際工程中可能由于地質(zhì)條件的制約，沒有足夠的空間來滿足主廠房、主變洞、調(diào)壓室等三大洞室群的布置，滿足大型地下洞室群布置要求的巖層分布范圍十分有限，這種情況下若采用圓筒型調(diào)壓室型式，需要單獨(dú)設(shè)置交通洞和交通支洞，或者是閘門豎井和閘門操作廊道，為了保證洞室圍巖的穩(wěn)定性，將會增加調(diào)壓室與主廠房的距離，將使得調(diào)壓室直接進(jìn)入軟弱巖層或存在較大地質(zhì)缺陷的巖層，難以滿足高邊墻巨型洞室的成洞條件和圍巖穩(wěn)定要求，在施工期和運(yùn)行期都存在很大的安全隱患。
[0005]如圖18所示，長廊型調(diào)壓室，將機(jī)組檢修閘門井布置在調(diào)壓室內(nèi)上游側(cè)，呈“一”字型排列，有利于閘門和啟閉設(shè)備的布置、運(yùn)行和共用。當(dāng)受地質(zhì)條件的制約，如圖19所示，調(diào)壓室下游邊墻12與軟弱巖層分界線17的最小安全距離16不能保證時，難以滿足規(guī)模巨大的洞室圍巖穩(wěn)定要求，采用工程處理措施難度較大，代價很高，且考慮到軟巖長期蠕變的影響，洞室圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)都存在安全隱患。
[0006]因此，需要合理地設(shè)計(jì)調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，來規(guī)避大跨度、高邊墻的大型調(diào)壓室在施工期及運(yùn)行期存在洞室圍巖穩(wěn)定和襯砌結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是要克服長廊型調(diào)壓室和圓筒型調(diào)壓室不能滿足復(fù)雜地質(zhì)條件的布置要求，提供一種能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的工程地質(zhì)條件的半圓筒型調(diào)壓室，且結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定性良好。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的半圓筒型調(diào)壓室，設(shè)置在引水洞或尾水洞上方、靠近主廠房處，其特殊之處在于:包括帶穹頂?shù)亩瓷?，所述洞身橫截面為矩形的三邊與弧形合圍而成的組合圖形，其中弧形的弦與矩形的一長邊重合，所述洞身底部設(shè)置有阻抗板，所述阻抗板上設(shè)置有用于連通引水洞或尾水洞的阻抗孔，所述洞身內(nèi)設(shè)置有若干個閘門井，與輸水系統(tǒng)的水力單元布置型式相一致，所述閘門井設(shè)置有用于截?cái)嘁椿蛘呶菜此鞯拈l門，所述閘門井自下而上延伸至洞身頂部，所述洞身頂部還設(shè)置有閘門操作廊道，所述閘門操作廊道垂直于洞身并與洞身相通。
[0009]進(jìn)一步地，所述弧形為半圓弧，在滿足調(diào)壓室面積的同時具有較好的洞室圍巖穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件。
[0010]更進(jìn)一步地，所述弧形為圓心角小于180。的圓弧。根據(jù)復(fù)雜地形條件，在滿足調(diào)壓室面積的同時具有較好的洞室圍巖穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件。
[0011]再進(jìn)一步地，所述弧形為圓心角大于180。的圓弧。根據(jù)復(fù)雜地形條件，在滿足調(diào)壓室面積的同時具有較好的洞室圍巖穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件。
[0012]再進(jìn)一步地，所述弧形為半橢圓形，在滿足調(diào)壓室面積要求的同時減小調(diào)壓室順?biāo)飨虻目缍?，有利于洞室圍巖的穩(wěn)定。
[0013]再進(jìn)一步地，所述閘門井設(shè)置在洞身的矩形側(cè)。矩形邊所在的側(cè)墻處設(shè)置閘門井更利于閘門和啟閉設(shè)備的布置和共用，便于交通通道的布置和運(yùn)行設(shè)備的統(tǒng)一管理。
[0014]再進(jìn)一步地，所述洞身設(shè)置在引水洞或者尾水洞的岔管段上方。調(diào)壓室與岔管段統(tǒng)一布置，避免大跨度的岔管段進(jìn)入軟弱巖層或存在較大地質(zhì)缺陷的巖層。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于將調(diào)壓室布置在距離主廠房較近的位置，可以更為有效地發(fā)揮調(diào)壓室的功能。并且將機(jī)組檢修閘門布置在調(diào)壓室內(nèi)，呈“一”字型排列，便于多個調(diào)壓室之間檢修閘門和啟閉設(shè)備的布置、共用和運(yùn)行管理；本發(fā)明組合型截面的洞身加上穹頂，將洞身非檢修閘門側(cè)采用弧形斷面，以更好地適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，并且組合型截面的洞身有利于洞室圍巖的穩(wěn)定，弧形襯砌結(jié)構(gòu)具備較好的受力條件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為一種半圓筒型下游調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1的六-八剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為圖1的8-8剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為圖1的1-1剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為圖1的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為圖1的II1-1II剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為圖1岔管與調(diào)壓室分開布置的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為采用半橢圓型調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為圖1中洞身橫截面增加矩形段面積的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10為圖1中洞身橫截面增加半圓形直徑的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11為圖1中洞身橫截面加大圓弧形圓心角的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖12為圖1中洞身橫截面同時增加矩形段面積和半圓形直徑的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖13為圖1中洞身橫截面采用半橢圓形的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖14為圖1中洞身橫截面減小圓弧形圓心角的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖15為圖1中洞身橫截面減小圓弧形圓心角和直徑的I1-1I剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖16為閘門內(nèi)置的圓筒型調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖17為閘門外置的圓筒型調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖18為長廊型調(diào)壓室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖19為采用長廊型調(diào)壓室水電站平面布置示意圖。
[0035]圖20為采用半圓筒型調(diào)壓室水電站平面布置示意圖。
[0036]其中:閘門1，閘門井2，上游邊墻3，側(cè)邊墻4，洞身5，弧形51，矩形52，尾水支洞6，阻抗板7，阻抗孔8，閘門操作廊道9，穹頂10，尾水主洞11，下游邊墻12，交通洞13，檢修閘門豎井14，閘門操作廊道15，最小安全距離16，巖層分界線17，圓心18，圓心角19，岔管20，長廊型調(diào)壓室21，半圓筒型調(diào)壓室22。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，圖16?19已在【背景技術(shù)】中進(jìn)行了詳述，這里就不在贅述:
[0038]半圓筒型調(diào)壓室即可布置在電站的尾水系統(tǒng)，即為下游調(diào)壓室；也可布置在電站的引水系統(tǒng)，即為上游調(diào)壓室。
【發(fā)明內(nèi)容】
的陳述中以布置在尾水系統(tǒng)的下游調(diào)壓室為陳述對象，當(dāng)用作上游調(diào)壓室時，僅需將調(diào)壓室及其底部壓力管道的布置、室內(nèi)檢修閘門及豎井布置等做相應(yīng)的調(diào)整即可。
[0039]如圖1?6所示的半圓筒型下游調(diào)壓室，用于兩機(jī)一洞時，設(shè)置在靠近主廠房下游側(cè)的尾水洞岔管20的上部，包括帶穹頂10的洞身5，洞身5橫截面為矩形52的三邊與弧形51合圍而成的組合圖形，弧形51可為圓弧或者橢圓弧，矩形52三邊所在的洞身5上游邊墻3底部設(shè)置有2個尾水支洞6，弧形51所在的洞身5下游邊墻12底部設(shè)置有單個尾水主洞11，尾水支洞6處設(shè)置有機(jī)組檢修閘門1，閘門1安裝在閘門井2內(nèi)，閘門井2自下而上延伸至洞身5頂部，洞身5頂部還設(shè)置有閘門操作廊道9，閘門操作廊道9垂直于洞身5并與洞身5相通，洞身5底部還設(shè)置有阻抗板7，阻抗板7同時兼做尾水洞岔管20的頂板。
[0040]本發(fā)明的目的通過如下步驟和措施來達(dá)到，如圖1?15所示:
[0041](1)在初步確定的樞紐總體布置格局和地下電站開發(fā)方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)地質(zhì)條件和地下主洞室的間距要求，初步確定調(diào)壓室的布置位置；
[0042](2)參照長廊型調(diào)壓室的布置方式，將機(jī)組檢修閘門1及閘門井2布置在調(diào)壓室內(nèi)，各輸水管道上閘門井2呈“一”字型排列，有利于閘門和啟閉設(shè)備的布置、運(yùn)行和共用；
[0043](3)確定半圓筒型調(diào)壓室洞室的上游邊墻3和左右兩側(cè)邊墻4的位置，需考慮閘門井2布置的結(jié)構(gòu)要求，以及機(jī)組檢修閘門1啟閉設(shè)備的布置和運(yùn)行要求；
[0044](4)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算所需的調(diào)壓室面積，盡量兼顧調(diào)壓室兩側(cè)邊墻4的距離來確定洞身弧形51的弦，形成由非閘門側(cè)弧形51部分與檢修閘門側(cè)矩形52部分一起構(gòu)成半圓筒型調(diào)壓室的洞身5 ；
[0045](5)當(dāng)調(diào)壓室兩側(cè)邊墻4的距離作為半圓筒型的直徑，若此時調(diào)壓室的面積小于設(shè)計(jì)計(jì)算所需的調(diào)壓室面積時，可以:
[0046]①在地質(zhì)條件允許的情況下，向下游側(cè)增加矩形52面積來滿足調(diào)壓室面積的要求，見圖9 ；
[0047]②地質(zhì)條件允許的情況下，僅適當(dāng)增加圓弧形51的直徑，見圖10 ；
[0048]③地質(zhì)條件允許的情況下，僅適當(dāng)增加圓弧形51的圓心角，使圓心角大于180°，見圖11 ；
[0049]④綜合采用增加矩形52段面積和增加圓弧形51直徑的措施，見圖12，以取得較好的斷面型式和尺寸，優(yōu)化洞室圍巖的穩(wěn)定條件及應(yīng)力分布；
[0050]⑤洞身采用半橢圓型結(jié)構(gòu)，即弧形51為半橢圓弧，見圖13，在滿足調(diào)壓室面積要求的同時，減小調(diào)壓室順?biāo)飨虻目缍?，有利于洞室圍巖的穩(wěn)定。
[0051](6)當(dāng)調(diào)壓室兩側(cè)邊墻4的距離作為半圓筒型的直徑，若此時調(diào)壓室的面積大于設(shè)計(jì)計(jì)算所需的調(diào)壓室面積時，可以:
[0052]①減小圓弧形51的圓心角19，使其略小于180°，與調(diào)壓室兩側(cè)邊墻4相接，見圖14；
[0053]②綜合采用減小圓弧形51的圓心角19和圓弧形51直徑的措施，見圖15，采用圓筒切線的方式與調(diào)壓室兩側(cè)邊墻4相接。
[0054](7)銜接尾水支洞6與尾水主洞11的岔管20，根據(jù)地質(zhì)條件的情況，如圖1和圖5所示，一般可與調(diào)壓室統(tǒng)一布置，即岔管20置于調(diào)壓室底部，可以避免大跨度的岔管段進(jìn)入軟弱巖層或存在較大地質(zhì)缺陷的巖層；如圖7所示，也可與調(diào)壓室分開布置，布置于調(diào)壓室的下游，可以降低大跨度洞室的綜合高度，有利于洞室圍巖穩(wěn)定；
[0055](8)如圖1和圖5所示，尾水岔管20與調(diào)壓室統(tǒng)一布置，岔管20的頂板兼作調(diào)壓室的阻抗板7 ；如圖7所示，尾水岔管與調(diào)壓室分開布置，尾水支洞6的頂板兼作調(diào)壓室的阻抗板7。同時，閘門孔口兼作阻抗孔8，其孔口面積根據(jù)調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范初步擬定；
[0056](9)如圖8所示，當(dāng)輸水系統(tǒng)為多機(jī)一洞(比如三機(jī)一洞)的水力單元布置方式時，調(diào)壓室洞身可采用半橢圓型結(jié)構(gòu)，以減小調(diào)壓室順?biāo)飨虻目缍?，有利于洞室圍巖的穩(wěn)定。
[0057](10)根據(jù)調(diào)壓室最高涌浪水位確定閘門操作廊道9的高程，廊道的斷面尺寸滿足閘門啟閉，以及啟閉設(shè)備的布置和運(yùn)行要求；各調(diào)壓室之間通過操作廊道相互聯(lián)通，廊道端部與調(diào)壓室交通洞相連；
[0058](11)調(diào)壓室頂部采用球形或橢球形穹頂10，與下部的洞身斷面平順連接。
[0059]如圖20，采用本發(fā)明的半圓筒型調(diào)壓室，使得調(diào)壓室下游弧形邊墻51距軟弱巖體界面17的最小安全距離16能夠滿足規(guī)模巨大的洞室圍巖穩(wěn)定要求，確保了洞室圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)的安全。
【權(quán)利要求】
1.一種半圓筒型調(diào)壓室，設(shè)置在引水洞或尾水洞上方，靠近主廠房處，其特征在于:包括帶穹頂(10)的洞身(5)，所述洞身(5)橫截面為矩形的三邊與弧形合圍而成的組合圖形，所述洞身(5)底部設(shè)置有阻抗板(7)，所述阻抗板(7)上設(shè)置有用于連通引水洞或尾水洞的阻抗孔(8)，所述洞身(5)內(nèi)設(shè)置有若干個閘門井(2)，所述閘門井⑵內(nèi)設(shè)置有用于截?cái)嘁椿蛘呶菜此鞯拈l門(I)，所述閘門井⑵自下而上延伸至洞身(5)頂部，所述洞身(5)頂部還設(shè)置有閘門操作廊道(9)，所述閘門操作廊道(9)垂直于洞身(5)并與洞身(5)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半圓筒型調(diào)壓室，其特征在于:所述弧形為半圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半圓筒型調(diào)壓室，其特征在于:所述弧形為圓形角小于180°的圓弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半圓筒型調(diào)壓室，其特征在于:所述弧形為圓形角大于180°的圓弧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半圓筒型調(diào)壓室，其特征在于:所述弧形為半橢圓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一所述的半圓筒型調(diào)壓室，其特征在于:所述閘門井(2)設(shè)置在洞身(5)的矩形側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一所述的半圓筒型調(diào)壓室，其特征在于:所述洞身(5)設(shè)置在引水洞或者尾水洞的岔管段上方。
【文檔編號】E02B9/06GK104294805SQ201410568215
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】鈕新強(qiáng), 王 煌, 周述達(dá), 楊建東, 杜申偉, 翁永紅, 邵年, 張存慧, 王超, 胡建華, 張志國, 孟剛, 肖云華, 張玲麗, 楊曉林, 劉會波 申請人:長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司