時間：2023-05-17 09:56:35
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇水電站市場分析，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
【關鍵詞】減速機；測試；振動；改進
1.概述
水口電站兩臺2×250t橋機是由太原重機廠1989年設計、生產、制造的大型起重設備，單車吊重500t兩臺并車后最大可起吊1000t，用于發電廠房水輪發電機組的安裝、維護、修理。
兩臺橋式起重機自1990年投運以來，已使用二十年左右，對七臺發電機的安裝、維護、修理起到非常重要作用。由于安裝時環境不理想，造成機械方面出現一些不可修復的問題，特別是起升減速機，嚴重影響起重機的安全運行。電氣控制系統起升機構為國產自激磁動力制動系統，運行機構為國產轉子切電阻可直接打反車的調速系統，電氣系統所用元件為常規的繼電器及分離元件，目前元件基本屬淘汰產品，故障率高，影響設備運行的安全可靠性，起同構控制系統由于可調性差，兩個機構甚至四個機構同時運行時，其同步性能不能滿足實際運行的需要。
由于各方面的原因，該設備經常性出現運行問題，設備存在隱患。為此，公司提出對兩臺橋機進行有關機電項目的檢測、分析、鑒定及研究，為改造提供科學方案。
2.橋機現狀與原因分析
2.1機械設備現狀
（1）對橋機橋架上拱進行現場檢測，測量工具SJ006水準儀，數據如下（單位：mm）：
一號車一號梁上拱值
標準要求：跨中上拱度應為（0.9/1000∽1.4/1000）S，且最大上拱度應控制在跨中S/10的范圍內。
（S-跨距=2800）跨中上拱度應為25.2∽39.2mm ，兩車上拱度全部符合標準要求。
同一斷面軌道高低差標準要求：小車跨距為5.8m時為9除一號車跨中向上游側第一節板點處超標1mm外（實測為H=210）其余各點均在要求范圍內，小車軌道接頭高低差（見表1）
標準要求：小車軌道接頭處高低差d≤1mm，符合標準要求。
小車軌道側向錯位（見表2）
標準要求：小車軌道頭部側向錯位f≤1mm
電動機軸與減速機高速軸同軸度，符合標準要求。
2.4 制動輪
分為250T和50T兩檔，型號TZC758.27 速比I=11.81普通齒面減速機。經開蓋檢查各減速機齒合來重調角，齒型已磨成刀形式，齒合間隙嚴重超標。#1車#1鉤減速機第一軸齒和第二軸齒合為1.05∽1.10mm而且兩齒均有硬點齒合現象。接觸長公20%左右角接觸嚴重。兩齒齒面均存在修磨痕跡，周節積累誤差大齒合間隙變化很大從0.5∽1.1mm。運轉時造成沖擊大是振動和噪聲大的主要根源是第一軸齒與第三軸齒與第四軸齒接觸長度較好達70%，合格。但接觸高度僅為30%，仍未達到要求。#1車#2鉤減速機第一軸齒和第二軸齒齒合間隙為0.47∽0.69mm有調角接觸現象且齒側間隙超過標準要求。他面接觸僅為40也未達到標準要求。二軸齒與三軸齒，三軸齒與四軸齒齒面接觸較好，齒側間隙稍微超過標準要求。#2車#1鉤一軸齒與二軸齒齒側間隙為0.62∽0.60mm，超過標準要求，齒間有拉傷及修磨痕跡。其他兩級較好。#2車#2鉤第一軸與第二軸齒齒側間隙為0.75∽0.60mm間隙超標，接觸長度達60%，但高度上僅有30%，主線接觸易造成沖擊、噪聲大。
2.6 開式齒輪傳動邊
2.7 端梁高強螺栓斷裂原因分析
經查端梁連接孔無錯位，且高強螺栓硬度遠大于端梁結構件硬度。分析認為不是因螺栓受剪斷裂。認為從前標準要求高強螺栓扭緊力矩偏大，且當時扭矩搬手粗放，精度不準，使扭緊時力矩過大，且螺栓本身質量不高，存在應力造成傷害所致，有微觀裂紋，經振動導致斷裂。
2.8關于裝超載限制器
經現場檢查和圖紙復查，在現行狀態條件下可以安裝超載限制器，把超載限制器裝到上滑輪裝置平衡杠桿之承座處，做些改動即可實現。大車運行機構，滑塊式萬向聯軸器，現磨損嚴重運轉時噪聲大，傳動效率低，可改為十字軸式萬向聯軸器，但需要把車輪端減速機軸端，接頭拆下重新制造安裝上聯攔法蘭。主梁電氣室增設軸流風機，實行強迫通風，以改善主梁電氣室工作條件，降低室內溫度，可在端梁處開適當的通風孔，并對端梁進行適當加強，安裝軸流風機一端向內吹風，一端向外排風。
2.9司機室安裝空調，改善司機工作條件
橋機工作地點夏季很炎熱，司機室處于電電廠房頂部，溫度尤其高，為改善司機工作條件，可以在司機室后部增設平臺，以安裝空調機組。
2.10關于增加工作翻身操作方式
經整體分析認為，現行橋機的雙鉤操作，可選一小車為主鉤，另一小車為副鉤，采用“空翻法”即可安全進行工作翻身，但工作要有足夠的剛性和可捆綁性，噸位不宜過大，就可以實現。
3.改進及處理建議
考慮到起重設備的特殊性，建議由原設計制造單位重新設計制造4臺起升機構減速機。將減速機原軟齒面齒輪改為中硬齒面齒輪（齒面硬度HB260-290），以提高減速機的使用壽命，在減速機輸入和輸出軸處的透蓋上增加骨架密封圈，并在減速機底面法蘭上加開一環形導油槽，以解決減速機的滲漏油問題。
在減速機高速軸超速開關側設計一活軸，以便將來電氣部分改造，同時增加一套悶蓋，作為備用。減速機其它有關參數均按原設計執行，以新減速機上升式小齒輪為基準，修磨卷筒大齒輪的齒面，并調整開式齒輪副的齒側間隙，加上新減速機各級齒輪副的嚙合精度的提高，可以消除運行時振動大、沖擊大的現象，降低運行時的噪聲。
關鍵詞:紅石電站 軸流定槳 轉輪 更換
一、概況
紅石水電站水輪機型號為ZDA190-LH-600;發電機型號SF50―56/9000,立式半傘型。其主要參數為:最高水頭25.6m;最低水頭22.8m;額定轉速107.1r/min;額定功率51.55MW;設計水頭23.3m;設計流量251m3/s;飛逸轉速240 r/min;吸出高度-4m;最高效率91%;葉片數5;葉片安放角8°;水輪機轉速上升率50%;蝸殼最大水壓值0.4MPa;葉片法蘭直徑1100mm;葉片法蘭端面中心距800mm;葉片法蘭把合螺釘分布圓直徑d=850mm;導葉高度2400mm;導葉分布圓直徑:7000mm。
基于轉輪葉片裂紋的嚴重狀況已威脅到電廠的安全生產,經反復研究決定,紅石3號機組開展A級檢修更換轉輪,已徹底解決轉輪葉片裂紋所帶來的不安全因素。
二、轉輪更換過程分析
1、新轉輪的設計數據來源
新轉輪還是由哈爾濱電機廠設計生產,與原轉輪型號一致,但值得注意的是設計中某些數據必須要在現場實測后才能做為設計選型的主要參考依據。要想獲得這些數據,首先是按照機組擴修過程進行水輪機的分解。分解過程中作為作業班組一定要記錄好機組的某些原始參數,比如水導瓦間隙;頂蓋水平;接力器水平;主軸密封上下密封板加墊厚度等,這里還要提到的是導葉上下抗磨板間隙也需要測量,此次分解按慣例沒有測量,這在后續問題中會再次提到。這些數據對于更換新轉輪后的安裝工作是必要的參考。
2、新轉輪葉片的組裝
這個過程中要注意以下幾個問題:
1)各部件的檢查要仔細。其中包括葉片與輪轂安裝的法蘭面一定要沒有高點和任何顆粒,防止葉片安裝后存在間隙;輪轂上葉片螺釘孔要清潔完好沒有毛刺,最好要用絲錐弓過并用砂紙輪打過然后噴灑清洗劑(755);處理葉片聯結螺栓、螺釘、螺帽及銷釘,因運輸等原因螺栓、螺釘及螺帽的螺紋有磕碰現象,要用三角銼等工具將螺紋處理好,防止最后出現研螺絲現象;處理好螺栓、螺釘與葉片輪轂的配合面,防止出現高點影響螺栓的拉伸。
2)采用一鉤三鏈方式安裝葉片。在足夠吊重的天車勾上掛三個導鏈,然后分別利用葉片吊裝專用工具將三個導鏈掛在葉片樞軸螺孔上、葉片進水邊和出水邊的適當位置,最終使葉片吊起平穩,并實現水平及圓周方向的位置可調。
3)要考慮葉片的安裝順序。葉片與輪轂的配合是一一對應的關系,因此首先是找準葉片序號,然后在任意安裝一片后要采取隔一片安裝的方式進行。這樣是防止轉輪出現偏重而傾倒現象。
3、泄水錐的安裝
此次新轉輪在泄水錐的安裝過程中也出現了一些問題。按照常理首先是要檢查處理好泄水錐與輪轂聯結法蘭面,防止高點出現。然后將聯完主軸的轉輪吊起落向立在平地上的泄水錐,找準方向后落下對稱穿入4―6顆螺絲旋緊再吊至檢修機坑內進行其它螺絲安裝。但值得注意的是聯結螺絲的長度與輪轂法蘭面螺絲孔的深度要事先測量準確,是否存在螺絲過長或螺絲孔深度不夠而配合不好的問題,如果存在就得設法解決,要不然螺絲拉緊度不夠可能給以后的運行留下安全隱患。解決的方法可以是將螺絲兩端各截去一段已達到合理的長度,但因螺絲本來不算太長,(這里是220mm)截斷是不可恢復的,為了保險起見我們采用了加墊片的方法。墊片的大小規格及數量都是根據螺絲規格及螺絲孔深計算出來的,所有螺絲加的墊片規格和數量都是相同的,以防出現破壞轉輪靜平衡現象。還要注意在螺絲全部打緊后螺絲帽及墊片都要用電焊電焊牢固,防止脫落。
4、蝸殼底環問題處理
當頂蓋落回機坑,螺絲打嚴之后測得12號到16號導葉端面無間隙,再測得抗磨板間隙遠遠小于理論值。這樣導致導葉無法開關,個別導葉套筒也回裝不上。重新分解底環灌漿,從理論和現實上都不能允許,因此排除了這個方法。下一個方法就是如何將鼓起的底環盡量恢復使導葉端面能夠產生合理的間隙值,而又能讓底環不再彈變。經水工水平儀測得數據實際鼓起部位的高度可達3mm之多,而要光在頂蓋與坐環間加墊是不夠的。因此經廠里有關部門慎重考慮研究,先將頂蓋落回通過導葉將鼓起的底環盡可能地壓下去,然后將鼓起部位的底環與座環間間斷性焊接(隔100mm焊200mm),再用400mm×30mm×50mm的立筋沿水流方向在兩導葉間焊在底環與座環上(注意不要影響到導葉的全開和全關)。然后又將頂蓋吊起在頂蓋與座環間加了1mm紫銅墊。
三、結束語
此次白山發電廠紅石電站轉輪更換工程解決了電站因機組運行時間長導致
轉輪葉片裂紋帶來的安全隱患,為機組的安全穩定運行提供了可靠保證,并且為白山發電廠的安全生產奠定了堅實的基礎,同時為我國水電機組出現此類情況處理提供了寶貴經驗。
參考文獻:
[1]白山發電廠.水輪發電機組運行規程,企業標準,Q/1511.2004.
[2]白山發電廠.機械設備檢修規程(紅石站),企業標準,Q/1511.10506―2005.
[3]豐滿水電技術學校 白家驄主編. 水輪發電機組檢修工藝.北京:電力工業出版社出版,1982年1月
[4]東北水利水電學校 于蘭階主編. 水輪發電機組的安裝與檢修.北京:水利電力出版社出版,196年11月
關鍵詞：貫流式水電站 河床式廠房 尾水管 內力計算
中圖分類號：TV74 文獻標識碼：A
0 引 言
開發低水頭水力資源一般采用貫流式水電站，這種水電站尾水管跨度一般較大。做好貫流式水電站尾水管的結構分析是非常必要的，對貫流式電站尾水管結構承載力極限狀態研究以及正常使用狀態研究具有指導性的作用。
1 工程概況
該水電站位于西部某河段上。樞紐主要由河床式電站廠房、泄洪閘、右岸砂礫石壩、左岸混凝土防滲墻及中控樓、GIS室等建筑物組成。電站等別為三等中型工程，主要建筑物級別為3級。該水電站廠房為河床式廠房，主廠房采用單機單縫，尾水管最大跨度14m，高度11.2m。
2 計算內容
對尾水管進行正常運行、校核洪水期運行以及檢修工況的結構計算，并給出內力數值分析影響因素。
3 計算假定
（1）內力計算采用有限元法：假定尾水管按平面框架計算；
（2）由于尾水管桿件截面尺寸較大，跨高比小。因此在框架內力分析中需要考慮節點剛性和剪切變形的影響。節點剛性段長度取節點寬度之半，柔性段長度取凈跨度。
（3）假定作用在尾水管頂板的上部荷載及機電設備重沿垂直于水流方向呈均勻分布，沿順水流方向按45°角向上游側(或下游側)擴散分布至尾水管頂板上。
（4）由于尾水管長期處于水下，受溫度變化的影響較小，所以溫度應力不作專門計算。
4 計算程序、計算模型及計算工況
4.1計算程序
本次計算程序采用大型有限元程分析軟件Ansys10.0。
由美國ANSYS公司研制的ANSYS軟件是融結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛應用于核工業、水電、交通、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、日用家電等一般工業及科學研究。
ANSYS有限元軟件具有強大的分析功能，擁有豐富和完善的單元庫、材料模型庫和求解器，保證它能高效地求解各類結構的靜力、動力、振動和非線性問題，穩態和瞬態熱分析及熱－結構耦合問題，壓縮和不可壓縮流體問題。其友好的圖形界面和程序結構，交互式的前后處理和圖形軟件，大大地減輕了用戶在實際工程問題中創建模型、有限元求解以及結果分析和評價的工作量。它統一集中式的數據庫保證了各模塊之間的有效可靠的集成，并實現了與多個CAD/CAE軟件的友好連接。
尾水管可簡化為平面框架結構進行計算。對于平面框架結構，我們需要研究其內力大小及分布規律（軸力、剪力、彎矩等），本論文采用水工結構中常用的二維Beam3單元進行計算分析，準確快速的得出計算結果。
4.2 計算模型
圖4.1 尾水管有限元計算模型
4.3 計算工況
表4.1 各計算工況荷載組合
工況 自重
荷載 頂板
荷載 內水
壓力 地基
反力 揚壓力 上部設備
及結構重 備注
正常運行期 √ √ √ √ √ √ 持久狀況
檢修期 √ √ √ √ √ 短暫狀況
校核洪水運行期 √ √ √ √ √ √ 偶然狀況
4.4 計算斷面的選取
沿尾水管從上游至下游選取兩個斷面，上游斷面凈跨度12.47m，凈高度11.20m，下游斷面凈跨度14.00m，凈高度11.20m，
5內力計算成果
表5.1上游斷面內力計算成果
表5.2下游斷面內力計算成果
6 結論
（1）根據本文計算結果，跨度較大的流道跨中彎矩較大，這是符合貫流式河床水電站受力及結構特點的，未出現因為應力集中而造成的內力較大的情況，這說明本論文研究對象在體型設計盡量減少了體型突變的部位，在體型過渡時盡量選用弧段過渡，場內設備布置較為均勻，結構布置合理，避免由于體型突變和荷載過于集中造成的應力集中，使某部位內力過大，浪費鋼筋的情況。
（2）河床式水電站尾水流道底板承受著基礎向上的反力，不同地質情況所受反力大小不同，因此由于設計對象所處地質條件不同，在進行尾水管計算時計算結果有較大差異，因此在設計過程中對地質情況應予以重視。
（3）尾水管各部位內力值在洪水運行工況下比較正常運行工況有增大的趨勢，不同工況內力計算結果也不同。因此在進行尾水管計算時需要對不同工況進行計算，可以有效的判定在各種工況下的內力情況，達到體型設計合理，配筋適當的目的。
（4）根據本文計算結果，最大彎矩就發生在流道跨中位置，因此在計算配筋時需特別注意流道跨中部位配筋，流道跨中部位的配筋一般較大。
參考文獻：
沙錫林.貫流式水電站[M].中國水利水電出版社，1999.12.
單智杰.燈泡貫流式水電站廠房三維靜動力分析[D].西安理工大學.2005
顧鵬飛，喻遠光.水電站廠房設計[M].水利電力出版社，1987.
DL/T5057-2009.《水工混凝土結構設計規范》[S].中國電力出版社，2009
DL5077-1997.《水工建筑物荷載設計規范》[S].中國電力出版社，1998
關鍵詞：抽水蓄能電站；地下廠房；施工；質量控制
Abstract: in combination with an pumped storage power station, underground workshop of power station key parts of construction measures are analyzed, and finally put forward the construction quality control measures to ensure that the quality of the project.
Keywords: pumped storage power plant; Underground workshop; The construction; Quality control
中圖分類號：TV743文獻標識碼：A 文章編號：
1． 引言
某抽水蓄能電站地下廠房系統由主廠房、主變洞、母線洞、高壓電纜平洞及電纜豎井等洞室組成。主變洞：主變洞開挖尺寸193.16*11.7*22.0m（長*寬*高），拱頂巖體厚220～270m，主變室地面高程與安裝場相同。主變運輸洞：主變運輸洞布置在主廠房安裝間側，與主變洞相連，主變運輸洞長65.15m。采用城門洞型開挖斷面，開挖尺寸為11.4*10.248（寬*高）。母線洞：母線洞共6條，采用城門洞型斷面，開挖尺寸為8.7*1.6m（寬*高），靠近主廠房10.0m范圍母線洞的開挖尺寸為7.2*6.0m（寬*高）。高壓電纜豎井：高壓電纜豎井深104.0m，頂部高程84.0m，底部高程-20.0m。開挖斷面為矩形，尺寸1.4*7.9m。
2． 關鍵部位的施工措施
2.1主廠房、主變洞頂拱層開挖施工
1）在廠房及主變室各層開挖前，必須首先完成相應層的排水廊道及排水孔施工，完善排水系統，盡可能先期降低地下水位，提高圍巖的自穩能力；2）廠房和主變洞的圍巖條件較差，根據成熟的施工經驗，兩大洞室頂拱層的開挖均采用眼睛法施工，即兩側導洞領先，中間預留巖柱，巖柱的開挖滯后兩側導洞30m的距離。開挖后及時進行初期的錨噴支護以及格柵拱架的施工。確保圍巖的穩定和變形在允許的范圍。由于預留巖柱的開挖滯后導洞開挖30m，為了防止已開挖段的變形過大，在巖柱開挖后視圍巖的出露情況采用鋼支撐臨時支護，等圍巖穩定后再拆除臨時鋼支撐；3）設計輪廓線上采用光面爆破的控制技術，嚴格控制鉆孔質量，盡量將超挖控制在招標技術條款要求的范圍；4）鑒于洞室圍巖的具體情況，發包人在前期已經考慮了從洞室頂拱高程以上的8.00m高程排水廊道進行廠房和主變洞頂拱層的預固結灌漿，由于地質條件的復雜性，在頂拱層的開挖中，還應根據出露的圍巖情況，采用超前錨桿、超前小導管以及鋼拱架等超前支護措施；5）每次爆破后仔細排除松動巖塊，隨時監測已開挖的洞段，及時清除危巖確保安全，并及時做好噴錨支護；6）頂拱下部的高邊墻開挖采用預裂或光面爆破技術，嚴格控制鉆孔質量，確?？孜黄?/p>
2.2 巖壁吊車梁的施工
1）巖壁吊車梁位于廠房第Ⅲ層開挖層內，為保證巖臺成型，開挖時采用控制爆破技術，開挖前精心進行爆破設計與試驗。巖錨梁部位的開挖采用預留保護層的開挖方式，保護層與中部槽挖采取預裂爆破分開，中部先行槽開挖寬度15.5m，用液壓鉆垂直鉆孔梯段爆破，超前兩側保護層開挖30m以上，保護層厚度初擬4.0m，施工中根據爆破試驗調整；2）巖壁吊車梁保護層按爆破振動試驗確定的爆破參數嚴格控制外側直墻垂直鉆爆的單響藥量，鉆孔時保證直墻面光爆孔垂直，孔與孔之間平行，孔底偏差小于10cm，巖臺三角體采用雙面光爆的方法進行開挖，上直墻面及斜面光爆鉆孔間距20～25cm，鉆孔深度及角度用測量儀器嚴格控制；3）巖錨梁施工中，按規范要求采用紅外線激光定位技術放樣，精確測放輪廓線，鉆孔方位角采用地質羅盤控制，水平鉆孔用水平尺控制水平度、斜面傾斜孔仰（傾）角及深度用幾何法控制，開孔前用全站儀測定每一孔位的鉆孔深度；4）巖壁吊車梁三角體的開挖中，遇到圍巖條件差，難以成型的洞段，采取對掩體進行預固結灌漿，改善圍巖條件的方法，然后再進行吊車梁的II序開挖；5）巖錨梁三排深孔受力錨桿的施工做到認真細致，錨桿孔根據超挖情況重新計算，并用全站儀準確測量定位，錨桿采用鑿巖臺車造孔，錨桿孔上、下偏差不大于±3cm，左右偏差不大于±5cm，角度偏差不大于+2°，孔深偏差不大于5cm。巖錨梁錨桿安裝之后；6)為了保證爆破振速滿足規范要求，在巖壁梁混凝土施工之前，在施工程序安排上，廠房Ⅳ層開挖支護施工完成；87）為防止V層開挖飛石對巖錨梁造成破壞，巖錨梁體底面及側面模板在層開挖作業時不拆除，必要時在模板外側采用廢棄膠帶或輪胎等進行保護，防止飛石損傷混凝土表面；8）由于地下廠房的圍巖條件較差，為保證巖壁吊車梁的成型質量，巖臺三角體上直墻面和下直墻面的系統錨桿支護在三角體鉆孔之前施工完成。
2.3 母線洞的施工
1）母線洞距巖壁吊車梁高差僅8.5m，若按照常規的施工方法，安排其隨主廠房同步開挖，無法滿足招標文件的爆破振動安全控制標準要求，不利于巖壁吊車梁混凝土的穩定，故要提前安排施工；2）開工后先進行主變運輸洞以及主變運輸洞與主變洞聯系洞的開挖支護，并在-42.50m高程，沿主變洞軸線開挖一條寬4m、高4.5m的支洞，支洞延伸至6#母線洞，在每條母線洞的位置分岔洞進入母線洞，在母線洞內沿13%的坡下臥至母線洞底板-48.75m高程，作為母線洞開挖的通道；3）母線洞靠近主廠房側10m范圍的開挖采用隔洞施工的順序，隨著支洞在廠房軸線方向的延伸。
3． 施工質量控制
3.1主廠房巖壁梁開挖
1)為保證巖壁梁巖臺成型，開挖采用預留保護層控制爆破，開挖前精心進行爆破設計與試驗。2) 不允許欠挖，控制巖臺斜面與水平面的夾角與設計值相比應偏小，偏差不大于2°。3)巖壁梁部位的開挖采用預留保護層的開挖方式，保護層與中部槽挖采取預裂爆破分開，中部先行，用液壓潛孔鉆垂直鉆孔梯段爆破，超前兩側保護層開挖大于30m，保護層厚度初擬2.5～3.5m，施工中根據爆破試驗調整。4)巖壁梁保護層必須按爆破振動試驗確定的爆破參數嚴格控制下直墻外側垂直鉆爆的單響藥量，鉆孔時采用三次鉆桿校核和加扶正器保證下直墻面預裂孔垂直，孔與孔之間平行，孔底偏差小于10cm，巖臺三角體上直墻面及斜面光爆鉆孔間距20～25cm，鉆孔深度及角度用測量儀器嚴格控制。5)巖壁梁三排深孔受力錨桿的施工做到認真細致，錨桿孔根據超挖情況重新計算，并用全站儀準確測量定位，錨桿采用鑿巖臺車造孔，錨桿孔上、下偏差不大于±30mm，左右偏差不大于±100mm，孔深偏差不大于50mm，傾角偏差不大于2°。
3.2豎井開挖
1)開挖前確保開挖邊線放樣精度。及時進行誤差調整。采用光面爆破，確保豎井及調壓井圍巖的表面平整度，不欠挖、盡量減少超挖。2)豎井開挖之前先進行鎖口支護，且不侵占設計斷面，豎井開挖必須邊開挖邊支護，上一個循環支護完成之前，不得進行下一個循環作業。3)高50m以上的豎井開挖導井施工優選采用反井鉆機。4)爆破作業中除鉆孔可由民工實施外，裝藥、連網、起爆以及爆后檢查均由持有效操作證的職工完成，提高爆破保證率，避免由于雷管質量問題造成瞎炮和便于殘孔檢查，在周邊孔和底部一排孔采用雙雷管起爆。
4． 結論
文章通過結合某抽水蓄能電站施工實例，針對該電站廠房中的關鍵部位施工技術進行了總結，同時就不同環節的施工給出了具體的控制技術措施，有效地提高廠房施工質量。
參考文獻：
[1] 羅一民，張自標．淺析水電站的廠房施工[J]．四川建材，2006，27（02）：74-75．
[2] 管國春．巴山電站廠房施工方案的優化[J]．價值工程，2007，29（06）：101-103．
關鍵詞：燈泡貫流式水電站 靜、 動力計算分析 有限元
1.3燈泡貫流式水電站廠房布置及特點[29～51]
1.3.1廠房類型
燈泡式貫流機組廠房多為擋水廠房，廠房本身作為樞紐擋水建筑物的一部分。擋水廠房可分為單純擋水廠房和溢流廠房。由于廠房兼作擋水建筑物，其設計標準與閘坎等擋水建筑物相同。
單純擋水廠房為通常采用的形式，其結構簡單，廠房四周有足夠高的擋水墻擋水，水庫上游來水流量大于發電用水時，多余水量由瀉水閘棄水。
溢流廠房可通過廠房頂瀉流，分擔瀉水任務，減少瀉水閘孔數，節省瀉水閘工程量。溢流廠房上、下游擋水墻無須設置到水庫最高水位以上，廠房本身土建工程量也可減少。同時廠房的浮托力也減少，廠房的接觸力也可大為改善。廠房頂溢流堰面可設閘門也可不設閘門。不設閘門時，水位超過溢流堰面時，自由溢流棄水，可省去金屬結構工程量。樞紐正常蓄水位較高時，通常設置閘門擋水，水庫需要棄水時，由閘門控制瀉流。在溢流棄水發電時，由于水流的射流作用增加發電量，在溢流棄水不發電時，減少或清除了廠房尾水的回流淤積。溢流廠房的結構復雜，比常規擋水廠房施工難度大。在有條件的情況下采用溢流廠房其經濟效益還是很好的。
1.3.2廠房布置及特點
（1）流道及進出口設備布置
燈泡式水輪發電機組過水流道外形由生產廠家根據試驗確定并提供給設計部門，流道通?？煞殖蛇M口段、中段和出口段。燈泡式水輪發電機組放置在流道中段內，其上游部分為進口段，下游部分為出口段。
流道進口段通常布置有攔污柵、檢修閘門及其所屬的起閉設備和進口閘墩、胸墻及橋面結構。上游閘門至機組首部距離很近，流道進口的布置主要是確定攔污形式和攔污柵、檢修門及壩頂公路的相對位置。
大多數燈泡貫流式機組電站在廠房渠道進水口處依次設置攔污浮排、攔沙坎、攔污柵，以攔截飄浮物和防止推移質泥沙進入機組流道?，F在有部分電站，取消攔污浮排，在電站進水口上游的攔沙坎上設置一排攔污柵，即把攔污柵布置在進水墩前緣上游數十米處。采用這種通敞式布置的主要優點有:①因攔污柵離廠房有一定的距離，使廠房前有一相對靜水區，水流流態比較穩定，過柵流速較小，污物容易清除，由于攔污柵引起的水頭損失小，可以提高機組出力;②一旦某孔攔污柵被污物堵塞嚴重，水流可以從其它孔通過，在廠房前的靜水區內進行調整，不至于對某一機組的發電出力產生明顯的影響，因此，通敞式攔污柵不失為一種好的布置形式。
流道出口段布置有尾水閘門及其啟閉設備。由于貫流式機組流道平直，機組上下游閘門的設計水頭和操作水頭相差不大，從經濟角度尾水閘門亦具備作為工作閘門的條件。尾水快速閘門和尾水事故閘門是貫流式機組電站尾水閘門布置的兩種類型，也是防機組飛逸事故的常用過速保護措施，當電站采用機組和尾水閘門聯合運行方式時，又是控制電站流量流道的工作閘門。
（2）主廠房布置
燈泡貫流式機組主機成臥式布置在流道內，尾水管為直錐形，對溢流式和非溢流式等各種廠房結構有很強的適應性，溢流式廠房雖然可節省廠房投資，但這種廠房有噪音大、通風采光條件差、吊物孔受氣候影響、溢流面的吊物孔密封要求高等缺點，在我國所建崖電站中大多采用非溢流封閉式廠房。
機組間距、廠房高度、跨度燈泡貫流式機組的安裝程序有兩種:第一種，尾水管里襯(包括法蘭段)管形座~接力器基礎(廠房封頂) 橋機機組。第二種，尾水管里襯(廠房到頂) 橋機管形座機組尾水管里襯法蘭段。
主廠房高度主要決定于配水環(導水機構)組件翻身的吊裝要求。各大件吊裝方法必須與廠家協商，認真對待，一旦沒有考慮周到，將給安裝檢修帶來很大麻煩。
主廠房跨度主要由機組結構尺寸和發電機、水輪機各部件的安裝要求決定。在發電機轉子、定子安裝前，先將燈泡頭冷卻套(或發電機上游柜架)吊入機坑內。為了方便安裝，應認真審查廠家發電機安裝豎并的尺寸，滿足幾個大件的安裝要求。
燈泡式機組間距主要由流道尺寸決定，一般比常規機組小。由于管形座的支臂已形成進入機組內部的通道，有些大型機組此通道與廊道相接，故在機組之間不必設置樓梯，只需在主廠房兩端設置樓梯至水輪機廊道。樓梯進口可設在主廠房下游側副廠房內。
目前國內已運行和在建的燈泡貫流式機組電站，主廠房的布置形式各有其特點，歸納起來有以下幾種:
① 主廠房分運行層、管道層和廊道層共三層的格式。國產機組的調速器和油壓裝置管道接口以及回油箱等設備均布置在樓板下面，加之輔助設備較多，尺寸大，如果都布置在運行層，水工結構、設備布置方面都有一些困難?；蛘呷绻掠嗡惠^高，安裝場需抬高，運行層與安裝場取同一高程的話，下面的空間高，可增設管道層。這樣，運行層顯得整齊、美觀、方便，把一些閥門、自動化元件等附屬設備布置在管道層也便于操作維護，兩全其美。而運行層設一整層還是局部，通常又有兩種方式:運行層為局部，布置成半弧島式，僅下游側設有運行層，發電機、水輪機豎井的蓋板在管道層。這樣可減少噪音的影響，管道層檢修維護方便，節省投資，但這種布置由于運行層面積小，運行維護不夠方便。運行層為整層，將發電機和水輪機安裝豎井的蓋板布置在運行層，這樣就形成了整個運行層地面，比較寬敞，運行管理方便。
對于管道層中管道、電纜的布置方式，可根據此層的高度以及其它綜合因素分如下在運行層的樓板下面架空和在管道層分別設置管道溝及電纜溝兩種。
廊道層是貫穿各機組的通道，此層布置有軸承油箱、測量管路、排水泵等輔助設備。
②主廠房分運行層與廊道層共二層的格式。
如前所述，進口機組的調速器、回油箱、油壓裝置之間聯接管路的接口在側面，閥門自動化元件布置較集中，組合體積小，其管道及閥門等輔助設備只需在主機周圍稍微低一點的坑中布置便可，有些自動化元件布置在燈泡體內，只需將聯接管路和電纜布置在機組兩側的電纜溝和管道溝內，不必設管道層。這樣，既節省土建費用又方便運行，主廠房寬敞。例如:南津渡、馬跡塘等電站都是如此。
由于國產機組調速器、油壓裝置等設備的要求，耀設管道層即主廠房分三層是合理的，如果制造廠能鈞調速器及油壓裝置的結構進行改造，使自動化元件盡量布置在機械拒內或燈泡體內，連接管接口布置采幾進口機組的形式，這樣主機室就可以分兩層布置，既司減少工程量又便于運行管理。
（3）副廠房的布置
副廠房必須便于同主廠房聯系，還應注意運行人員的工作條件。為了充分利用尾水管基礎結構以上的空間，副廠房布置在主機室的下游側，這是燈泡貫流式機組電站常用的格局。機旁盤、勵磁盤宜布置在這里且與操作層同高程，便于運行管理。在尾水管上部布置副廠房節省投資，但是這樣副廠房通風差、噪音大，工作環境差。尤其是有些尾水副廠房頂層兼作公路橋梁(如馬跡塘水電站)，汽車開過時振動、噪聲都比較大。因此中央控制室、載波通信室、資料室等主要生產副廠房(這些需要運行人員8h連續工作的場所)，不宜放在尾水平臺上副廠房內，應放在靠近岸邊安裝場靠下游側的副廠房內(如木京電站)。為改善下游側副廠房的通風條件和采光條件，可將下游擋水墻向后移，使之與副廠房有一定的距離，這樣可以在副廠房的墻上開設窗戶，改善通風和采光條件(如都平電站、木京電站)。
（4）安裝場布置
安裝場面積的確定應按大修時放置機組各主要部件來考慮，也要適當考慮安裝的要求，當電站要求幾臺機組同時安裝時，應適當加大安裝場的面積。根據幾座已建電站的經驗，安裝場主要考慮轉輪、配水環、轉子、定子、主軸(包括推力軸承和導軸承)等五大件的組裝和翻身所需場地，其他一些小部件，可在主廠房內進行。安裝場長度取2倍的機組間距，便能滿足要求。
1.4燈泡貫流式水電站廠房結構應力的研究方法
1.4.1廠房結構應力的研究的必要性
燈泡貫流式水電站廠房一般由上游擋水閘門、流道、下游擋水閘門、排沙孔、主廠房上部結構等部分組成，由于是由多個孔洞組成的復雜三維孔洞結構，作為擋水建筑物，要承受上、下游水平作用力，使河床式廠房的內力分布較其它型式的廠房更加復雜，而燈泡貫流式機組較軸流式相比，其機組型式、受力方式有自身特點，特別是對于廠內溢流式廠房使得廠房結構布置和受力條件更加復雜，設計中許多技術問題需要通過計算深入研究，為了全面了解各設計工況（特別是廠房表孔泄流情況）廠房壩段應力、位移狀態，使廠房結構設計更加合理、安全、經濟，采用整體三維靜動力有限元計算是十分必要的。
通過整體三維靜動力有限元計算，了解廠房流道的應力、變形、配筋及防裂情況；廠房表孔閘墩和底板的應力、變形、配筋及防裂情況；廠房上部結構的自振頻率應大于表孔過流脈動優勢頻率，以防止共振；廠房流道、表孔邊墩的自振頻率同機組頻率要相對錯開，以防止共振。
轉貼于 1.4.2廠房結構靜力的研究方法
目前對水電站廠房結構應力及穩定分析方法有：結構力學法、材料力學法和有限元法[52～56]。
結構力學法和材料力學法對電站廠房應力及穩定分析計算中比較簡單，但是對于比較復雜的廠房結構過于簡化計算模型將導致計算結果不能反映廠房結構的實際應力狀態，尤其在某些應力狀態比較復雜的部位由于過于簡化而引起計算結果錯誤，而且結構力學法和材料力學法對于求解瞬態及動力學分析也比較困難。
有限元法是20世紀40年代提出的處理材料屬性和邊界條件較復雜問題的一種有效的離散化的數值方法，離散后的單元和單元之間只通過節點相聯系，所有的力和位移都通過節點進行計算。利用有限元法對廠房結構進行應力分析計算有以下優點：（1）大型水電站廠房的物理模型制作不易，有些因素模擬困難，不能作過程仿真分析，而有限元模型則易于模擬；（2）有限元模型能突出構成建筑物本質特征的因素，便于分析了解建筑物的性能；（3）可以變動模型有關因素條件進行敏度分析，了解他們對廠房影響的程度及趨勢，為改進設計提出啟示；（4）能針對廠房的某一部分進行詳細模擬，來計算結構中重要部位的應力分布狀況；（5）能進行非線性分析、模態分析以及動力分析。
1.4.3廠房結構動力的研究方法[57]
動力學問題在國民經濟和科學技術的發展中有著廣泛的應用領域。最經常遇到的是結構動力學問題，它主要包括動力特性分析和動力時程分析兩種類型。對水電站廠房的動力分析主要研究廠房結構在地震和機組震動作用下廠房結構的應力分布以及其穩定性。因此，對廠房結構的動力分析也就是抗震分析。目前，對水電站廠房動力分析的方法常有以下幾種：
（1）振型分解反應譜法
根據振動分析，多質點體系的振動可以分解成各個振型的組合，而每一振型又是一個廣義的單自由度體系，利用反應譜便可以得出每一振型水平地震作用。經過內力分解計算出每一振型相應的結構內力，按照一定的方法進行各振型的內力組合。
該方法考慮了多個振型的影響，計算精度較高，但該方法是利用反應譜得出每一振型的地震反應，以靜力方式進行結構分析，屬于擬靜力法的范疇.
（2）時程分析法
根據結構振動的動力方程，選擇適當的強震記錄作為地面運動，然后按照所設計的建筑物確定結構振動的計算模型和結構恢復力模型，利用數值解法求解動力方程。該方法可以直接計算出地震地面運動過程中結構的各種地震反應(位移、速度和加速度)的變化過程，并且能夠描述強震作用下，結構在彈性和彈塑性階段的變形情況直至倒塌的全過程。該方法屬動力分析的方法，由它可以了解結構反應的全過程，由此可以找出結構地震過程中的薄弱部位和環節，以便修正結構的抗震設計.但該方法耗時太多，并且所選的地震波也不一定就能代表結構實際要遭遇的地震。所以，目前只對一些體型較復雜的建筑和超過一定高度范圍的高層建筑，才應用該方法來檢驗結構抗震性能。
（3）隨機分析法
由于她震動的隨機性和復雜性，結構的地震反應也應該是隨機而復雜的，因而只能求得結構地震反應的統計特征，或者求得具有出現概率意義上的最大反應，這一方法從隨機觀點處理了反應超過定值的概率，使抗震設計從安全系數法過渡到了概率理論的分部系數法，它屬于結構地震反應分析的非確定性分析法。
（4）能量分析法
地震作用下，地震動的能量輸入到結構，要轉換成結構的應變能而耗散地震動的能量。該方法就是分析這種能量的轉換關系或直接比較能量的輸入與耗散，以結構在地震中的變形、強度和能量吸收能力作為衡量標準，按允許耗能狀態進行設計，控制結構的變形和強度。用能量耗散性質可以反應結構的地震非彈性反應.能量耗散的全過程，既反映了結構的變形，又表達了地震反復作用的次數即強震的持續時間，從而能反應地震的累積破壞。
該方法的優點就在于它包括了力和變形兩個方面的問題，是力和變形的綜合度量;同時，對地面運動的敏感性也較小，輸入地震波的性質變化對能量反應不如對變形的影響大。這是一種很有發展前途的方法。
1.5本文研究的主要內容
本文完成的工作主要有以下幾個方面：
(1) 國內外燈泡貫流式水電站建設現狀及水電站廠房靜、動力分析的調研、分析；
(2) 燈泡貫流式水電站廠房結構靜、動力分析理論的研究以及有限元公式的推倒；
關鍵詞:燈泡貫流式水電站 靜、 動力計算分析 有限元 1.3.1廠房類型
燈泡式貫流機組廠房多為擋水廠房,廠房本身作為樞紐擋水建筑物的一部分。擋水廠房可分為單純擋水廠房和溢流廠房。由于廠房兼作擋水建筑物,其設計標準與閘坎等擋水建筑物相同。
單純擋水廠房為通常采用的形式,其結構簡單,廠房四周有足夠高的擋水墻擋水,水庫上游來水流量大于發電用水時,多余水量由瀉水閘棄水。
溢流廠房可通過廠房頂瀉流,分擔瀉水任務,減少瀉水閘孔數,節省瀉水閘工程量。溢流廠房上、下游擋水墻無須設置到水庫最高水位以上,廠房本身土建工程量也可減少。同時廠房的浮托力也減少,廠房的接觸力也可大為改善。廠房頂溢流堰面可設閘門也可不設閘門。不設閘門時,水位超過溢流堰面時,自由溢流棄水,可省去金屬結構工程量。樞紐正常蓄水位較高時,通常設置閘門擋水,水庫需要棄水時,由閘門控制瀉流。在溢流棄水發電時,由于水流的射流作用增加發電量,在溢流棄水不發電時,減少或清除了廠房尾水的回流淤積。溢流廠房的結構復雜,比常規擋水廠房施工難度大。在有條件的情況下采用溢流廠房其經濟效益還是很好的。 (1)流道及進出口設備布置
燈泡式水輪發電機組過水流道外形由生產廠家根據試驗確定并提供給設計部門,流道通常可分成進口段、中段和出口段。燈泡式水輪發電機組放置在流道中段內,其上游部分為進口段,下游部分為出口段。
流道進口段通常布置有攔污柵、檢修閘門及其所屬的起閉設備和進口閘墩、胸墻及橋面結構。上游閘門至機組首部距離很近,流道進口的布置主要是確定攔污形式和攔污柵、檢修門及壩頂公路的相對位置。
大多數燈泡貫流式機組電站在廠房渠道進水口處依次設置攔污浮排、攔沙坎、攔污柵,以攔截飄浮物和防止推移質泥沙進入機組流道?，F在有部分電站,取消攔污浮排,在電站進水口上游的攔沙坎上設置一排攔污柵,即把攔污柵布置在進水墩前緣上游數十米處。采用這種通敞式布置的主要優點有:①因攔污柵離廠房有一定的距離,使廠房前有一相對靜水區,水流流態比較穩定,過柵流速較小,污物容易清除,由于攔污柵引起的水頭損失小,可以提高機組出力;②一旦某孔攔污柵被污物堵塞嚴重,水流可以從其它孔通過,在廠房前的靜水區內進行調整,不至于對某一機組的發電出力產生明顯的影響,因此,通敞式攔污柵不失為一種好的布置形式。
流道出口段布置有尾水閘門及其啟閉設備。由于貫流式機組流道平直,機組上下游閘門的設計水頭和操作水頭相差不大,從經濟角度尾水閘門亦具備作為工作閘門的條件。尾水快速閘門和尾水事故閘門是貫流式機組電站尾水閘門布置的兩種類型,也是防機組飛逸事故的常用過速保護措施,當電站采用機組和尾水閘門聯合運行方式時,又是控制電站流量流道的工作閘門。
(2)主廠房布置
燈泡貫流式機組主機成臥式布置在流道內,尾水管為直錐形,對溢流式和非溢流式等各種廠房結構有很強的適應性,溢流式廠房雖然可節省廠房投資,但這種廠房有噪音大、通風采光條件差、吊物孔受氣候影響、溢流面的吊物孔密封要求高等缺點,在我國所建崖電站中大多采用非溢流封閉式廠房。
機組間距、廠房高度、跨度燈泡貫流式機組的安裝程序有兩種:第一種,尾水管里襯(包括法蘭段)管形座~接力器基礎(廠房封頂) 橋機機組。第二種,尾水管里襯(廠房到頂) 橋機管形座機組尾水管里襯法蘭段。
主廠房高度主要決定于配水環(導水機構)組件翻身的吊裝要求。各大件吊裝方法必須與廠家協商,認真對待,一旦沒有考慮周到,將給安裝檢修帶來很大麻煩。
主廠房跨度主要由機組結構尺寸和發電機、水輪機各部件的安裝要求決定。在發電機轉子、定子安裝前,先將燈泡頭冷卻套(或發電機上游柜架)吊入機坑內。為了方便安裝,應認真審查廠家發電機安裝豎并的尺寸,滿足幾個大件的安裝要求。
燈泡式機組間距主要由流道尺寸決定,一般比常規機組小。由于管形座的支臂已形成進入機組內部的通道,有些大型機組此通道與廊道相接,故在機組之間不必設置樓梯,只需在主廠房兩端設置樓梯至水輪機廊道。樓梯進口可設在主廠房下游側副廠房內。
目前國內已運行和在建的燈泡貫流式機組電站,主廠房的布置形式各有其特點,歸納起來有以下幾種:
① 主廠房分運行層、管道層和廊道層共三層的格式。國產機組的調速器和油壓裝置管道接口以及回油箱等設備均布置在樓板下面,加之輔助設備較多,尺寸大,如果都布置在運行層,水工結構、設備布置方面都有一些困難?；蛘呷绻掠嗡惠^高,安裝場需抬高,運行層與安裝場取同一高程的話,下面的空間高,可增設管道層。這樣,運行層顯得整齊、美觀、方便,把一些閥門、自動化元件等附屬設備布置在管道層也便于操作維護,兩全其美。而運行層設一整層還是局部,通常又有兩種方式:運行層為局部,布置成半弧島式,僅下游側設有運行層,發電機、水輪機豎井的蓋板在管道層。這樣可減少噪音的影響,管道層檢修維護方便,節省投資,但這種布置由于運行層面積小,運行維護不夠方便。運行層為整層,將發電機和水輪機安裝豎井的蓋板布置在運行層,這樣就形成了整個運行層地面,比較寬敞,運行管理方便。
對于管道層中管道、電纜的布置方式,可根據此層的高度以及其它綜合因素分如下在運行層的樓板下面架空和在管道層分別設置管道溝及電纜溝兩種。
廊道層是貫穿各機組的通道,此層布置有軸承油箱、測量管路、排水泵等輔助設備。
②主廠房分運行層與廊道層共二層的格式。
如前所述,進口機組的調速器、回油箱、油壓裝置之間聯接管路的接口在側面,閥門自動化元件布置較集中,組合體積小,其管道及閥門等輔助設備只需在主機周圍稍微低一點的坑中布置便可,有些自動化元件布置在燈泡體內,只需將聯接管路和電纜布置在機組兩側的電纜溝和管道溝內,不必設管道層。這樣,既節省土建費用又方便運行,主廠房寬敞。例如:南津渡、馬跡塘等電站都是如此。
由于國產機組調速器、油壓裝置等設備的要求,耀設管道層即主廠房分三層是合理的,如果制造廠能鈞調速器及油壓裝置的結構進行改造,使自動化元件盡量布置在機械拒內或燈泡體內,連接管接口布置采幾進口機組的形式,這樣主機室就可以分兩層布置,既司減少工程量又便于運行管理。
(3)副廠房的布置
副廠房必須便于同主廠房聯系,還應注意運行人員的工作條件。為了充分利用尾水管基礎結構以上的空間,副廠房布置在主機室的下游側,這是燈泡貫流式機組電站常用的格局。機旁盤、勵磁盤宜布置在這里且與操作層同高程,便于運行管理。在尾水管上部布置副廠房節省投資,但是這樣副廠房通風差、噪音大,工作環境差。尤其是有些尾水副廠房頂層兼作公路橋梁(如馬跡塘水電站),汽車開過時振動、噪聲都比較大。因此中央控制室、載波通信室、資料室等主要生產副廠房(這些需要運行人員8h連續工作的場所),不宜放在尾水平臺上副廠房內,應放在靠近岸邊安裝場靠下游側的副廠房內(如木京電站)。為改善下游側副廠房的通風條件和采光條件,可將下游擋水墻向后移,使之與副廠房有一定的距離,這樣可以在副廠房的墻上開設窗戶,改善通風和采光條件(如都平電站、木京電站)。
(4)安裝場布置
安裝場面積的確定應按大修時放置機組各主要部件來考慮,也要適當考慮安裝的要求,當電站要求幾臺機組同時安裝時,應適當加大安裝場的面積。根據幾座已建電站的經驗,安裝場主要考慮轉輪、配水環、轉子、定子、主軸(包括推力軸承和導軸承)等五大件的組裝和翻身所需場地,其他一些小部件,可在主廠房內進行。安裝場長度取2倍的機組間距,便能滿足要求。
1.4燈泡貫流式水電站廠房結構應力的研究方法
1.4.1廠房結構應力的研究的必要性
燈泡貫流式水電站廠房一般由上游擋水閘門、流道、下游擋水閘門、排沙孔、主廠房上部結構等部分組成,由于是由多個孔洞組成的復雜三維孔洞結構,作為擋水建筑物,要承受上、下游水平作用力,使河床式廠房的內力分布較其它型式的廠房更加復雜,而燈泡貫流式機組較軸流式相比,其機組型式、受力方式有自身特點,特別是對于廠內溢流式廠房使得廠房結構布置和受力條件更加復雜,設計中許多技術問題需要通過計算深入研究,為了全面了解各設計工況(特別是廠房表孔泄流情況)廠房壩段應力、位移狀態,使廠房結構設計更加合理、安全、經濟,采用整體三維靜動力有限元計算是十分必要的。
通過整體三維靜動力有限元計算,了解廠房流道的應力、變形、配筋及防裂情況;廠房表孔閘墩和底板的應力、變形、配筋及防裂情況;廠房上部結構的自振頻率應大于表孔過流脈動優勢頻率,以防止共振;廠房流道、表孔邊墩的自振頻率同機組頻率要相對錯開,以防止共振。 目前對水電站廠房結構應力及穩定分析方法有:結構力學法、材料力學法和有限元法[52~56]。
關鍵詞: 壓水堆核電站；汽機房；檢修；橋式起重機
中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A 文章編號：
概述
近年來隨著國內核電加速發展，在建及前期設計中核電機組數量越來越多。目前國內對于火電汽機房的橋式起重機（以下簡稱行車）選型，《大中型火力發電廠設計規范》內有條文說明，且工程實踐經驗豐富，對于行車選型一般沒有爭議。對于核電壓水堆機組來說，由于工程經驗少，僅在2011年底下發的《核電廠建設標準（征求意見稿）》有指導性條文。
由于核電壓水堆機組的特殊性，汽機房檢修及行車選型與火電機組相比具有以下幾個特殊點：
檢修周期不同。核電機組汽機房檢修周期一般與核島堆芯換料周期一致，24個月或者36個月檢修一次，時間大致為30-45天。
核電壓水堆機組是一核島帶一汽機，一般不具備兩臺汽機共用檢修場地及行車的條件。
核電壓水堆機組在汽機房運轉層布置有兩臺汽水分離再熱器（以下簡稱MSR），這兩臺設備重量大，對其采取何種檢修方式對汽機房行車選型影響較大。
本文針對核電常規島檢修的特點，分析壓水堆核電站汽機房行車選型要點，擬對行車選型提出幾個常見方案，并進行技術、經濟比較。
汽機房行車選型分析
行車起重量的規定
《大中型火力發電廠設計規范》（GB 50660-2011）6.8.2一節中對行車的起重量做如下規定：
300MW及以上機組裝機在兩臺及以上時，可裝設兩臺起重量相同的橋式起重機。
橋式起重機的起重量，應根據檢修時起吊的最重件（不包括發電機定子）選擇。
可根據工程具體情況，經技術經濟比較，采取加固橋式起重機的方法滿足發電機定子起吊的要求。[1]
《核電廠建設標準（征求意見稿）》第一百二十一條“應能用汽輪發電機廠房的橋式起重機直接起吊每臺汽水分離再熱器。起吊能力和空間場地應滿足既能移動和更換整臺汽水分離再熱器，又能更換一組管束而無需卸去其他任何主要部件或大口徑管道的要求?！?/p>
《核電廠建設標準（征求意見稿）》第一百三十七條“汽輪發電機廠房宜設1臺橋式起重機，起重量應根據檢修時起吊的最重件（不包括發電機定子）選擇。”
核電汽機房大件分析
下表為在建中或完成初步設計的核電汽機房大件情況
表格 1 汽機房大件重量
注：1表格中的重量均為部件重量，不包括吊具重量，重量單位為噸。
2表格中的汽輪發電機最重件不包括發電機定子。
從上表中可以看出，在不包括發電機定子的時候，最重件都是MSR。
汽輪發電機機組的大修周期是5年，意味著高（中）壓缸、低壓缸及發電機需要在5年內完成一次拆解，起吊頻率比較高。
MSR是臥式加熱器，較容易出現故障的部件是管束。運行前期，出現加熱器管束泄露時可以采用堵管，當堵管數超過設計裕量時才考慮更換管束組件，此時可以在汽機房現場進行管束更換，也可以采取整體更換MSR的形式。據MSR制造商介紹，如無事故發生，正常運行情況下，15到20年可能需要更換一次MSR管束。三代核電的設計壽命是60年，壽期內整體起吊MSR的頻率很低。
行車起重量技術經濟比較
行車選型方案
行車選型方案一：設置一臺行車，考慮起吊MSR，不考慮起吊發電機定子。
行車選型方案二：設置兩臺一樣的行車，單臺行車考慮起吊MSR，兩臺行車配合起吊發電機定子。
行車選型方案三：設置一大一小兩臺行車，大行車能起吊汽輪機最重件（不包括MSR），兩臺行車配合起吊考慮起吊MSR，不考慮起吊發電機定子。
對于兩臺行車共同起吊一個設備，經咨詢行車制造商，在設計和施工上均無問題，且可以在一部行車上同時控制兩臺行車的運行。
本工程行車選型方案的經濟分析
表格 2本工程行車選型方案經濟比較
注：1 行車高度指從行車大鉤極限位置到行車頂的距離。
從上表中可以看出方案一的成本最低，方案二的成本最高。如果不考慮起吊發電機定子，方案二沒有優勢。
方案一與方案三的區別主要是考慮是否采用一部單獨的行車起吊MSR。從造價上看，兩臺行車的價格肯定高于單臺行車。但是由于單臺行車起重量大，行車高度高，造成汽機房高度增加，相應提高汽機房建造成本。
影響行車選型的其余因素
采用方案三時，將小行車置于汽機側，大行車置于發電機側。由表一可看出，高中壓缸部件要比低壓缸部件質量小，因此兩個行車可同時工作，比起方案一能有效加快汽輪機檢修速度。
行車選型方案
表格一中所列在建核電站選擇了方案三，不考慮起吊發電機定子，單臺大行車能起吊除MSR之外的所有大件，兩臺行車配合起吊MSR，其中大行車承擔67%的重量，小行車承擔33%的重量。
本工程亦選取方案三，不考慮起吊發電機定子，單臺大行車能起吊除MSR之外的所有大件，兩臺行車配合起吊MSR，為了降低起吊難道，兩臺行車各承擔一半的MSR重量。
結論
以上三種方案各有優缺點。
如需要考慮采用行車起吊發電機定子，采用方案二，投資最高。
如不考慮起點發電機定子，汽機房行車需要具備起吊MSR的能力。方案一投資最省，但是MSR整體起吊頻率低，設備能力利用不經濟。方案三投資略高于方案一，但是可以顯著提高汽輪發電機組檢修速度，加大汽機房運轉層大件檢修面積。
MSR重量與汽輪發電機組最重件質量差距越大，方案三優勢越明顯。
在不考慮使用行車起吊發電機定子時，推薦使用方案三。大行車的起重量考慮除了發電機定子外的汽輪發電機機組最重件，小行車的起重量考慮高壓缸（高中壓缸）最重件，及與大行車配合起吊MSR。
關鍵詞高土質邊坡 中空注漿土錨管加固 施工及效果分析
中圖分類號：U213.1+3文獻標識碼： A
概述
1.1工程簡介
白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，電站上接烏東德梯級，下鄰溪洛渡梯級，距溪洛渡水電站195km。白鶴灘水電站的開發任務以發電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發展庫區航運和改善下游通航條件等綜合利用效益，是西電東送骨干電源點之一。
左岸出線場布置在左岸2#斜坡上3號沖溝兩側，前緣地面高程大致在960.00m~970.00m。左岸出線場長邊方向約為N29.5°E，順河長245m，寬50m，設計開挖高程為965.00m。邊坡開挖最大坡高約為56m，巖石邊坡開挖坡比1：0.75，覆蓋層邊坡開挖坡比1：1.5。每間隔10m高程設寬3m的馬道一條。
邊坡支護主要采取噴錨為主，并布置預應力錨索、錨筋束。左岸出線場排水系統設計采取疏排結合的原則，在3號沖溝上設小型攔擋壩，在邊坡開挖線外側設混凝土截水溝，坡面布置系統排水孔，馬道與場地四周設排水溝，排水溝接入場外道路排水系統。
1.2工程地質簡述
白鶴灘水電站左岸邊坡為斜順向谷坡及臨江陡壁地形。自上游至下游谷肩以上可分為三級斜坡。其中，左岸延吉溝邊坡主要坐落于2號斜坡，該斜坡地形較緩，沿P2β4巖流層頂面發育，臨江為陡壁夾斜坡，高度150～200m；2號斜坡位于新橋至勘Ⅱ線F13斷層所在NW向陡壁頂以上，斜坡沿P2β4巖流層頂面發育，傾向SE，傾角15°左右，斜坡地形較完整，沿江長度1300m，雨季常見季節性流水，經常發生小規模的水石流。
為確保白鶴灘水電站左岸出線場邊坡的長久穩定以及下方電站進水口施工和運行期安全，對白鶴灘水電站左岸出線場邊坡采取有效的、系統的支護處理措施，以防止該邊坡產生進一步變形破環。中空注漿土錨管邊坡加固支護施工是系統支護項目中的關鍵施工項目之一。
中空注漿土錨管對邊坡加固作用機理
中空注漿土錨管打入坡面后，使坡面增加了鋼管骨架，增加了邊坡的抗滑能力，從而增加了邊坡穩定。
中空注漿土錨管注漿時，水泥漿液在壓力作用下通過布置在管壁四周的出漿孔向周圍土體滲透，形成一定的滲透半徑，使管壁周圍的土體粘結在一起，增加坡面的整體性，從而增加了邊坡的穩定。
對于已經出現剪切滑移變形的坡面，通過中空注漿土錨管的錨固及骨架作用和水泥漿液的滲透粘結作用，使坡面滑移帶重新穩定。
中空注漿土錨管支護技術參數
根據金沙江白鶴灘水電站左岸出線場邊坡的地質情況，結合類似工程中空注漿土錨管對邊坡的加固效果，白鶴灘水電站左岸出線場邊坡防護工程分部位采取系統中空注漿土錨管對邊坡進行加固支護。中空注漿土錨管支護技術參數如下。
中空注漿土錨管長6m,采用φ48mm、壁厚3.5mm的鋼管制作加工，其中一端加工成錐形導向頭。錐形導向頭端3m位置，在沿管軸線方向長0.1m、角度沿管圓周方向旋轉90°螺旋線布置φ8~10mm出漿孔，出漿孔采用三角體角鋼倒刺保護，其余3m不設出漿孔，具體形式見圖1。
中空注漿土錨管設計夯入坡面長度5.8m，外露0.2m（考慮與坡面拱形骨架梁護坡鋼筋連接），垂直坡面打入。
中空注漿土錨管灌漿：灌漿采用有壓灌漿，灌漿壓力控制在0.1~0.4Mpa以內，灌注M20水泥凈漿，水灰比不宜小于0.65：1
灌漿結束標準：孔口返漿或邊坡往外串漿即可結束灌漿；孔口未返漿，但灌漿壓力已達到或超過0.4Mpa，且漿液無明顯下降時即可結束灌漿。機械灌漿結束后，待漿液離析沉縮后，人工用同標號的水泥凈漿對管口進行補漿。
中空注漿土錨管支護布置范圍及布置參數
根據金沙江白鶴灘水電站左岸出線場邊坡的地質情況，結合坡面發生變形的區域及變形的程度，中空注漿土錨管支護布置范圍及布置參數按照以下三個方面進行布置。
（1）2012年汛期坡面出項塌滑的部位和坡面有剪切滑移變形的部位，中空注漿土錨管布置間排距為：1m×1m，梅花形布置。
（2）左岸出線場邊坡開挖區開口線以下10m部位及各層馬道以下8m部位，該部位坡面土錨管的布置，對坡面前期已經實施拱形骨架梁混凝土護坡的部位，中空注漿土錨管布置在種草坡面上，間排距1.2m×1.2m，梅花形布置。
（3）對坡面尚未實施拱形骨架梁混凝土護坡的部位，應先施工中空注漿土錨管，中空注漿土錨管布置在拱形骨架梁主梁和種草坡面上，在拱形骨架梁豎梁和水平梁軸線位置布置一排中空注漿土錨管，間距1m，其他部位坡面中空注漿土錨管布置間排距為1.4 m×1.4m，梅花形布置。
中空注漿土錨管施工方法
4.1鋼管腳手架操作平臺搭設
根據中空注漿土錨管布置型式，沿坡面搭建腳手架施工平臺，施工平臺傾角與中空注漿土錨管的設計傾角一致，便于夯管機的就位及加固，并采用L=1.5m的鋼管錨桿對排架進行加固，確保施工腳手架平臺的穩定性。由于錨管長度6m，搭設的錨管施工腳手架平臺寬度為6m。
4.2放線定孔位
腳手架搭設完成后，按中空注漿土錨管布置間排距放線標注孔位?？孜粯俗黠@，以便讓后序施工能按標注孔位進行施工。
4.3錨管體加工
采用φ48mm、壁厚3.5mm的鋼管制作中空注漿土錨管，其中一端加工成錐型導向頭。在鋼管上鉆φ8~φ10mm，間距沿管軸向長0.1m，角度沿管圓周方向旋轉90°螺旋線布置出漿孔，出漿孔采用三角體角鋼倒刺保護，靠近錨管外端部3m段不設出漿孔。
4.4夯管機就位
中空注漿土錨管夯進采用QC150型夯管機進行夯進。將夯管機用手動葫蘆吊至孔位，將鉆機給進方向扶正，水平傾角調至與錨管夯入傾角相同，然后用扣件固定在施工平臺上。
4.5錨管夯進
將加工好的錨管對準標注好的孔位并與夯管機連接好，檢查錨管夯入角度后開始送風夯進，直至不能夯入或達設計深度為止。在開始夯管時，因錨管較長，應控制好給進壓力，以防止給進壓力過大導致錨管被壓彎或折斷。土錨管夯進深度受地層影響較大，當夯進時效急劇下降，錨管夯頭嚴重變形時表明錨管夯入深度已達極限，無法再繼續夯入。在施工過程中，如夯管深度未達到6m，但錨管夯頭已嚴重變形，無法再繼續夯進時，錨管夯進工作結束，即可搬遷至下一孔位施工。
灌漿
5.1灌漿管路連接
用φ50mm的PVC管從灌漿泵處連接至已夯完錨管的坡面，坡面灌漿管用軟管連接，以便灌漿操作。灌漿管路的布線應盡量呈直線，減少急彎接頭，減少壓力損失。
5.2水泥漿拌制
錨管灌漿采用M20純水泥漿，水泥漿的配制嚴格按設計配合比進行。水泥漿用400L雙層攪拌桶進行攪拌。
5.3灌漿
將連接壓力表的進漿皮管插在錨管外端部，困扎結實，開啟注漿泵，按設計漿比配制水泥漿通過注漿泵、經漿管、錨管壓進錨管周圍的土層中，灌漿過程要持續緩慢，使漿液充分充填錨管周圍土體。
灌漿壓力控制在0.4Mpa以內，避免因壓力過大對坡面造成破壞。
灌漿結束標準：孔口未冒漿，但灌漿壓力已達到0.4Mpa，持續灌注5min即可結束灌漿；灌漿壓力雖然未達到設計壓力，但孔口已冒漿，即可結束灌漿。
灌漿過程中必須嚴格按設計壓力控制灌漿，以防壓力過大影響邊坡穩定。
6、中空注漿土錨管支護施工對左岸出線場邊坡淺層滑移變形的加固效果
白鶴灘水電站左岸出線場邊坡防護工程共完成邊坡中空注漿土錨管加固施工8689根，分布在不同的區域，從各個區域中空注漿土錨管施工前后坡面的變形監測，在中空注漿土錨管施工完成后，通過觀察坡面變形情況及變形監測數據顯示，淺層滑移變形已得到控制，坡面前期出現的拉裂縫沒有繼續擴大，表明中空注漿土錨管對淺層滑移坡面已經起到明顯的加固效果。
7、中空注漿土錨管施工的幾點建議
7.1中空注漿土錨管灌漿工藝
中空注漿土錨管對邊坡的加固，主要在于管體自身的骨架作用和水泥漿液滲透對周圍土體的粘結加固。土錨管管體地防銹蝕主要依靠水泥漿液包裹，防止施工完成后邊坡滲水對管體進行銹蝕。因此中空注漿土錨管灌漿施工工藝對于中空注漿土錨管對邊坡長期加固效果顯得尤為重要。
白鶴灘水電站左岸出線場邊坡防護工程已完成8689根中空注漿土錨管施工，根據施工情況總結，為更好地使水泥漿液對土錨管管體包裹進行防銹蝕和增加水泥漿液滲透半徑，建議在今后中空注漿土錨管灌漿施工對管壁四周進行封閉后灌漿。
由于中空注漿土錨管在夯入施工時，管壁對周圍土體進行擠壓，使管壁與周圍的土體形成一定的間隙，為使水泥漿液在壓力作用下更好地對周圍土體進行滲透和對管體進行包裹，在土錨管夯入完成后采用砂將對管壁四周進行封堵，封堵長度0.15m，并預埋回漿管，作為注漿時地排氣管和回漿管，回漿管返漿后，按照設計的灌漿壓力進行閉漿處理。
7.2土錨管邊坡加固施工應同坡面排水孔施工相結合
水泥漿液在壓力作用下通過中空注漿土錨管深透粘結后，土錨管夯入坡面深度范圍的土體粘結成整體，形成不透水的層壓帶，坡面滲水及地下水不能及時排出，形成一定的滲透壓力和層間壓力，對坡面穩定不利。為使坡面滲水及地下水能及時排出，在中空注漿土錨管布置的范圍內應布置一定數量的坡面排水孔，排水孔孔深應不大于土錨管長度1~2m。
8、結束語
中空注漿土錨管在邊坡治理工程施工中應用越來越廣泛，文章就金沙江白鶴灘水電站左岸出線場邊坡防護工程中中空注漿土錨管邊坡加固施工及效果進行了說明分析，希望能對類似工程的治理提供些許設計及施工參考，本文有不足之處，還望同行不吝賜教。
