[发明专利]一种投资少工期短的水电站布局结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水电站整体布局结构以及施工方法，特别适用于缩短施工期限、减少投资的河床式水电站。

背景技术

水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备，一般由水工建筑物、厂房、发电动力装置、电工一次系统、电工二次系统等部分组成。壅水进筑物、引水建筑物、泄洪建筑物均为水工建筑物，发电动力装置包括水轮发电机组和主厂房中一些辅助设备，利用这些建筑物集中天然水流的落差形成水头，汇集、调节天然水流的流量，并将它输向水轮机，经水轮机与发电机的联合运转，将集中的水能转换为电能，再经变压器、开关站和输电线路等将电能输入电网。

堤坝式水电站的主要水工建筑物，核心建筑为大坝。大坝可分为混凝土坝和土石材料坝。大、中型水电站都采用混凝土坝，以保证足够的强度和寿命，水电站的基建投资大部分用于拦河筑大坝上(具体百分比随坝址地形、河道条件等多项因素而定)。传统堤坝式水电站中的厂房、泄洪闸和船闸三大建筑物在平面布置上是垂直水流方向布置的，三者捆绑在一起，特别是泄洪闸建在钢筋砼坝上部，使得主河床部位大坝必须深挖基础，从而导致体积庞大，为了在建造庞大的砼围堰时不停止施工并且安全渡过洪水期，大型水电站的围堰内施工工期常常多达数年，甚至将近10年之久。

现在盛行的砼面板堆石坝平面布置，主河床用砼堆石坝，为把水库延伸到坝下游，因而发电引水隧通洞口设在坝上游，电厂设在坝下游或山体内。此种做法的好处不多，不足之处是引水隧洞长，条数多，又弯又曲，无法使用现代洞挖高效率机械反孔钻机施工，通常引水隧洞和地下厂房所用的工期就是整个电厂工期，建成后每年采光、通风耗电量大，因此工期与重力坝接近，比如，广西的岩滩和天生桥一级电站工期都是10年。

国内有一些针对传统堤坝式水电站进行的局部改进，如重庆交通大学申请的专利号为CN201010142467.1的“水电站岸坡消能结构”，中国水电顾问集团华东勘测设计研究院申请的专利号为CN201010146081.8的“水电站岸边式厂房上游墙的排水结构及其施工方法”、申请号为CN200910099197.8的“一种厂房与大坝连接界面结构及施工工艺”，中国水利水电第七工程局有限公司申请的CN200910059497.3“水电站地下厂房岩壁梁开挖钢管钻孔样架及施工方法”等等，只是针对水电站已有整体结构的局部改善，并未能从根本上解决基础建设投资大，施工周期长的问题。

除此之外，传统水电站建设期间产生的工程物料也难以处理，据统计，堤坝式水电站基础建设开挖出来的石渣每于瓦平均为10m³，导致大量开挖出来的石渣难找地方堆放，造成投资巨大浪费，工期延长，严重破坏生态环境。

发明内容

本发明提供一种新型的投资少、工期短的水电站布局结构及其施工方法，解决目前水电站基础建设投资大、施工周期长的问题。

本发明一种投资少、工期短的水电站布局结构包括厂房、泄洪闸和船闸等建筑主体结构，主河床上设置有坝体，厂房、泄洪闸和船闸设置在主河床坝体两侧山体上，其中泄洪闸和厂房设置在坝体后边一侧山体，船闸设置在坝体另一侧山体，泄洪闸、厂房与所在山体之间沿河流方向开挖有延长水库，该延长水库水面与大坝上游水面持平，并与泄洪闸和厂房接触；坝体、泄洪闸和厂房依次顺河流方向设置，升压变电站设置在厂房上方的山体上，厂房内部的发电机组顺河流方向一字排开，山体上开挖的延长水库深度有10-30米，船闸设置在山体内。

建设上述水电站布局结构的施工方法包括泄洪闸施工方法、厂房建筑及水力发电机安装方法、船闸施工方法，其中的泄洪闸施工方法、厂房建筑及水力发电机安装方法、船闸施工方法在截流之前进行，上述施工方法过程中产生的土石方直接用作截流后的坝体建造材料。

泄洪闸、厂房施工方法包括人以下步骤：

(a)根据水库设计上游水位确定大坝边上山体开凿高度；

(b)在该高度上开凿部面呈“凹”字型山体；

(c)山体凹口位置开挖低于上游水位的大型引水渠作为延长水库；

(d)山体靠近河流一侧的突起部分顺水流方向依次建造泄洪闸、厂房。

船闸施工方法包括人以下步骤

(a)在山体内开凿导流洞或在山体上开挖导流渠；

(b)对导流洞或导流渠改造成船闸。

导流洞或导流渠于截流前施工。泄洪闸施工方法、厂房建筑及水力发电机安装方法、以及船闸施工方法均可以同步进行。