万方数据文章编号：０５５９－９３４２（２００４）０５－００４１－０３沙河抽水蓄能电站的工程特点叶建春‘ ，陆忠民‘，蔡锦华’，王社生２，秦东平’，黄艳“（１．上海勘测设计研究院，上海２００４３４； ２．江苏沙河抽水蓄能发电有限公司，江苏漂阳２１３３３３）关键词：枢纽建筑物；工程特点；沙河抽水蓄能电站摘要：江苏沙河抽水蓄能电站是江苏省第一座抽水蓄能电站，电站枢纽由上水库、输水系统、厂房和变电站、尾水渠等建筑物组成。电站位于丘陵地区，若采用地下厂房，由于山体较为单薄，厂房顶部上覆岩体厚度较小，而且对外交通洞较长，运行条件相对半地下式厂房要差。为此，选用了竖井式半地下厂房，竖井采用分层开挖、及时进行喷锚支护的方法施工，保证了施工期围岩的稳定。经施工和运行证明，选用的竖井衬砌形式是合理可靠的。Ｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｈａｈｅ Ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｙｅ Ｊｉａｎ－ｃｈｕｎ＇， Ｌｕ Ｚｈｏｎｇ－ｍｉｎ＇， Ｃａｉ Ｊｉｎ－ｈｕａ＇， Ｗａｎｇ Ｓｈｅ－ｓｈｅｎｇ２， Ｑｉｎ Ｄｏｎｇ－ｐｉｎｇ， Ｈｕａｎｇ ｙａｎ２（ １． Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ， Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３４； ２． Ｊｉａｎｇｓｕ ＳｈａｈｅＰｕｍｐｅｄ－ ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｌｉｙａｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３３３３）Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｍｐｌｅｘ； ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； Ｓｈａｈｅ Ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ ＰｌａｎｔＡｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｈａｈｅ Ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ｉｓ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂｕｉｌｔ ｉｎ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｉｔｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｕｐｐｅｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ， ｗａｔｅｒ ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ， ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ， ｔａｉｌｗａｔｅｒ ｃｈａｎｎｅｌ， ｅｔｃ．Ｔｈｉｓ ａｔｒｉｃｌｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｓｏｍｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂｙ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｌｅｘ， ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ｅｔｃ．中图分类号：ＴＶ２２２；ＴＶ７４３（２５３）文献标识码：Ｂ沙河抽水蓄能电站是江苏省第一个抽水蓄能电站，在江 上水库主坝在水竹沟山处转折，为改善上进出水口的水流条苏电网中担任调峰、填谷任务，需要时还可担任调频、调相件，减少对主坝趾板的影响，上进出水口及隧洞上平段与主坝和紧急事故备用的任务。电站于１９９８年９月１８日正式开工，正交。为使隧洞上覆岩体具有足够的厚度，隧洞上平段在上游２台机组分别于２００２年６月１４日、７月３０日投人商业运行。事故检修闸门井后１９ｍ处采用竖井与下平段连接，并将下平段枢纽布置轴线向北转４２０３１＇３＂，绕过龙兴亭东侧山谷低点，以减少钢衬长度。为与厂房平顺连接，下平洞轴线在进人厂房前向南转３００４４＇（１）上水库库盆由主坝、 东副坝和周围山脊围成。库盆西２９＂，其间采用转弯半径为１５０ ｍ的圆弧连接。钢支管斜向进人侧龙界沟、荒田冲和东侧粪桶岗处地势低于上水库正常蓄水厂房竖井，尾水隧洞与厂房轴线相垂直。为使２条尾水隧洞间位１３６ ｍ，需设置挡水坝与周围山体一起形成库盆。库盆集水有足够的岩体厚度，２条尾水管各向外偏转８０，使间距扩大到面积为０．１４５ ｋｍ＝，暴雨洪水全部留蓄在水库内，设计洪水２０ｍ。尾水渠则利用原龙界沟与下水库相接，进出水流较为平顺。（１００年一遇）和校核洪水（２００年一遇）水位比正常蓄水位仅（ ４）厂房选择在龙兴亭西侧岩性软弱相间的山坡脚。为了上升０．３４－０．３８ ｍ，故无需设置泄洪或放空设施，为选用当地材料筑坝创造了条件。 收稿日期：２００４－０４－０６（ ２）上水库主坝轴线横跨“二沟一梁”形成折线式布置。电作者简介：叶建春（１９６５－），男，福建周宁人，院长，国家注册咨 站上水库库盆内有一山梁，为龙界沟主流与其支流的分水岭，询工程师，高级工程师，从事规划设计和管理工作；陆忠民（１９６５－），男，浙江湖州人，教授级高工，副总工程师，从事工程设计和技术管该山梁由水竹沟山沿着东北方向延伸至东北库岸，使整个库理工作；蔡锦华（１９４１－），女，上海人，教授级高工，从事工程机电设盆构成“二沟一梁”型谷地。为了充分利用水竹沟山的地形，主计工作；王社生（１９６４－），男，江苏大丰人，工程师，主要从事水电站坝轴线横跨“二沟一梁”呈折线布置，以水竹沟山为界将主坝生产技术管理工作；秦东平（１９７１－），男，上海崇明人，工程师，主要分成南、北两坝段，两坝段轴线交角为１２４００从事电气设计工作；黄艳（１９７６－），女，江苏苏州人，助理工程师。主（ ３）输水系统线路沿水竹沟山至龙兴亭山脊线布置。由于要从事水电站生产技术管理工作．Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏｌ．３０． Ｎｏ．５日．万方数据有利于厂房竖井围岩以及上游高边坡的稳定，减小施工开挖及支护难度，将软弱岩层置于竖井中部，使厂房后山坡坡脚与竖井上游侧较完整坚硬的熔结凝灰岩相连。开挖施工证明，选择的竖井位置是合适的，开挖过程中未出现井壁围岩坍塌现象，保证了工程关键线路厂房土建的施工进度。２上水库（１）全部利用上水库库盆开挖石料填筑混凝土面板堆石 坝。为了充分利用库盆、环库公路开挖石料，挡水坝采用面板堆石坝，利用库盆开挖石料直接上坝填筑，既缩短了运距，加快了填筑进度，又减少了弃渣场，省去了专门的石料场，利于环境保护，节省了工程投资。经混凝土面板堆石坝和沥青混凝土面板堆石坝的技术经济比较，认为沥青混凝土面板堆石坝虽适应坝体变形能力较强，但鉴于坝不高，地基条件较好，库盆无需全封闭防渗；此外，混凝土面板堆石坝优点并不突出，且工程投资也较大，因此主、副坝均采用混凝土面板堆石坝坝型。在坝体断面设计中，坝体主堆石区采用弱风化到新鲜的石料填筑；下游次堆石区的中、上部位采用强弱风化混合石料填筑；为保证坝体下游排水通畅，次堆石区下部坝体采用弱风化到新鲜岩石填筑。趾板下设置了１排灌浆帷幕，进行了２排固结灌浆，防渗帷幕深人透水率小于１ Ｌｕ的相对不透水层深度不小于５ｍ，且不少于１／２水头。（ ２）上水库进／出水口横穿主坝趾板基础。进出水口扩散段结构作为主坝趾板与面板相连，接缝构造按主坝周边缝设计。下游侧渐变段因上覆岩体较薄，按明管设计，上覆坝体垫层料。为防止洞内水向坝体渗漏，渐变段结构按抗裂设计，在与扩散段、隧洞段连接端的伸缩缝内均设了２道止水。大坝的防渗帷幕线穿过上进出水口处，在扩散段底板相应位置按大坝防渗要求进行帷幕灌浆和固结灌浆，侧墙与岩石接触部位设置了止水键槽。（ ３）东副坝下游陡坡地形设置了坡脚混凝土挡墙。东副坝修筑在“马鞍”形山地，坝轴线沿山岗的山脊布置，下游坡地形陡峻，坝体下游坡顺地形下铺很长，填筑料厚度不大，对稳定不利，也难以施工。设计采取在坝轴线下游３３．９ ｍ处设坡脚重力式挡墙，用高９ｍ的混凝土重力式挡墙切断下游坡，保证了下游坡的稳定，方便施工。墙身设排水孔，排除坝身渗水。由于坝体跨在山脊上，山脊高于水库最低运行水位，运行期山脊上游与面板间的渗水在库水位下降时无法排出，面板面临反向水压力作用、｝为此，在坝轴线中部开设了１条底宽３．０ ｍ、底高程１１５．０ ｍ（低于水库最低运行水位ｌｍ）的排水槽，内填透水的新鲜石料，将面板后的渗水由排水槽排出，使面板不受反向水压力的作用。（ ４）北库岸娅口采用了截水墙和基础帷幕防渗。为满足挡水、环库交通及截断库岸透水层防止渗漏，娅口段先进行库岸开挖，再设置混凝土截水墙，截水墙底板基岩面以下进行帷幕灌浆防渗。截水墙两侧回填过渡料，水库侧干砌石护坡表面挂网喷混凝土。（ ５）沿库盆四周环库公路设置灌浆帷幕防渗。库岸边坡主要由熔结凝灰岩组成，局部有安山份岩及花岗斑岩岩脉侵人。．目Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ ＶｏＬ３０． Ｎｏ．５主、副坝两端以及北库岸基岩相对不透水层顶板高程低于正常蓄水位。东北库岸断层ｆ７，和Ｆ所控制的库段内断裂较发育，呈网状切割。该段中部相对隔水层顶板埋深约５７ｍ，呈凹槽状，形成沿北东４００－５００方向向库外延伸的渗漏带。库盆其余部位无大断裂贯通库内外，无库水外渗问题。故库盆防渗采用沿环库公路的灌浆帷幕封闭，在上部透水性较强段设置混凝土盖板后再进行灌浆，在破碎带或断层交汇处则加密帷幕灌浆。帷幕灌浆以深人相对不透水层以下ｓｍ为准。库盆周边边坡采用喷混凝土保护，局部岩石破碎处采用混凝土护坡。３输水建筑物（１）进／出水口采用侧式布置。电站上、下库进／出水口是 双向水流，均采用侧式布置。上进／出水口共分为４孔，由于其工作水深不大，为避免库盆内水流产生大的不对称旋流而影响进／出口水流分配和产生旋涡影响机组运行稳定，除了保证进／出水口顶部有一定的淹没水深外，在进口段设置了防涡梁，同时上进／出水口选择在主坝南、北坝段轴线的转折点处，处于上水库水体的中部，可保证库内不产生明显的回流。（２）引水隧洞上平段与下平段之间采用竖井连接。竖井方 案的隧洞虽然稍长，但由于上下平段之间的高差不大，与斜井方案比费用增加有限，上下平段之间轴线方向改变的连接过渡较为容易，开挖、衬砌施工方便，可加快施工进度。（３）岔管采用对称内加强月牙肋钢岔管。上游输水采用一 洞两机联合供水方式。由于靠近厂房段输水洞上覆岩体较薄，隧洞采用钢管衬砌，主管内径５．０ ｍ，在厂房竖井井壁上游侧约２０ ｍ处经岔管分为２条支管，钢支管内径３．４ ｍ。钢岔管采用对称“Ｙ”形内加强月牙肋形式，按明管设计。本电站钢岔管尺寸较大，在洞内整体运输、吊装难度较大，施工时将钢岔管分成６个组件运至洞内组焊。在现场采用了振动时效消应方法进行消应处理，具有施工周期短、成本低、操作方便、无污染等优点。岔管消应后经水压试验检测，钢岔管整体强度合格。（ ４）尾水渠两侧龙齐沟和北小沟设置排水沟。厂房南、北两侧为上水库坝下的两条天然山沟，降雨时分别排泄坝下山沟两侧范围的洪水。由于正常情况下要求降雨地面径流不直接排人尾水渠，因此在尾水渠两侧分别设有排水沟，将洪水直接排人沙河水库。两侧排水沟均按排泄２０年一遇暴雨洪水设计，尾水渠两侧地面低于厂房和变电站场地，当暴雨超过排水沟的排洪能力时，尾水渠两侧漫溢的水深不影响厂房安全。４厂房（１）厂房采用竖井半地下式布置。２台机组布置在１个直 径２９ ｍ的圆形竖井内，装配场布置在地面，外来设备可直接进人装配场，主变压器亦可推人厂房维修，运行管理较为方便。根据查明的地质情况，竖井处于软弱相间的地层内，经三维有限元计算分析，采用分层开挖、及时进行喷锚支护方法施工，可保证施工期间围岩的稳定。施工和运行实践表明，选用的竖井衬砌形式是合理可靠的。 （２）蜗壳外围混凝土采用了联合受力设计。钢蜗壳承受的最大水压力为１．８ ＭＰａ。为增加结构整体刚度，提高抗震性能，万方数据蜗壳与外围混凝土采用了联合受力设计，采用在蜗壳充水加机进行操作，其操作可在现地控制或在电站中控室远程控制。压状态下浇筑外围混凝土方案。浇筑混凝土时，蜗壳内部充水加压到０．７１ ＭＰａ，保证任何运行情况下蜗壳与外围混凝土结６水力机械合紧密。（１）机械和电气设备分区布置。主厂房上游侧布置机械设 （ ３）厂房采用环向排水廊道和混凝土衬砌防渗。为减小竖备及其管路，下游侧布置电气设备，尽量避免机械设备、各种井直径，厂房内不设防潮隔墙，竖井采用钢筋混凝土衬砌。在油气水管路与电气设备、电缆的相互干扰；将调速器液压柜、竖井外侧８ｍ处的下部布置了环向排水廊道，上部设置了排控制柜、进水阀操作柜及调速系统和进水阀合用的压力油罐、水幕，以阻止地下水渗人竖井。为防止下游水沿尾水管钢衬与回油箱等均布置在水轮机层，缩短了操作管路长度；３台技术混凝土之间的缝隙进人厂房，在钢衬外侧设置了加劲截水环，供水泵、滤水器靠近２号机端沿井壁布置比较紧凑、美观。并进行了接缝灌浆。（２）机械设备采用了先进技术。蝶阀与调速器共用一套油 （ ４）竖井内的吊车梁柱采用了柱墙一体的整体结构。主厂压装置，减少了两套油压装置，节省了工程投资；检修排水泵采房为单层排架式结构，为防止高排架因刚度不足而振动，影响用无密封自控自吸泵，下施工支洞渗漏排水泵采用防砂型潜水运行安全，除了适当加大排架柱断面外，将落在竖井内吊车柱深井泵；在油系统中全部采用不锈钢管材和阀门，高压气系统之间的隔墙改为混凝土整体实墙。经２台机组投产运行后的检大部分采用不锈钢管材和阀门。验表明，加大吊车梁柱刚度的措施是成功的。（５）厂底施工支洞底部设置渗漏水抽排设施。为防止施工 ７电气支洞围岩地下水长期渗漏积聚而使洞内充满水体，造成支洞由于地处负荷中心区，故电站采用简单的配电接线和接 的部分围岩泡水后软化而塌落，给厂房的防渗带来不利影响，人系统方式，有利电站的安全可靠运行；主变压器采用了有载在施工支洞的最低处设置了永久的渗漏排水泵站，安装了２调压变压器，满足主电机发电／电动可逆工况运行的需要；电台水泵，运行期用水泵及时将洞内积水抽排到尾水渠。这一措站配有１套可控硅变频起动装置ＳＦＣ，作为电动机／水泵运行施可减少施工支洞永久支护的工程量，并为支洞以后的开发时的主要起动装置；厂用电配电系统仅采用了０．４ ｋＶ一级电利用留有可能性。压供电。上库工作电源引自厂房０．４ ｋＶ配电系统，低压电缆５金属结构通过电缆沟由下库敷设至上库现地配电柜电站计算机监控系统采用全分布式开放系统结构，监控 （１） 拦污栅适用于双向水流作用。上、下水库进出口拦污系统与电站的现场设备之间除采用常规的１／０外，还采用直栅均处于双向水流作用下，为防止因振动而引起拦污栅的破流工业电视等，全面实现通信互联机组配备了基于微机处理坏，对设计水头增加了余量；拦污栅的主梁断面、栅条断面皆的数字式保护装置。设计成双向流线型，同时适当加大了构件刚度，以提高其自振频率；拦污栅的支承采用了抗震性能佳的尼龙滑块。８工程观测（２）下库拦污栅采用单向门机。下库拦污栅共有６孔， 采本工程采用开放型智能分布式自动化系统进行安全监 用２００ ｋＮ的单向门机，利用机械抓梁进行操作，以方便拦污测。系统通过分布在各观测站中的ＮＤＡ采集模块及终端箱可栅的维护或更换。自动采集数据，最终集中到厂房内水工观测室进行数据分析、（３）闸门。上、 下水库事故检修闸门均选用固定卷扬式启闭绘图及远距离传输等。净净净今今今今净净净今今今今今西北五省销售电价提高＊１ ４１ －ｅ －ｅ －（－ ４－ ＜－ ＊１ －（－ －（－ －（－ －ｅ －．（－ －（ｌ ＊１国家发展与改革委员会２００３年下半年分别向西北五省（区）政府发文， 对陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆销售电价进行调整，调价幅度总体有所提高。这对促进西北电力发展将发挥重要作用。长期以来，由于西北地区社会经济发展相对落后，电价水平一直很低， ２００２年西北的平均销售电价为０．３１元／／（ｋＷ＂ｈ），比全国平均水平低近０．１元，比发达地区电价更低。这样不仅影响了投资者在西北投资电力的积极性（改革开放以来西北几乎没有外商投资开发电力项目），也影响了西北电力的发展，还制约了当地社会经济的发展。国家实施西部大开发战略后，国电西北公司和西北五省（区）电力公司积极向地方政府和国家有关部门汇报，多方面疏导电价矛盾，争取电力的优惠政策。国家发改委批准地区销售电价调整方案是： 青海省每千瓦时电量提高１．２分，陕西、甘肃、宁夏、新疆四省（区）每千瓦时电量提高２分。调整后新的销售电价执行时间分别为：青海２００２年２月１日，新疆２００２年１２月１日，甘肃２００３年１月１日，陕西２００３年１月２０日，宁夏２００３年３月份。本次调价已考虑到电网发展的因素，明确了电网输配电价调整额度，其中每千瓦时电量陕西电网提高０．９８分，甘肃电网提高０．５分，青海电网提高１．２分，宁夏电网提高１．１６分，新疆电网提高１．１７分。同时核定批准近几年投产的李家峡水电厂上网电价０．２６元／（ｋＷ－ｈ），宝鸡第二发电公司上网电价０．２７元／／（ｋＷ－ｈ）ｏ上述电价的调整， 将会推动西北电力事业的发展。据悉，“十五”期间西北地区电力项目总投资将超过１０００亿元，电源规划总装机容量１２００万ｋＷ，同时将加快以７５０ ｋＶ输变电工程为主的电网建设步伐。其中电源项目投资５５９．２５亿元，电网项目４４６．８６亿元，资本金需求２１０亿元。随着合理电价形成机制的逐步建立，西北电力发展将会吸引更多的投资者，并将得到合理的回报。（卞齐步）Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ ＶｏＯ０． Ｎｏ．５．．
