地下厂房 第一节概述 一、地下厂房的发展趋势 将厂房的主机室等布置在山岩之中的厂房称地下厂房。据不完全统 计，目前世界上已建成的地下水电站约在400座以上，总装机容量已超过 4500万kW,其中世界上已建成的最大地下水电站是加拿大拉格朗德二级 水电站，厂房高47.3米，长483米，宽26.4米，装机16台，总装机535 万kW。我国在建的广西龙滩水电站，厂房高74.5米，长388.5米，宽28.5 米，厂房内设计安装9台单机容量60万千瓦的水轮发电机组，总装机容 量达540万kW，是世界目前最大的地下厂房。该工程规模宏大、施工技 术含量高、工程地质条件复杂，其施工难度为世界水电建设史所罕见。 近年来，由于地下岩石开挖技术的进步，高效能成套机械化设备以及 喷锚支护等岩体加固新技术的采用，加快了地下工程的施工速度，提高了 质量：又由于采用了水内冷发电机和变压器、高压封闭绝缘组合开关等电 器设备，可以将升压变压器及高压配电装置布置在地下洞室内，缩短了电 缆长度，避免了地面开关站的大量土石方工程，降低了工程造价，促进了 地下水电站的建设和发展。 二、地下厂房优缺点 地下厂房的优点主要表现在以下几点： 1、在深峡谷、大泄量的河道内，采用地下厂房有利于水工枢纽的总 体布置。 2、地下厂房可以避开不利地形如山岩不稳定区，厂房和压力管道可 避免山坡崩坍的危害，以保证运行安全，并且具有良好的人防条件。 3、有可能降低建筑物的工程造价。 4、在严寒、酷热或多雨地区，厂房的施工和运行不受气候的影响， 可全年施工，有利于缩短工期。 5、有利于保持地面自然景观 地下厂房的缺点表现在洞开挖工程量大，施工难度较大，通风、防潮、 采光条件差，当地质条件差时支护费用很大。 三、地下厂房布置型式
根据地下厂房在压力引水发电系统中的位置不同，地下水电站可分为 首部式、尾部式和中部式三种典型布置方式。 1、首部式布置 厂房布置在电站进水口附近，具有短的引水道和长的尾水洞，如图 1(a)。短的引水道上常可不设上游调压室。尾水洞较长，若为有压洞，常 设有尾水调压室：若下游水位变幅不大，也可采用无压尾水洞而不设尾水 调压室。 首部式布置的地下水电站由于厂房靠近水库，要防止在厂房洞室附近 产生过大的渗水压力而漏水，甚至危及岩体稳定，所以要求地质条件好， 并须做好防渗措施。这种布置方式由于压力引水道短，机组运行条件好， 有利于担任系统调频任务。 水库 及<清运输井 压力管道孔 Q2尾水调压室 地下厂房 (a) 调压室口交通利 引水陆洞 水轮机管道 地酒 6) 主阀陶道尾水隧洞 水库 芽厂交通洞 了引水睡闲尾水送压室好 地下厂房 尾水隧洞 (e) 图1地下水电站布置方式 (a)首部式b)尾部式(c)中部式 2、尾部式布置 厂房位于压力引水系统的尾部，靠近地表，尾水洞较短，如图1(b)。 这种布置方式不受水头大小的限制，水头可高达数百米甚至千米，应用较 广泛。上游一般均设有上游调压室，采用集中供水和分组供水方式。进厂
交通洞通常采用平洞，各种辅助洞的长度比较短。尾水洞可不设调压室 下游水位变幅不大时，也可采用无压洞。我国多数地下式水电站属于这种 布置方式。 3、中部式布置 厂房位于引水系统的中部，厂房上游引水洞和下游尾水洞的长度大体 相当，如图1(c)。这种布置比首部式适用的水头大，但因引水道在负荷 变化时存在压力波动，所以必须同时在厂房的上、下游设置调压井。辅助 洞可根据地形条件采用平洞或竖井。 总之，地下厂房采用何种布置方式要因地制宜，结合水电站的水能规 划、当地的地形地质、交通运输、出线条件以及施工条件，经过技术经济 比较加以确定。 第二节地下厂房枢纽布置及厂内布置特点 一、地下水电站的枢纽布置 地下水电站的建筑物由引水系统（进水口、压力遂洞、调压井、高压 管道、尾水调压室及尾水隧洞)、主副厂房、升压站、开关站及一系列附 属洞室组成。 主厂房是地下水电站的主体部分，各附属建筑物及洞室都与它相联 结，布置上互相联系，互相影响。如图2、图3、图4是我国白山水电站 枢纽一期工程，是坝式电站地下厂房。 3
图2白山地下水电站枢纽布置图 14.586 0 图3白山地下水电站纵剖面（单位：m)
图4白山地下水电站厂洞透视图 地下厂房是由主机洞、主变压器洞、压力管道及岔管、阀室、尾水调 压室、尾水洞、交通运输洞及其他辅助洞室构成的一组洞群。这些洞室纵 横交错，将山岩切割成很多临空面，使围岩稳定问题十分突出。洞室的围 岩稳定与以下因素有关： (1)围岩的物理力学特性： (2)围岩所处的地质环境，如地应力场、地下水等： (3)洞室的体型和尺寸大小： (4)工程因素，如施工开挖方式、支护时间和支护措施等。 二、厂房位置的选择 (1)厂房位置应选择在岩性均一完整、强度高、构造单一的岩体内， 并有足够的埋藏深度以利于厂房顶拱的稳定。 (2)厂房纵轴的布置方位应考虑岩体的层面、节理等结构面的产状 厂房的纵轴应和这些主要薄弱面垂直或具有较大的夹角。 (3)地应力的大小以及主应力的方向对围岩稳定有重要影响。 (4)在层状围岩中，若主压应力方向与层面方向接近，则厂房的纵轴 5