巴西萨尔图皮朗工程的主要技术特点

2010-05-01巴西休姆斯

水利水电快报 2010年2期

[巴西]C.休姆斯等

张惠明译自英刊《水电与大坝》2009年第 3期

1 概述

伊塔雅伊阿苏河流经巴西南部圣卡塔琳娜州的阿皮乌纳、伊比拉马和隆特拉斯等城市,目前,在该河上正在修建萨尔图皮朗水电站,装机容量为182.3 MW。修建该电站的主要目的是为高压输电网供电。

这项工程由萨尔图皮朗商业联盟(CESAP)负责,CESAP将实施该工程的 EPC交钥匙合同授予了萨尔图皮朗供应商联盟(UNESAP)。UNESAP由以下公司组成:卡马戈科雷亚 SA(Camargo Corrêa SA)建筑和贸易集团公司承担土建工程,伏伊特西门子水电设备有限公司承担设备采购与安装,卡马戈科雷亚 SA集团旗下的独立工程和建设子公司(CNEC Engenharia SA)承担工程的方案性设计与施工详图设计。

2 工程水力系统

工程的水力系统包括将水引到地下厂房洞室的引水系统和把水排入河流下游的尾水系统,如图1所示。引水系统和尾水系统都配有调压井,用于在发电机组流量变化过程中,特别是在发电机组启动或者停机时,对出现的水流不稳定状态进行调节。

目前,地下工程开挖总长度已达到10.8 km。从进水口到压力隧洞,岩体一般都是花岗岩。厂房洞室及下游部分是在变沉积岩体中开挖。在水力系统沿线经常会遇到辉绿岩脉。

图1 水力系统布置示意

3 主要技术特点

3.1 进水口工程

进水口工程包括如下部分。

(1)一座混凝土重力堰,高 3m,长210m,主要是起自由溢流道的作用,并把河水引入进水口。在堰的右侧,布置有一座底孔泄水闸和一个下泄生态流量的泄水孔,目前正在施工中。

(2)在伊塔雅伊阿苏河右岸岩石中开挖了一条引水明渠,渠壁和底部采用混凝土衬砌。在明渠入口处,建有一座带拦污栅的钢筋混凝土建筑物。

(3)在引水明渠下游端布置有一个带闸门槽的进水口,在进行检查或维修时,该门槽可用于叠梁的操作。

3.2 地下工程

地下工程包括如下部分。

(1)在岩石中开挖了一条长 6637 m的低水头隧洞,其断面为拱 -矩形 (宽 ×高 =7.70m×7.85m)。开挖工程已经完成,整条隧洞的底面采用碾压混凝土衬砌。在开挖过程中,隧洞的性状非常好。在穿过一条长 300m的溪谷时,要求开挖作业特别小心,因为预测该区域的岩石覆盖层小于 8 m,而且钻孔推测表明,岩体状况很差。但是在开挖时并没有遇到大的困难,开挖进展顺利,且获得成功。

(2)引水隧洞下游的交通隧洞为拱 -矩形断面(9m×7m),该隧洞可提供一条通往压力隧洞闸门的工作平台的路线。隧洞的下段用作调压井。该设计方案免除了开挖一座上游竖井的需要,而在可行性研究中该竖井曾计划用作调压井。

(3)为便于操作主控闸门,开挖了一座竖井(断面面积为100m2)。其上部洞室是一个与进水口相似的钢筋混凝土结构,设计了2个带闸门槽的开口,用来操作叠梁或应急闸门。

(4)闸门竖井的底部是2条压力隧洞水平延伸的起点,沿着2条发散的轴线分岔为2条隧洞,延伸到与2台发电机组轴线交汇处,然后在此以一个60°的拐弯竖向倾斜,平行下降至略高于水轮机蜗壳中心平面的位置,在该点处,压力隧洞又有一个近似水平方向的拐弯,直到与蜗壳的进水口对接。这2条隧洞用提升式巷道掘进机挖掘,直径为 3.55m。下部拐弯处的上游直线段采用混凝土衬砌,从下部拐弯处开始采用钢板衬砌。

(5)地下厂房洞室宽17.0m,长 64.2m,最大高度40.0m。目前,正在安装2台混流式水轮机。根据广泛的结构和地质研究,以及模拟厂房洞室和相邻隧洞开挖的三维数值模型来确定岩石支护的型式与范围。厂房洞室与相邻隧洞的布置见图2。

(6)在厂房洞室的右侧开挖了一条长 377m的设备进出隧洞,尺寸为7.0m×6.5m,用于施工和运行期间设备的运输。在厂房洞室开始开挖时,从设备进出隧洞挖了一条交通隧洞通往厂房洞室的顶部,另外还开挖了一条隧洞通往压力隧洞的水平段。