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5 工程布置及建筑物

5.1　设计依据
5.1.1　工程等别及主要建筑物级别
根据国家《防洪标准》（GD50201－94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）及水电站引水渠及前池设计规范（DL／T5079－1997）的规定，本站装机容量小于5万千瓦，属IV等小（I）型工程。所属主要建筑物：取水口冲砂闸、溢流坝、拦污栅、检修闸门、引水渠（涵洞）、溢流堰、前池、前池冲砂闸、压力管道、厂房及升压站等均属4级建筑物。各建筑物的防洪标准为：
a、引水渠及渠系建筑物
设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准为50－100年一遇。
b、电站厂房
设计洪水标准为30年一遇，校核洪水为100年一遇。
5.1.2　设计基本资料
１、主要建筑物的特征水位及流量
a、拦河坝（汇湾溢流坝）
坝前正常水位：441.34m；
坝址河床上游设计洪水位：447.24m，相应流量3680m3/s；
坝址河床上游校核洪水位：449.93m，相应流量6470m3/s；
坝址河床下游设计洪水位：432.28m，相应流量3680m3/s；
坝址河床下游校核洪水位：433.48m，相应流量6470m3/s；
b、引水渠首
闸前正常水位：441.34m，闸后正常水位：441.3m，相应流量90 m3/s。

c、前池
正常水位：438.25m，相应流量90 m3/s；
最高水位：438.97m
发电死水位：432.00m。
d、溢流堰
堰顶高程：438.25m，堰长70m。
e、厂房
电站设计尾水位：373.00m（相应流量88 m3/s）
电站设计洪水位：377.65m（相应流量3468 m3/s）
电站校核洪水位：378.28m（相应流量4233 m3/s）
f、其它特征流量
电站引水干渠设计引用流量：90 m3/s。
2、地震烈度及地基特性
本区地震烈度为VII。
3、建筑材料特性及统计参数
a、岩石的主要物理力学参数
详见《某工程地质勘察报告（初设阶段）》。
b、材料容重
干砌石2t/m3
浆砌石2.2－2.3 t/m3
砼2.4t/m3
钢筋335N/mm2
4、建筑物安全系数容许值
抗浮：Kf＝1.0
抗滑稳定安全系数k值：

荷载组合
抗剪断
抗剪
基本组合
3.0
1.05
特殊组合
（1）
2.5
1.05
（2）
2.3
1.00
5、水工建筑物过水断面糙率
钢筋砼：n=0.018
浆砌（抹面）：n=0.020
喷浆（抹面）：n=0.020
5.2 工程选址
5.2.1 概述
某电站主要接鄂坪电站尾水，另引取鄂坪水库发电流量与汇湾电站取水坝址之间的区间径流发电。厂房建于汇湾河某汇湾河的左岸，取用毛水头64.5m，设计引用流量90m3/s秒，装机2台，选用单机24000千瓦的卧轴式水轮发电机组。
电站枢纽工程包括取水工程、取水口冲砂闸、引水渠（洞）、溢流堰、前池、前池冲砂闸、压力钢管、电站厂房、升压站等建筑物
根据省水利厅关于《竹溪县某水电站可行性研究报告的批复》意见,我院又到实地进行了踏勘,经过仔细研究,反复比较,认为长洞引水方案优于坝后(河床)式开发方案。比较如下:
1.河道沿线地质条件较差，风化较为严重无理想坝址可选，在此建坝，势必造成大坝高度及宽度加大，增加施工难度及投资。
2.在某附近，坝址均不理想，河床砂砾石覆盖层较厚，河床较宽约380m，所以重力坝及拱坝等坝型均不适宜。根据坝址处地质及地形条件。我们作了砼面板碓石坝方案比较图（见图），根据砼面板碓石坝方案，大坝及泄水建筑物造价约10335万元，根据调查，淹没人口
3240人、房屋面积28940m2，耕地2965亩，公路10KM，所以水库淹没处理及移民安置规划补偿估算投资约7550万元，而引水方案中，隧洞开挖及衬砌造价约12603万元。
综上所述，坝后式开发方案比引水方案造价增加约5282万元。
中南勘测设计研究院在1993年8月所作的《湖北堵河汇湾河段规划复核报告》中，也作了经济比较，认为引水式开发方案优于筑坝方案。
隧洞引水方案虽因地质条件较差造成施工难度加大，但通过优化隧洞断面及优选隧洞轴线，该方案是可行的。同时，宏林公司在房县龙驹沟水电站施工中，已有穿越青峰大断裂的成功经验。
所以，我院推荐隧洞引水方案。
5.2.2　坝址及取水方案
1、坝址选择
某电站引用流量主要取自鄂坪电站尾水，鄂坪电站在正常的停机或检修时，由于有鄂坪水库有效的调蓄，不会发生弃水而浪费水量。根据鄂坪水库的运行方案，本站区间取水坝只限于截取区间约5km的径流。
2、取水方案选择
某电站的区间取水有两个方案。
a、方案一，汇湾坝址处、原河床处兴建一滚水坝，原汇湾大坝左岸42m处开挖一条4m宽的冲砂水道，用4×4m平板钢闸门控制，每年汛期进行冲砂，并利用原河套处防渗心墙改造拦砂坝、溢流坝长120m，最大坝高20m。在滚水坝上游左岸兴建引水发电隧洞，洞高8.5m，宽7m。
b、方案二，同是利用原汇湾坝取水，在左坝头42m处开挖冲砂水道，用4×4m钢制平板闸门控制，在隧洞与河套处采用明渠方式联接，
明渠进口设检修闸门，隧洞尺寸两方案均相同。
根据坝区地形、地质情况，两种取水方式均在一种地层上，地质情况差别不大，但取水方式的不同造成工程投资差别较大。经设计计算，筑坝取水方案比明渠引水方案多近300万元。显然明渠取水方案优于筑坝方案。
原汇湾电站虽已运行30多年,但是据调查该溢流坝施工质量较好,且坝基处岩石较坚硬,坝基伸入新鲜基岩,据实地踏勘及电站工作人员介绍,该溢流坝运行期间未发现裂纹及表皮脱落现象,且根据多年运行观测,未发现变形及位移现象.可见该溢流坝结构是安全的,可以继续使用。同时，在电站建成运行后，增设观测点，定期观测，发现问题，及时处理。另外，汇湾坝下游无村庄，既使溃坝也不会造成人员伤亡等事故，仅有部分农田，不会造成太大损失。该引水电站的建成势必造成下游河道断流,影响当地的生态环境,故等该电站建成投产后,可利用原汇湾电站冲砂孔泄流,确保下游河道3.5 m3/s的流量。
5.2.3　引水渠线选择
某电站引水渠（洞）线布置，根据地形条件可拟定二个方案：
方案1：隧洞线路沿山内布置，尽量减少明挖，因沿线基本为泥质、砂质板岩和含绢云母粉砂质板岩，风化较深且倾角多在40－60度之间，明挖极易产生滑坡及坍塌。
方案2：渠道线顺山坡等高线布置，按盘山渠形式引水至前池。进水口布置到某，从地质岩石情况和方案一相同，但因板岩类岩石风化较深（多为顺向坡），且渠道流量较大，土石开挖量较大边坡稳定处理较困难。
二个方案厂区的地形条件和地面高程相当，均有建厂房的条件。现对上述二个方案的主要优缺点分析比较如下：
1、方案1渠（洞）线地质结构较好，围岩较稳定；渠（洞）线总长8.426km，最长单洞长1570m，施工有一定难度；工区全部在右岸，现有公路直通厂区和坝区，施工期和运行管理交通方便。
2、方案2渠线地质结构不好，岩石风化严重，且多为顺向坡开挖后的高边坡需进行处理，否则运行后沿渠线将会产生多处塌方影响电站的正常运行，但施工难度较小。其它与方案1相同。
隧洞（渠）线方案比较表
表5－2
方案
项目
方案1
方案2
地质条件
一般
较差
渠（洞）线总长度（m）
8425.7
12350
最大单洞长度（m）
1570

渠（洞）线工期（月）
28
25
挖方（万m3）
67.9
338
砼（万m3）
5.1
7.9
钢筋砼（万m3）
2422
5875
浆砌（万m3）

2.5
喷护（万m3）
9543
11500
渠（洞）线总投资（万元）
1266.3
17186
因此，确定采用方案1作为本站引水渠（洞）线布置方案。
5.2.4　厂址选择
某电站的总体枢纽工程在汇湾河左岸，由于受下游白果坪水库蓄水位的影响和厂区地形条件的限制，电站厂址只能在汇湾河右岸某I级阶地选择。
本阶段暂选定某厂址做代表性厂址。两条线路均按此厂址进行比较。
厂址位于汇湾河左岸的阶地上，升压站可就近布置。前池正常高
水位438.25m，正常尾水位373.0m，可取毛水头64.5m，净水头61m。
1、某厂址
厂房地基基岩为梅子垭组（S1m）下部地层，岩性为泥质砂质板岩，其上覆盖一定厚度的第四系冲积层有约10m厚，前池和压力管线地层为梅子垭组（S1m）下部泥质板岩。
5.3　工程总体布置
按照所选定的坝址、坝型、引水渠（洞）线和厂址方案，电站枢纽工程的总体布置见“总－01”图纸。
在汇湾溢流坝左侧82m，设4×4m冲砂闸，电站区间取水口位于冲砂闸左侧80m，经明渠及隧洞引入某电站前池。
在引水干渠首端设有7×7m进水闸,闸前设拦污栅.
前池位于山脊445m高程处，紧接引水渠出口，桩号0＋298.7m。
压力管道采用单机单管供水方式，沿山坡明管敷设至电站厂房机组主阀。
电站厂房位于汇湾河左侧河岸上，地面标高380.00m。根据厂区地形地质情况，主厂房顺河岸布置，地面高程380.00m；安装间布置在主厂房左侧、副厂房布置在主厂房后侧，地面高程380.0m；升压站结合主变进线则布置在厂房的右侧，地面高程380.2m;进厂公路沿左岸进入电站厂区。
5.4　取水建筑物
某电站取水建筑物即汇湾坝取水口，在鄂坪电站下游3km处，由冲砂闸和进水渠洞及工作闸室组成。
进水口处河道顺直，河床坡度相对比较平缓，河床高程500－370m，河谷宽约120－300m，两岸山体坡度45－60度，为U型河谷。坝址区
出露岩层厚4－8m为梅子垸下层，粉砂质绢云母和含粉砂质绢云母板岩，河床覆盖层最大深度为14－17m。
原溢流坝轴线与河水流向垂直，坝长156m，为了降低坝前洪水位，减小单宽流量，采用全坝段溢流。
在原溢流坝左侧82m，兴建一座4×4m冲砂闸以解决进水口的淤积问题，在冲砂闸左侧80m为电站进水口，后接7m宽，120m长明渠进入引水隧洞。
a、进水闸
进水闸置于取水坝左岸，闸室长14m。闸孔尺寸7m×7m（宽×高），为平面悬臂定轮钢闸门，选用　P2×640－12m启闭机。闸前设计水位441.34m，闸室底板高程434.7m，设计进水流量90m3/s。闸后与1#隧洞衔接。
b、明渠
1#隧洞与2#隧洞之间我们作了以下两种方案的比较:
1.明渠方案
根据当地的实际地形也可采用双填方明渠过水方案，明渠桩号0+053.74～0＋196.1，全长142.36m，纵坡1/4000。
在进行水力计算后初步拟定如下过水断面：渠道过水断面底宽5m，边坡1：1，正常运行时水深5.2m，安全超高加上衬砌超高总计1.5m，渠顶宽度4.5m，渠道外边坡按照1：1.5的坡度根据地形顺坡延伸。在渠道进出水口设置12m的渐变段用于水面线的衔接。
为了避免渠道温度变化而产生胀缩，渠道底板同边坡连接处沿顺水流方向设置两道纵向伸缩缝，同时每5m设置一道横向伸缩缝，缝宽3cm，缝中进行止水处理。
渠道双填方部分在地面线以下至少开挖2m深，然后回填粘土并用磙动碾压实，地面线以上部分进行土石回填并进行夯实处理。渠道外
边坡坡脚部分设置反滤层并进行浆砌石护坡处理，防止外边坡土层下滑，同时对外边坡坡面进行干砌石护坡处理。
为保证渠道轴线上游的来水能够及时排泄，垂直轴线方向铺设两排直径1m的混凝土预制管。
2.渡槽方案
根据可研规划并进行进一步优化设计后方案布置如下：渡槽位于坝后河湾处，桩号0+053.74～0＋196.1，全长142.36m。河岸渡槽基础覆盖层较深拟采用砼挖孔桩，挖孔桩直径1.8m，深入基础以下5m，桩基础中心间距4.5m，每排3根，排距10m。桩顶上部为高2.25m、宽8.6m、厚2m的现浇混凝土承台板，板上支承肋形渡槽。
根据地质地形条件并通过初步的水力计算和水面曲线调算，结合渡槽设计规范，渡槽选用12跨钢筋混凝土肋形渡槽，纵坡1/800，进口段设置渐变段进行衔接，出口段与隧洞连接处进行局部加厚处理。渡槽槽身横断面为矩形，槽身过水断面底宽7m，高4.7m，顶部设置间距2m截面为40×40cm的拉杆，在拉杆上部铺设宽度1m的人行道板，用于工程检修维护之用。同时每节槽身设置四道横肋，间距分别为3m、4m、3m，横肋底宽与混凝土承台板相同，高5.3m，厚0.5m，用于加强槽身的横向稳定并提高抗裂性能。
为了避免槽身温度变化而产生胀缩，槽身每10m进行分缝，缝宽3cm，缝中进行止水处理。
第一种方案的优点是施工简单，可靠性高，投资节省，缺点是土石方开挖量较大，对渠道轴线上的地质情况要求比较高。第二种方案需要较高的施工水平，建成后长期安全运行存在一定隐患，投资额比第一种方案多40万元。因此我们推荐采用第一种方案。
5.5 隧洞及明渠

5.5.1　隧洞
某电站引水工程位于汇湾河的左岸，其进口设置在已建成的汇湾电站溢流坝的左侧，进口底板高程434.80m，引水线路总长约8425.72m，引水至某汇湾河边建厂发电。其中隧洞共9个，1＃隧洞桩号0＋000～0＋056.1，为进口段，方向112°，长56.1m，进口底板高程434.80m。进口地形坡角60°，出口坡角30°。明渠段桩号0＋056.1～0＋206.1，长150m，进口底板高程434.722m。2＃隧洞桩号：0＋206.1～0＋680.75，方向120°，长474.65m，进口底板高程434.622m。3＃隧洞桩号0＋680.75～1＋902.235，洞长1221.484m，方向80°，进口底板高程434.385m。4＃隧洞桩号1＋902.235～2＋883.869，长981.634m，方向117°，进口底板高程433.744m。5＃隧洞桩号2＋883.869～4＋046.130，长度1162.26m，方向131°，进口底板高程433.285m。6＃隧洞桩号：4＋046.130～4＋889.668，长度843.538m，方向143°，进口底板高程432.702m。7＃隧洞桩号4＋889.668～6＋217.290，长1327.622m。方向136°，进口底板高程432.28m。8＃隧洞桩号6＋217.29～6＋855.344，长638.034m，方向139°，进口底板高程431.616m。9＃隧洞桩号6＋855.344～8＋538.56，洞长1570.368m，方向155°，进口底板高程431.297m。9＃隧洞出口底板高程430.512m，沿等高线方向挖渠道至下游200m处（高程约429m），建溢流堰。然后在堰前顺右侧山坡挖明渠（长约229m）引水至前池。
隧洞纵坡i均取1/2000，过水断面为矩形。根据断面衬砌方式。当引用流量为90m3/s时，隧洞断面7.0m×8.5m（宽×高）；隧洞采用城门洞型式，曲拱圆弧半径取4.62m。
隧洞开挖断面，根据支护结构形式的不同分别拟定：
对一般洞段采用钢筋砼侧墙和拱顶喷砼，衬砌厚度0.3m，底板采用0.30m厚C25砼浇筑，即开挖断面为7.1m×7.6m（矩形部分高×宽），
拱顶高1.9m。
对进出口洞段洞脸采用喷锚处理，洞口采用1m厚砼衬砌，初砌段长20m。
对围岩稳定性较差洞段和构造段，采用C25钢筋砼现浇，侧墙、拱顶和底板厚均为0.5m，开挖断面矩形部分为7.4m×8.0m（高×宽），顶高2.1m。
溢流堰布置在9#隧洞出口与明渠之间。该处是布置溢流堰的理想位置。溢流堰采用实用堰型，堰顶高程438.25m，宽70m，由块石浆砌，外包钢筋砼。
5.5.2　引水渠
某电站引水干渠和隧洞从汇湾拦河坝开始。
前池段明渠大部分建于泥质板岩及砂质泥质板岩上，渠道断面10×16m，（高×宽），侧墙均采用重力仰斜式挡土墙结构。墙顶宽1.2m，底宽2.0m，采用M7.5号浆砌块石砌筑。渠道底板为0.25m厚的C15砼。为防止不均匀沉陷，每10m设一沉降缝，以橡胶带止水。
5.6 前池和压力钢管
5.6.1　布置设计
前池、压力钢管的布置与厂房的位置、地形、地质、隧洞线路、工程量、运行管理等多方面均有密切关系。
前池位于汇湾沟交汇处的山脊，高程在395m～425m之间，采用明挖抽槽形成。由于某电站厂房受地形和地质条件限制只能布置在现汇湾电站厂房以北，这里地势开阔，地形平坦，可充分利用水头，是比较理想的厂址。压力钢管接前池顺电站厂房后侧的山体斜坡而下布置。斜坡较平缓，坡度为30°。钢管在平面立面布置上均呈一直线，管线地基出露的岩层有梅子垭组泥质板岩及砂质泥质板岩，覆盖厚度约10m。
管线全长125.296m，管线与山体等高线正交。平面布置示意图如下：
这样充分考虑到了前池、压力管线、主厂房三者的协调关系。管线平顺，管线开挖、排水方便，水力条件好，工程量小，有利于施工和日后运行管理。
5.6.2 前池结构布置
前池为露天式，按水电站引水渠及前池设计规范（DL／T5079－1997）前池及调节池计算，本电站前池有效容积34520m3，主要起衔接引水隧洞与压力输水管的作用。根据场区地质，地形条件，投资比较，溢流堰布置在9＃隧洞出口山垭间，桩号0＋000（渠）。机组甩负荷时弃水经明渠溢流堰泄入汇湾河。
前池进口与明渠末端连接，桩号为渠0＋248.915m，底板标高430.03m，以1：8的斜坡与前室底板连接。进水室底板标高424.00m，进水室平面尺寸12.9m×19.4m（长×宽），底板标高424m，拦污栅布置在前室末端，与水平面成75°夹角。工作闸门布置在压力墙内，孔口尺寸为4m×4m，闸室工作平台及启闭平台标高分别为446.8m及439.80m。工作闸门采用QP2×160－19m启闭机，机上设200mm充水行程控制器。
泄水排沙闸紧靠进水闸布置与进水室成45°交角，闸室工作平台及启闭平台标高分别为445.8m和439.8m，采用3×3m冲砂闸闸门控制，其底部标高421m，闸后接冲砂水道至侧边冲沟。
前池扩散段底板厚为0.4m，前室底板厚为0.5m，进水室底板厚2.2m，前室侧墙顶厚1.2m，进水室顶厚1m，均采用C20砼衬砌。
5.6.3 压力钢管结构布置.
1. 管道布置
采用单机单管的供水方式，单管展开长度125.296m，内径3.5m，通过设计流量时的平均流速4.68m/s，在经济流速范围内。进口渐变段长度取1.5倍管径。根据管线布置，在0＋000m桩号处和0＋125.371m
处各设一镇墩。主管直经通过经济计算和调保计算,并考虑金属结构制作、安装方便，选定为:外径上段为3.516mm, 下段为3.518mm,内径均为3.500mm,壁厚为16—18mm。钢管与水平面的夹角为29°36′42″，另外，根据调保计算，当D=3.5M时，蜗壳外水击压力值为13.65，压力上升率为21%，较为适中，且满足规范要求。
主管沿线共设置镇墩2个，1号镇墩与前池进水闸相连，2号镇墩为弯管段外包砼，其作用有：保证弯管稳定，防止锈蚀，承担外水压力保护钢管不受外压，产生变形。1号镇墩下游侧设有套筒式伸缩节，以便运行中适应温度变化时钢管的纵向移动，并可在安装时校正管线的长度误差。由于管径较大，支墩间距取12m，并采用有支承环的滚动支座，以减小温度变化时支座对钢管的磨擦力，镇墩、支墩均应落在较为新鲜完整的岩石上，并且镇墩下部均设置锚筋，锚入基岩2m。
为了便于检修和安装，管道两侧均设有人行道，通道宽1m，两侧开挖坡脚均设有浆砌石排水沟，将雨水排向下游，排水沟宽0.3m，管槽开挖底宽为7m，开挖边坡为1∶0.5，管道架空净高为0.8m。
进水闸的进人孔，既可作为检修上部管道之用，又作为闸门关闭放空管道时的通气孔。另在厂房后面地坪以上设进人孔一个。
2.管身稳定及应力
a.抗外压稳定
钢管抗外压稳定安全系数计算式为：
K=Pcr/Δp
Pcr=2E( )3
δ
D

K1Q
400CF

△P=( )2

如取管壁厚度为27mm，即计算厚度为25mm，可算出k=2.04，故主管管壁最小厚度为27mm，现管壁厚度均不满足要求，故应设支承环兼作刚性环。
b.管壁厚度
根据内水压力按下式确定管壁厚度：
HD
2[σ]φ

δ= +2

算得主管各段壁厚、长度见表5-3
表5-3 主管壁厚分段表
壁厚(mm)
16
18
(m)
62.15
63.146
C.管壁应力计算
先按结构力学法计算管壁的轴向应力和环向正应力，再按第四强度理论计算折算应力，计算应力公式为：
σx2+σ2θ-σx·σθ≤φ[σ]
σ=

其中σ——容许应力，Kpa，见表5-4
表5-4 钢材容许应力表
应力区域
膜应力区
局部应力区
荷载组合
基本
特殊
基本
特殊
容许应力
1.32×105
1.68×105
1.608×105
1.92×105
备注
0．55σs
0.7σs
0.67σs
0.8σs
表中δs=2.4×105Kpa，为钢材的屈服应力。
计算的荷载组合及管壁各部位的折算应力见表5-5。
表5-5 管壁应力计算成果表
壁
厚
荷载组合
跨中截局管壁
最大应力(KPa)
支承环膜应力区边
缘管壁最大应力（Kpa）
支承环及其旁管
壁最大应力（KPa）

16
正常运行
2.95×104
3.48×104
6.76×104
水锤
4.29×104
4.81×104
8.43×104
水压试验
4.37×104
4.89×104
8.52×104

18
正常运行
5.12×104
5.67×104
9.34×104
水锤
6.39×104
6.93×104
1.09×105
水压试验
6.33×104
6.87×104
1.10×105
由表5-5可知，管壁应力均满足要求。
3.镇墩稳定及基底应力
作用在镇墩上的力除自重外，分为沿管轴方向的轴向力和垂直管轴方向的法向力两种。轴向力包括：钢管自重分力，弯管上的内水压力，伸缩节端部的内水压力，温度变化时支座对钢管的摩擦力，弯管中水的离心力的分力等，所有轴向力的作用点均为镇墩上下游侧钢管轴线的交点，法向力包括：镇墩所分担的附近管段的自重分力和该管段内的水重分力。径向内水压力合力为零，对镇墩稳定和基底应力无影响。
抗滑稳定安全系数计算公式：
K=f·（w+ΣY）/ΣX
W+∑Y
B·L

σ =
基底应力计算公式：
Max
min

(1±6Eo/L)

计算工况为：
正常运行情况（基本荷载组合）
Ⅰ：正常运行情况（基本荷载组合）
Ⅱ：水锤情况（二台机同时关闭，基本荷载组合）
Ⅲ：管道放空情况（基本荷载组合）
Ⅳ：水压试验情况（特殊荷载组合）
1号镇墩与进水室连在一起，其稳定分析见进水室稳定分析成果，2号镇墩计算成果如表5-6。
表5-6 镇墩稳定应力计算成果表
计算工况
应力
正常运行
水锤
管道放空
水压试验
K
2.48
2.01
4.40
3.82
Σmax（Kpa）
138.5
145.3
107.3
102.9
σmin(Kpa)
45.1
35.4
60.2
56.8
注：基底应力均为压应力，镇墩不会倾覆。

根据稳定要求确定支墩间距为12m。
沉沙池长30m，宽3m，进出口过渡渐变段长均为3m。池厢侧墙为重力式挡土墙结构，墙顶宽0.4m，内外侧直立，采用 C15钢筋砼衬砌。池厢底板为现浇0.3m厚的C15砼。
冲砂闸设在池厢末端，闸室底板标高421m，孔口尺寸3m×3m，采用平面悬臂定轮钢闸门，配用QP1×400－23型启闭机。
5.7　厂房及开关站
根据地形及运行要求，电站厂房布置在下游河道的左岸，为岸边式地面厂房，紧临主河槽，安装间布置在主厂房的下游侧，副厂房布置在主厂房背后，变电站布置在厂房的上游侧，分别有公路通往主厂房、安装间与变电站。交通方便、运行可靠。由于厂房紧邻主河槽，进安装间公路交通不很便利，沿厂房尾水平台向下游建20余m高半重力式砼挡土墙，墙内回填厂房开挖的弃碴，墙顶高程为382.00m，与原公路相接。
5.7.1　厂房
1、主厂房
厂房所装水轮发电机为竖轴式金属蜗壳，弯肘形尾水管，机组间距11m，主厂房净宽15m，长26.6m，面积399m2，为现浇混凝土整体结构，其布置分为尾水管层，蝶阀层，水轮机层，发电机层。
尾水管底部高程364.39m，基岩面高程360.0m，尾水管扩散段出口宽7.376m，高2.7056m，底板厚1.5m，出口底板高程364.943m。尾水管为大体积钢筋砼结构，检修时尾水管中的水经排水管排至设在上游侧的集水井中，由水泵排至下游，集水井底部高程为362.39m。
蜗壳层高程367.00m，设有进入蜗壳的检修通道。并设有楼梯通往
水轮机层。水轮机层高程373.40m，层高8.6m，园筒式机墩，墩厚1.4m。上游侧布置有长4.70m，宽1.60m的蝶阀吊物孔，为减少内部温度和排除余热，在两台机组上游侧边墙上设有0.8×0.8m的风道经副厂房将余热排至厂外，在机组左、右侧均设有楼梯通往发电机层。
发电机层高程382.00m，楼板厚30cm，机组间距11m，两侧机组中心线距左、右侧山墙，排架柱分别为8m、5.8m，中心线距上、下游侧排架柱墙的距离分别为9m、6m。左侧与同高程的安装间地面层相通，上游侧经2个门洞可通住副厂房高、低压配电房，经楼梯可到电缆层，控制室及会议室。
主厂房上游为副厂房，副厂房净宽6.4m，主、副厂房上游墙自水轮机层中部高程377.40m墙厚依次为1.5m、1.0m、0.8m，下游为尾水闸墩及防洪墙，中间以梁板连接的空间框架结构，主厂房下游墙为1.0m厚。主厂房内主吊车吊轨道直接由牛腿传至墙体承担，吊轨高程394.00m。主厂房两端部墙厚均为1.0m。主厂房内排架柱截面b×h＝80×150cm，主厂房两端上游侧副厂房内，分别设有交通楼道，可至副厂房各楼层。
厂房按四级建筑物设计，洪水标准、计算条件、安全系数等均相同。按抗剪断公式计算抗滑安全系数，按材料力学方法计算地基应力，计算中砂卵石天然容重21.0kN/m3，水上回填砂卵石内摩擦角41°，水下39°，砼与基岩摩擦系数为0.5，计算成果如下：
1、施工建成情况：
垂直向下合力334386.44N，对地基形心的偏心距为1.874m，地基应力上游0.643Mpa，下游0.275Mpa。
2、两台机运行情况。
按滑安全系数K＇＝2.93＞2.5；
抗浮安全系数Kf=2.73＞1.1；

上游地基应力0.358Mpa，下游地基应为0.214Mpa。
二、副厂房：
付厂房布置在主厂房上游侧进水压力钢管段之上，净宽6.4m。从上至下分别布置为：390.10m高程中控室层；386.60m高程电缆层；382.00m高程高、低压配电室层与电机层同高，以下377.40m高程为水机供水泵房。
付厂房平面尺寸42.6×6.4m（长×宽），付厂房下游与厂房排架柱及电机层下1.0m厚的钢筋混凝土墙构成框架结构。并适当加大各层楼板的厚度，以增加两墙体的联系。
付厂房各层均可通过位于付厂房两侧的楼梯间、门洞达安装间和付厂房各层。
三、安装间
安装间与主厂房间设有伸缩缝，安装间宽15.0m，与主厂房同宽。安装间与电机层同高程为382.00m，平面尺寸15.0（宽）×16m，主厂房吊车吊钩限位线距左侧排架柱1.10m，距右侧排架柱2.35m。设备进场依靠上部可移动至安装间的100kN吊车，将382.00m高程的设备吊进厂房。吊轨高程394.00m，最大净跨15.0m。
安装间下层373.40m高程为油库，下设事故油池。
安装间靠下游侧设置楼梯，宽度2.5m。下到水轮机层373.40m高程。主厂房、安装间一字平面布置能满足运行要求，吊车主，副钩控制线均能控制主要设备的起吊、安装就位。
5.7.3　尾水建筑物
1、尾水闸（尾水平台）
尾水平台总宽5.8m，平面尺寸22.38×5.8m（长×宽），高程为382.00m。
尾水闸底接尾水管出口高程364.943m，启闭平台长22.38m，宽
5.8m。共二孔，孔口尺寸7.3764×2.7056m（宽×高），底板厚1.5m，尾水闸门共一台80KN启闭机。平车轨距2.0m，尾水平台下377.00高程为检修平台，检修平台宽4.80m。
2、尾水渠
尾水渠底板接尾水闸底高程364.943m，首部为水平段，长3.00m，以75号浆砌石护砌，厚0.5m，后接i＝1／4底坡，上升至368.0m高程与河床相接。将尾水就近导入河道。
下游河床的整治，为了尽量降低尾水位，从尾水渠出口至下游河道100m范围内，结合左岸挡土墙基础开挖，予以疏挖，底宽50m，纵坡1／1000，对岸坡开挖后新鲜岩石不予衬砌，对局部不良地质地段给予挂网喷锚。
5.7.4　厂区防洪排水
厂房下游100年一遇校核洪水位为378.28m，低于发电机层高程382.00m，厂房地坪窗台以下，四周围护结构采用砼挡水墙，与自然山坡形成封闭的防洪体系，厂区内部集水采用自排及抽排两种方式，厂区范围山坡集水在洪水位以上沿山坡设截水沟，将水引至下游河道，厂区地面设排水沟、主副厂房屋面集水由落水管引至地面排水沟。
5.7.5　主变及开关站
因受地形限制，主变场布置在主厂房右侧，用开挖的弃渣回填至高程382.00m，回填压实干容重20kN/m3，地面高程高于100年一遇校核洪水位378.28m，变电站面积70×50m2，主变压器型号为SF9－31500/110。主变场与开关站设有6m宽大门，场内交通、排水护坡，消防设施等均在厂区的总体布置中得到妥善解决。主变及开关站周围均设有围墙和排水沟。场站地质情况满足要求。布置详见工程总平面布置图。
5.8　设计计算

5.8.1　进水闸水力计算
进水闸的过水能力，按90m3/s设计。其基本资料如下：
闸前水位441.34m；
闸室底板标高434.8m；
设计流量Q＝90m3/s；
Q
闸孔宽度B按下式计算：
2g(Ho-hs)
μohs
Bo=

μo＝0.986
取Bo＝7m
经计算，当B＝7m时，Q＝90.5m3/s＞90 m3/s，满足设计要求。
5.8.2引水隧洞及渠道水力计算
　　1、断面拟定
　　引水隧洞按均匀流水力条件设计，并考虑水流挟持泥沙的流速要求，拟定过水断面为矩形，取砼糙率n＝0.020，坡降i＝1/2000，水深7.0m。当Q＝90 m3/s时，隧洞断面尺寸7×8.5m（宽×高）。
Ri
Q＝WC

隧洞的水力计算按明渠均匀流公式计算：
式中: W－过水面积（m2）；
1
n
　　　C－流速系数，C＝ R1/6，n＝0.020。
　　　R－水力半径
R＝W/X，
X为过水断面湿周（m）
i－坡降，i＝1/2000。
经计算，流量Q＝90m3／s，满足要求。
2、流速计算
冲沙流速校核；泥沙启动流速。
　　　V1＝5.4h0.14d0.36

式中：h－渠道水深，7.0m；
　　　　　　d－泥沙最大粒径，0.008m。
计算得V1＝1.25m／s。
Ri
渠道水流速度
V2＝C = R1/6
1
n
Ri
　　　式中：n＝糙率，取0.020；
　　　R－水力半径
　　　i－坡降，1/2000。
　　　V2＝2.04m/s。
　　　V2＞V1渠道内不会发生淤积。
　　冲砂池长度
V
W
　　　L＝§Hp (m)
　　　　　　式中：§－系数，取1.4；
　　　　　Hp＝沉沙池有效工作水深，取1.0m；
　　　　　 V＝沉沙池水流速度，取1.25m/s；
　　　　　 W＝泥沙粒径为0.4mm的沉降速度，取0.038m/s。
即L＝27.63m，取池长30m，两端过渡段长均为3m。
3、冲砂设计计算
沉沙池冲沙闸拟定孔口尺寸3m×3m，冲沙槽底宽3m，槽长30m，坡降1/35，糙率0.02，冲沙水深取12.5m。
泥沙启动流速V0＝5.42×0.50.14×0.0080.36＝0.86m／s
冲沙流速计算参数为：冲沙槽底坡考虑到沉沙影响，取底坡1：5，按明流冲沙计算冲沙流速Vs＝2.19m／s，Vs＞1.3V0＝1.18m／s，满足冲沙流速　要求。相应冲沙流量为1.2m3／s。
冲沙时间按下式计算：
100VW
Pq_B
t＝
式中：V－泥沙容重，取1.5T／m；
P＝冲沙水流中泥沙含量，取2％；
W －沉沙池死容积，仅计算冲沙槽内容积，单位m3;
Q－冲沙槽单宽流量；
　　　　　B－冲沙槽宽，为4m。
即冲沙时间t＝25分钟。
引水系统特征值表
表5－8

建筑名称
长度m
桩　号
其　　中
备注
渠底高程(m)
水位(m)
引

水

系

统
1＃隧洞
56.1
0＋000
434.8
441.30

0＋056.1
434.722
明渠
150
441.22

0+206.1
434.622
2＃隧洞
474.65
441.12

0+680.75
434.385
3＃隧洞
1221.485
440.88

1+902.235
433.744
4＃隧洞
981.634
440.24

2+883.869
433.285
5＃隧洞
1162.261
439.78

4+046.13
432.702
6＃隧洞
843.538
439.20

4+889.668
432.280
7＃隧洞
1327.622
438.78

6+217.29
431.616
8＃隧洞
638.054
438.25

6+855.344
431.297
9＃隧洞
1570.368
438.25

8+538.56
430.512
溢流堰
70
438.25

渠0＋000
430.004
明　渠
248.915
438.25

渠0＋228.66
423.000
前　池
70
438.25

423.000
进水闸
14
438.25

压力管
125.296

5.8.3 引水闸室稳定、应力计算
闸室坐落在基岩（志留系下梅子垭组（Sm）泥质板岩，砂质泥质板岩）上，其抗滑稳定按《设计规范》（SL265－200）抗剪断公式：K＝fΣG＋C′ΣH计算。
式中：f－砼与基岩接触面的抗剪摩擦系数，据地质资料，取最不利情况f＝0.4；
ΣG－作用在结构物上的全部荷载对计算滑动面的法向分量（t）
ΣH－作用在结构物上的全部荷载对计算测动面的切向分量（t）
K－按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数。
C′　　闸室底面与岩石地基之间的抗剪粘结力（Kpa）。
计算工况及结果如下：
A.前池正常水位438.25m时，K＝4.4，闸室底部应力：上游σmin=0.19MPa，下游σmin=0.23MPa。
B.前池取高水位438.97m时，K＝3.6，闸室底部应力：上游σmin=0.18MPa，下游σmin=0.2MPa。
计算结果表明，各设计条件下稳定、应力均满足规范及实际要求。
前池扩散段和前室两侧挡水墙稳定及应力计算也按上述公式K＝