摘要：结合当前我国的水电站建设发展情况，重点探讨了某水电站引水发电系统的优化问题。从加快施工进度，提升工程质量的角度出发，论述了有何有效开展厂房布置、结构措施优化等方面的内容，希望能对于今后类似的水电站项目设计及施工有所帮助。
关键词：水电站建设，引水发电系统，系统布置，结构优化
水电站引水发电系统对于解决我国资源短缺具有非常重要的作用，这里选择水电站坝址河谷狭窄，两岸有着雄厚的山体。电站装机为5 x 600MW，主要涉及到相应的通航建筑物、电站厂房、泄洪消防建筑物以及大坝等组成。对于其相应的引水发电系统进行分析，其是由大量的地下洞室群所组成，具有比较复杂的地质条件。从加快施工进度，提升工程质量的角度出发，论述了有何有效开展厂房布置、结构措施优化等方面的内容。
1 引水发电系统
考虑到引水发电系统区域具有较为复杂的地质条件，特别是坝址以下区域岩层往往条件较差，地下厂房则是通过首部式的方案设计。考虑到较短的引水线路的实际情况，引水系统则是通过单机单洞布置方案。针对布置尾水线路来说，则是经过相关的对比分析，特别是进行多机一洞和单机单洞的对比。其中，利用多机一洞方案，会影响到洞室施工和相应的运行条件，但具有比较小的工作量，相应的尾水出口宽度、线路长度都比较小，而具备比较宽的洞间岩体厚度情况，能实现整体稳定性的要求，还能结合实际在一定程度上改善尾水边坡的稳定条件。在这样的综合性分析的基础上，喂水系统则是通过二机一洞和一机一洞联合布置方式。另外，尾水隧洞采用岔管连接方式，能有效实现厂房内部的机电设备布置要求，其中，尾水管则是进行直向出水方式。
2引水隧洞
参考相应的国内外水工隧洞的设计情况来看，对于此工程中的引水隧洞进行优化设计分析如下：一是，结合I、II类围岩的情况，利用固结灌浆压力的提升，有效保障实现灌浆范围的提升来实现围岩力学性能得到提升。结合围岩将其视为防渗、承载的主体，相关的衬砌往往都是辅助作用，都是起到根据构造配筋。在进行施工的过程中，利用竖井段衬砌结构配筋进行优化，如果地质条件较好则是通过单层钢筋的方式，并对于外层钢筋进行取消；二是，通过将帷幕前下弯段的钢衬进行取消处理，能有效保障压力钢管施工难度有所降低。从实际的施工情况来看，引水随洞已经进行充水使用，经过必要的监测数据，其具有安全良好的工作状态。
3 地下厂房
3. 1 地下厂房布置优化
在进行地下厂房的设计环节中，秉承内部结构紧凑布置的原则，控制主厂房的开挖跨度问题，不断保障洞室围岩稳定性的提升，节省工程投资。
主要措施如下：一是，将运行通道设置在厂房下游，并没有选择应用厂房上游侧通道，将风罩实现紧靠上游侧进行布置；二是，对于主厂房长度进行适当延长，保障能沿着厂房纵向布置机组辅助设备；三是，利用岩锚式吊车梁的方式，选择吊车竖向力作用点距离下部开挖面比较大，这里选择为0.9m，大于一般工程参数；四是，结合实际情况，在调压室施工支洞内布置相关的内透平油系统和绝缘油系统；五是，合理优化薄蜗壳外围混凝土厚度，避免使其成为厂房跨度的控制因素。
3. 2 地下厂房结构优化
3. 2.1 岩锚梁
第一，结合岩锚梁结构选型的情况，为了保障接触面受力特性得到有效改善，有效保障岩锚梁的安全性、稳定性得到提升，这里选择张拉锚杆为岩锚梁受拉锚杆。
第二，在优化岩壁倾角和锚杆倾角的过程中，经过相关的敏感性分析，充分考虑相应的影响条件因素，为了有效降低锚杆应力，则应选择稍大岩壁倾角和相对较小的锚杆倾角等方式，这样实现锚杆用量的减少，便于施工。
3.2.2 壳
这里选择采用金属蜗壳的形式，其中，上半部分和外围混凝土之间则进行相应弹性垫层的铺设，旨在有效避免内水压力传到外围混凝土。
（1）计算方法。考虑到蜗壳外围混凝土的实际情况，其空间整体结构较为复杂，为了有效体现出蜗壳受力特性，则利用整体三维有限元和平面框架的方式来进行计算。相比于常规平面模型来说，这里结合实际的电站蜗壳平面来进行蜗壳外围混凝土的形状的模拟，并能充分考虑到上、下锥体及底板对结构的影响，从而能模拟分析相应的荷载情况。
（2）进行蜗壳外围混凝土受力特性中，主要涉及到以下两点：一是，垫层设置在蜗壳上部，经过相关的模拟分析，能够得到蜗壳的顶部、侧墙及底部径向应力与内水压力传递比例的情况；二是，布置弹性垫层则影响到相应的承载比，特别是当蜗壳垫层延
伸至腰线以下的情况时，这样就会保障能有效降低外围混凝土应力。
（3）蜗壳结构优化。在进行蜗壳优化设计的过程中，优化设计主要包括以下方面：一是，进行水轮机机坑结构的合理设计，尽量保障上座环顶部混凝土有效宽度有效加大，有效实现顶板受力条件得到改善；二是，有效针对外围混凝土薄弱区受力情况进行改善，可以设置采用PE泡沫材料，弹性模量1.2 MPa，厚度3. 5 cm的垫层材料，这样才能符合金属蜗壳自由变形的要求；三是，针对垫层传来的内水压力的问题，则是通过蜗壳周边全断面混凝土进行配筋的方式来解决，这样利用平台水平向钢筋的安装，有效抵抗蜗壳底部部分拉应力；四是，为了满足蜗壳底部密实的要求，应该在重点部位进行预埋回填灌浆系统处理，有效满足底部密实的预期施工目标。
3.2.3 尾水管
第一，为了保障围岩整体性要求，针对尾水管岩墩及厂房底板之下的围岩开展固结灌浆处理；
第二，选择尾水管为窄高类型，并能将尾水管外围混凝土厚度有所减小，控制相应的岩墩厚度，降低开挖高度，有效实现岩体应力状态的改善，使得洞室稳定性得到提升。
第三，在选择尾水管计算模型中，不能忽视岩石坑力影响。
4 结语
综上所述，此水电站引水发电系统的地址条件复杂，具有规模庞大地下洞室群。在这样的背景下，从项目工程质量以及施工进度角度考虑到，重点探讨了厂房布置以及结构措施的优化共诺，希望对于今后的类似工程设计以及施工起到一定的参考作用。
参考文献：
[1] 李艺, 黄娟., 水电站拦污栅结构抗震优化设计探讨[J]. 水电站设计, 2019年1期.
[2] 鲍呈苍, 韩斌, 蔡超, 等. 金桥水电站引水发电系统布置和结构优化[J]. 水力发电, 2018年8期.
[3] 李玉婕, 赵世英, 罗荣. 水电站厂房结构自振特性与止水优化分析[J]. 长江科学院院报, 2017年12期.