庫爾烏澤克水電站廠房的永久變形縫和止水設計

【摘要】在大多數水電站廠房設計中，通常采用設置永久變形縫來適應廠房結構在溫度變化、混凝土干縮時產生的水平位移；適應廠房地基不均勻沉陷而產生的水平和豎向位移。永久變形縫既是伸縮縫，又是沉降縫。做好止水設計，保持結構的整體性，減小滲漏，有著重要的意義。本文就庫爾烏澤克水電站廠房永久變形縫和止水設計作一個介紹。

【關鍵詞】廠房；永久變形縫；止水

1.工程概況

庫爾烏澤克水電站位于大吉爾尕朗河中下游，工程距伊寧市110km。大吉爾尕朗河是伊犁河流域特克斯河的一級支流，也是特克斯河的第三大支流。河流發源于西天山的那拉提山北坡，自東向西流向，最終在新源縣哈拉布拉鄉克孜勒塔爾村附近匯入特克斯河。

庫爾烏澤克水電站設計裝機容量72MW，設計發電水頭138.48m，設計引水流量61.01m3/s。工程等級為Ⅲ等，工程規模為中型。發電廠房為主要建筑物，按3級設計。

電站廠房位于右岸Ⅱ級階地上。Ⅱ級階地地下水埋深2～3m，主要在泥巖基座頂部匯聚。廠房基礎面座落在泥巖上。

發電廠房為引水式地面廠房，由主廠房和副廠房組成。主廠房包括主機間和安裝間兩部分，安裝間布置在主機間的左側；副廠房布置于主廠房上游側；主變布置于副廠房上游側的平臺上。

主廠房內裝有3臺機組（兩大一小機組），機組單機容量為28MW和16MW，總裝機容量72MW。主廠房總長度為56.02m，總寬度為17.93m。

副廠房長度同主廠房為56.02m，寬度為11.4m，副廠房分為三層，地下一層，地面以上兩層。

2.永久變形縫設計

水電站廠房分上部結構和下部結構，下部結構大多為大體積鋼筋混凝土，特點是混凝土澆筑量大，結構型式復雜，荷載分布不規則，基礎高差較大，對裂縫的設計要求比較嚴。為防止地基不均勻沉降，避免或減少混凝土收縮變形產生的裂縫等因素，在大多數水電站廠房設計中，通常采用設置永久變形縫和施工縫來解決。為了防止裂縫造成破壞，保持廠房結構的整體穩定性以及便于施工，各種接縫的合理布置和設計是非常重要的。

永久變形縫是用來把廠房分成若干個獨立分區，以達到改善結構的工作狀態，適應地基的不均勻沉降和減少下部結構的正常運行期間由于外部條件變化而引起的變形和應力，永久變形縫兼有適應伸縮和沉陷兩種功能。從縫的位置和方向來看，廠房橫縫一般指垂直于廠房機組縱軸線，設在機組間或機組與安裝間之間的永久縫，縱縫一般指平行于廠房機組縱軸線的永久縫。

機組段永久變形縫的間距，主要取決于地基特性、機組尺寸大小、結構形式、氣候條件等情況，宜為20～30m。根據機組中心間距及廠房地基條件，庫爾烏澤克水電站廠房設置了三條永久變形縫，分別在主、副廠房之間（縱縫）、主機間和安裝間之間（橫縫）、一、二次副廠房之間（橫縫）。主機間長度為38m，安裝間長度為18m。一次副廠房長度為31.4m，二次副廠房長度為24.6m。

永久變形縫的寬度應根據建筑物溫度變形、沉降及抗震構造要求等條件確定。巖基上的建筑物，下部結構的永久變形縫縫寬為10～20mm，上部結構的永久變形縫縫寬宜適當加大。非巖基上的廠房永久變形縫縫寬應按地基不均勻變形計算研究確定。庫爾烏澤克水電站廠房基礎座落在泥巖上，結合已建工程實例和建筑結構設計要求，下部結構永久變形縫縫寬確定為20mm，上部結構橫縫縫寬為120mm，縱縫縫寬為220mm。永久變形縫從建基面直至廠房發電機層并貫通上、下游，縫內填充高壓閉孔板。高壓閉孔板具有彈性，能適應變形要求。同時在上、下游迎水面設置兩道止水。

3.止水設計

對于永久變形縫的止水，不但要求止水材料經久耐用不透水，有長期的止水功能，有足夠的任性，適應變形的要求，而且在布置型式上應該結合電站實際情況，充分考慮基礎地質條件和結構受力條件，做到經濟合理、施工方便和止水效果良好。目前，國內水電站廠房止水材料主要為紫銅片、不銹鋼片、橡膠、塑料、瀝青以及高分子合成材料等。

根據廠房規模的大小和重要性以及水頭的高低，大、中型廠房橫縫可采用兩道止水片，第一道為銅止水片，第二道為塑料或橡膠止水片。比較次要的小型廠房可設一道塑料、橡膠止水或其它更經濟的止水方案。引水式地面廠房，豎向和水平向的止水的布置，應連接成一個阻止水流進入廠房的閉合圈。根據以上要求，庫爾烏澤克水電站廠房永久變形縫采用兩道止水，紫銅片和651型橡膠止水帶。三條永久變形縫止水通過豎向和水平向的連接，最終形成一個阻水閉合圈。在水平方向上，兩條橫縫同主副廠房之間的縱縫連接。在豎直方向上，縱縫的兩端和兩條橫縫的一端分別同廠房外的止水剁連接。

4.總結

水電站廠房永久變形縫的間距要根據廠房地基的地質條件、機組尺寸大小和結構要求等確定。

止水的布置方式應充分考慮結構受力條件。注意處理止水布置與鋼筋布置的矛盾。對止水材料的選擇和施工質量要嚴格把關，止水接頭處要采用焊接，不能有砂眼和穿孔等現象發生，以免造成止水失效。

參考文獻：

[1]《水電站廠房設計規范》（SL266-2014）；

[2]《水電站廠房結構設計中的幾個問題》，魏彩章編；

[3]《小東江水電站廠房混凝土分縫分塊及止水設計》，謝祖安、俞澤泰編。