NB/T 35080-2016 水电站气垫式调压室设计规范（附条文说明）

NB ICS27.140 P59

备案号J2193—2016

NB/T 35080——2016

中华人民共和国能源行业标准

水电站气垫式调压室设计规范

Design code for air cushion surge chamber of hydropower stations

2016-01-07 发布2016-06-01 实施

国家能源局 发布

根据《国家能源局关于下达2012年第二批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技〔2012〕326号）的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，并在广泛征求意见的基础上，制定本规范。

本规范的主要技术内容是∶气垫式调压室的设置条件、位置选择、工程地质勘察、水力计算及基本尺寸确定，气垫式调压室的闭气、结构布置及监测设计，气垫式调压室的气、水和运行监测系统。

1.0.1 气垫式调压室是一种特殊型式的水电站调压室。为规范水电站气垫式调压室的设计，使其符合安全可靠、经济合理的要求，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于水电站 3 级及以下上游气垫式调压室的设计。水电站2级及以上气垫式调压室设计应进行专门研究。

1.0.3 水电站气垫式调压室的设计应包括以下主要内容∶

1 根据气垫式调压室区域的地形、地质、施工条件，以及环保要求、机组特性和运行条件等基本资料，研究采用气垫式调压室的可行性和必要性。

2 分析勘探及施工期开挖揭示的工程地质和水文地质等条件，确定气垫式调压室位置。

3 进行气垫式调压室闭气设计，防止气体渗漏。

4 研究气垫式调压室水电站输水发电系统的水力过渡过程，确定气垫式调压室布置方案。

5 提出气垫式调压室运行控制要求。

1.0.4 水电站气垫式调压室设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2.0.1 气垫式调压室 air cushion surge chamber

利用封闭气室中的空气压力制约水位高度及其涌波变幅的调压室。

2.0.2 气室 chamber

充满压缩空气和水垫的封闭式腔体。

2.0.3 闭气 air leakage prevention

加强气垫式调压室密闭性、防止气体泄漏的工程措施。

2.0.4 常规调压室 conventional surge chamber 水面与外界大气直接连通的调压室。

2.0.5 水幕 water curtain

设置在气室围岩中由高压水形成的闭气幕。

2.0.6 罩体 cover structure

采用闭气材料在气室的边墙、顶拱形成的用于封闭压缩空气的连续结构。

2.0.7 平压系统 pressure balance system

当气垫式调压室采用罩式闭气时，用于减小或平衡封闭气室内部与其外部围岩之间压力差的辅助管路系统。

2.0.8 气室设计静态工况 design static condition of chamber

发电运行的最高水库水位、共用同一气垫式调压室的机组全部停机时，气室内允许最大充气量的状况。

2.0.9 临界稳定气体体积 critical steady air volume

在托马假定条件下，能够满足水电站在各种设计允许工况下正常稳定发电运行的气室内最小气体体积。

2.0.10 气室控制参数 chamber control parameter

用于气垫式调压室运行控制的一个参数，即气室内气体绝对压力与气体体积的乘积值。

2.0.11 气室控制常数 chamber control constant

气室设计静态工况下的气室控制参数。假设气体热力学变化过程遵循等温变化过程，气室控制参数始终保持为一个常数。

2.0.12 气室控制阈值 chamber control threshold

用于控制气垫式调压室的水气系统设备启动或停止的设定值。

3.1.1 水电站压力水道需设置调压室时，是否采用气垫式调压室方案，需结合地形、地质、工程布置、施工、环境影响、工程量、投资及运行等因素进行技术经济综合比较后确定，对有较高环境要求的高水头中小型水电站可优先选用。

3.1.2 气垫式调压室设置应满足下列条件∶

1 气垫式调压室应利用围岩承担内水或气体压力，围岩宜为中硬岩或坚硬岩，以不低于Ⅲ类的较完整的岩体为主。

2 气垫式调压室最小上覆岩体厚度（见图 3.1.2）应满足下列经验公式，并应复核最大气室压力条件下的最小上覆岩体厚度。

3.2.1 气垫式调压室位置要求山体雄厚、稳定，地形完整，避免靠近深切沟谷。气垫式调压室宜布置在地应力正常带内，应避开区域性断裂、活断层、采空区、强烈风化卸荷岩体、大型喀斯特洞穴、暗河。

3.2.2 气垫式调压室位置选择宜分阶段逐步进行，气垫式调压室位置宜靠近厂房，并根据地形、地质、工程布置、施工条件及投资等进行技术经济综合比较后确定。

4.1.1 气垫式调压室工程地质勘察应符合《水力发电工程地质勘察规范》GB 50287、《水电水利工程地下建筑物工程地质勘察技术规程》DL/T5415的有关规定。

4.1.2 基本地质条件勘察的主要内容应包括地形地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象、岩溶、水文地质条件、岩体地应力条件。

4.1.3 应采取钻探、洞探、物探等方法进行工程地质勘察。应在气垫式调压室范围布置钻探，洞探宜结合施工支洞和交通洞布置。

4.1.4 应进行岩体强度试验、岩体变形试验、岩体地应力测试、波速测试、高压压水试验。

4.1.5 应进行工程地质分析评价，提供气垫式调压室位置选择、轴线选择、洞型选择、闭气型式选择、围岩稳定分析和围岩加固处理的地质依据。

4.2.1 应查明围岩物理力学性质，包括岩石的密度、饱和单轴抗压强度、点荷载强度、弹性模量、泊桑比、声波值，岩体的弹性（变形）模量、抗剪（断）强度、波速值，结构面的抗剪（断）强度，围岩坚固系数、单位弹性抗力系数和强度应力比。

4.2.2 应进行岩体地应力测试，查明地应力量值、方向，并进行岸坡及谷底岩体地应力状态的分带（区）。

4.2.3 应进行岩体渗透性测试，查明围岩渗透性，并进行渗透性分区。对主要结构面应进行抗渗能力、抗水力劈裂测试。

4.3.1 在气垫式调压室位置选择时，应进行围岩初步分类和工程地质评价。

4.3.2 在进行气垫式调压室轴线、洞型、闭气型式选择和围岩处理时，应进行围岩详细分类。

4.3.3 围岩稳定性工程地质评价应符合下列规定∶

1 从岩质特性、岩体结构、岩体完整性、地下水和岩体应力状态等方面进行围岩稳定性评价。

2 对气垫式调压室各部位围岩进行分类及稳定性评价。

3 通过块体分析，确定结构面的不利组合，评价围岩局部稳定性。

4 查明透水性较强的结构面分布，分析渗透性的各向异性对围岩抗渗性的不利影响。

4.3.4 气垫式调压室围岩稳定性、抗渗性工程地质评价应包括岩体质量、成洞条件、山体抗抬、围岩抗水力劈裂和抗渗稳定性评价。

4.4.1 施工地质工作应随开挖进行，编录各种地质现象，复核围岩稳定性、气垫式调压室布置及闭气型式。

4.4.2 宜进行室内岩石物理力学性质试验、现场岩体变形和抗剪（断）强度试验、地质雷达测试、地应力测试和岩体渗透性试验等，进一步对气室围岩工程地质及水文地质条件进行评价。

1总则………………………………………………………………1

2术语………………………………………………………………2

3气垫式调压室设置条件及位置选择……………………………4

3.1设置条件………………………………………………………4

3.2位置选择………………………………………………………5

4气垫式调压室工程地质勘察……………………………………6

4.1一般规定………………………………………………………6

4.2围岩工程地质特性勘察………………………………………6

4.3围岩工程地质评价……………………………………………7

4.4施工地质工作……………………………………………………7

5气垫式调压室水力计算及基本尺寸确定………………………8

5.1稳定气体体积计算……………………………………………8

5.2基本尺寸确定…………………………………………………9

5.3水力过渡过程计算……………………………………………9

6气垫式调压室闭气、结构布置及监测设计…………………11

6.1闭气型式及选择………………………………………………11

6.2结构布置及设计………………………………………………11

6.3安全监测………………………………………………………13

7气垫式调压室气、水和运行监测系统………………………14

7.1气、水系统设计………………………………………………14

7.2运行监测系统设计………………………………………………15

7.3运行要求………………………………………………………15

附录A气室稳定工况参数计算……………………………………17

附录B气室内涌波和气体绝对压力极值计算…………………19

本规范用词说明……………………………………………………22

引用标准名录………………………………………………………23

附：条文说明………………………………………………………25

投稿会员：古德

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