NB/T 35090-2016 水电站地下厂房设计规范（附条文说明）

NB ICS 27.140 P59

备案号J2304—2017

NB/T 35090——2016中华人民共和国能源行业标准

水电站地下厂房设计规范

Design code for underground powerhouses of hydropower stations

2016-12-05发布2017-05-01 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，规范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∶地下厂房布置、围岩稳定分析、围岩开挖支护设计、施工期围岩稳定反馈分析与动态设计、地下厂房结构设计、防渗排水与防潮设计、安全监测设计。

1.0.1 为规范水电站地下厂房设计，保证设计质量，做到安全可靠、经济合理、技术先进、环境友好、资源节约，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于新建、改建、扩建的水电站1级、2级、3 级地下厂房设计。4级、5级地下厂房亦可使用。

1.0.3 地下厂房设计应合理采用新技术和新材料，积极采用节能、环保材料。

1.0.4 地下厂房设计应符合现行行业标准《水电站厂房设计规范》NB35011的有关规定。

1.0.5 水电站地下厂房设计，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 地下厂房 underground powerhouse

建在地面以下洞室中的水电站厂房。

2.0.2 主厂房洞main powerhouse chambers

装设水轮发电机组及其辅助设备，供发电运行及安装检修作业用的洞室。

2.0.3 主变压器洞main transformer chambers

装设主变压器及其附属设备的洞室。

2.0.4 主体洞室 main underground chambers

地下厂房洞室群中尺寸较大且相互关联度较高的洞室，主要指主厂房洞、主变压器洞和尾水调压室等大型洞室。

2.0.5 附属洞室 appurtenant chambers and tunnels

地下厂房洞室群中除主体洞室以外的其他洞室，如进厂交通洞、通风洞、排水洞和联系洞等。

2.0.6 柔性支护flexible support

由喷混凝土、锚杆、锚索等刚度较小的支护组成，允许围岩有一定变形以有效发挥围岩自承能力的支护措施。

2.0.7 初期支护 initial support

洞室的永久支护分期实施时，在洞室开挖后初期实施的支护，其主要作用是保证施工期围岩的稳定。

2.0.8 二次支护 secondary support

初期支护后，根据围岩稳定情况或长期运行要求所施加的再次支护。

2.0.9 系统锚杆或锚索 systematical boltor tendon

为满足围岩整体稳定，在洞室周边上按一定的间、排距，有规律布置的锚杆或锚索群。

2.0.10 承载力设计值 design bearing capacity

锚索抵抗荷载应具有的抗力设计值。

2.0.11 岩石强度应力比 ratio of rock strength to in-situ stress

岩石的饱和单轴抗压强度与主体洞室部位围岩最大主应力量值之比。

3.1.1 地下厂房位置应考虑地形地质条件、枢纽布置、输水系统水力条件、施工条件、机电设备布置、运行要求及环境保护等主要因素，通过技术经济比较采用首部式、中部式或尾部式布置。3.1.2 地下厂房的布置应遵循下列原则∶

1 地下厂房的布置应与枢纽总体布置相协调，与所在位置的地形地质条件相适应，满足设备布置、生产运行、资源节约和节能环保要求。

2 地下洞室群的布置宜遵循地下与地面相结合、临时与永久相结合、一洞多用的原则。

3 主体洞室宜布置在地质构造简单、岩体较完整、上覆岩层厚度适宜、地下水不发育以及岸坡稳定的地段，宜避开较大断层、高地应力区、节理裂隙发育区。不可避免时，应进行专门论证。

4 当地震设计烈度为8度及以上时，不宜在地形陡峭、岩体风化、构造发育的山体中修建窑洞式厂房。

5 岩石强度应力比小于2.5的极高地应力区不宜修建地下厂房。

6 地下厂房不宜布置在大坝荷载传递作用影响较大的区域，当难以完全避开时，应经专门分析论证确定。

7 洞室地面出口位置宜选择在基岩裸露、岸坡稳定、地形相对平缓、便于施工和对外交通方便的地段，并考虑洪水和泄洪雨雾的影响；应避开滑坡、崩塌、变形体等不良地质地段和泥石流影响区。

8 地下厂房主体洞室布置应兼顾附属洞室的围岩稳定。

9 应通过机电设备的合理选型优化地下洞室布置，减小洞室尺寸。

10 应重视洞室的安全和防灾设计。地质条件复杂，或至地面安全出口的通道较长，不能快速疏散的地下洞室群，宜在洞室群内适当位置设置应急避难场所。

3.1.3 地下厂房主体洞室的布置格局，应通过技术经济比较确定。

3.1.4 地下洞室布置设计应考虑洞室群效应，合理确定主洞室群的纵轴线方位、洞室体形、洞室间距、上覆岩体厚度和谷坡侧岩体厚度。

3.1.5 厂区主体洞室宜布置在以Ⅲ类及以上围岩为主的岩体内。

3.1.6 地下厂房主体洞室纵轴线方位的选择，应在引水发电系统布置较为顺畅的前提下，结合围岩结构面发育特征、岩石强度应力比、地应力方位等因素综合分析确定，并宜符合下列规定∶

1 主体洞室纵轴线方位宜与岩体主要结构面走向呈较大夹角，在以构造应力为主的高地应力区宜与最大主应力方位呈较小夹角。

2 岩石强度应力比大于7.0时，宜主要考虑结构面因素；岩石强度应力比小于4.0时，宜主要考虑地应力因素并兼顾结构面因素。

3 主体洞室纵轴线与岩体主要结构面走向的夹角不宜小于50°。岩石强度应力比小于4.0时，主体洞室纵轴线与岩体最大主应力方位的夹角不宜大于30°。

4 主体洞室纵轴线方位选择宜考虑第二主应力的影响。在第一主应力和第二主应力量值较为接近的情况下，宜兼顾第一、第二主应力，主体洞室纵轴线方位宜与两者中的水平分力较大者呈较小夹角、与岩体主要结构面走向呈较大夹角。

3.1.7 相邻主体洞室的水平净距，根据岩石强度应力比、相邻洞室尺寸、岩层产状等因素按下列规定确定∶

1 岩石强度应力比大于7.0时，宜取相邻洞室平均开挖跨度的1.0倍～1.5倍和较大洞室开挖高度的0.5倍～0.6倍的较大值。

2 岩石强度应力比在4.0～7.0时，宜取相邻洞室平均开挖跨度的1.5倍～2.0倍和较大洞室开挖高度的0.6倍～0.7倍的较大值。

3 岩石强度应力比小于4.0时，宜取相邻洞室平均开挖跨度的2.0倍～2.5倍和较大洞室开挖高度的0.7倍～0.8倍的较大值。3.1.8 地下厂房洞室断面形状宜按下列原则确定∶

1 主厂房和主变压器洞断面宜采用圆拱直墙形。地质条件复杂、围岩完整性差、岩石强度应力比较低时，可采用马蹄形或卵圆形。

2 圆拱直墙形断面的顶拱矢跨比可结合围岩条件和岩石强度应力比确定∶岩石强度应力比小于4.0时，可取1/3.0～1/3.5；岩石强度应力比为4.0～7.0时，可取1/3.5～1/4.0；岩石强度应力比大于7.0时，可取1/4.0～1/4.5。

3 洞室轮廓宜避免突变和锐角。主体洞室若采用圆拱直墙形断面，宜对顶拱拱座部位进行修圆处理。

3.1.9 预计开挖后将出现持续大变形的塑性流变岩体中的洞室，断面设计应预留围岩变形量，宜采用圆形、椭圆形等曲线形断面。3.1.10 地下洞室群主体洞室顶部或谷坡侧的岩体厚度应考虑河谷地应力场特征、厂房纵轴线与岸坡之间的夹角、岩石强度应力比、谷坡岩体质量、洞室群效应、地下水、洞室尺寸等因素，按下列原则确定

1 在高地应力地区，地下厂房主洞室群宜避开河谷地应力集中区。

2 洞室群的上覆完整岩体厚度宜大于最大洞室跨度的2.0倍。3 地下厂房主体洞室上游的岩体厚度应满足岩体渗透稳定的要求。

4 窑洞式厂房的布置应根据岸坡地形地质条件确定，洞顶以上完整岩体厚度不宜小于1.5倍洞室跨度。

3.1.11 上下层洞室之间的岩体厚度，应根据围岩完整程度、结构面发育特征、洞室尺寸、上下层洞室轴线平面投影的夹角等综合确定。当两洞轴线平面投影的夹角较小时，上下层洞室之间的岩体厚度宜大于下层洞室开挖宽度的1.0倍，且不小于5m。3.1.12 洞室相交时，其轴线之间的夹角、岔口结构型式和交汇方式，应根据布置要求和岔口部位地质条件分析确定，并宜符合下列要求∶

1 宜采用较大的交角。2 宜避免多洞室交岔。3 宜选用洞墙相交的型式。

3.1.13 压力钢管道末端阀门宜布置在主厂房内，也可布置在厂外单独的洞室内，宜经技术经济比较确定。阀门室的尺寸应满足阀门运输、安装、检修和运行安全要求。

3.1.14 副厂房宜按集中与分散相结合、地下与地面相结合、运行管理方便的原则布置。

3.1.15 当设置尾水调压室时，应考虑其与主厂房洞、主变压器洞等地下洞室群围岩稳定的相互影响及其渗流的影响。

3.1.16 尾水管洞布置应满足下列要求∶

1 尾水管出流应顺畅，水压波动幅度应满足机组运行稳定要求。当多台机组尾水管洞汇合成一条尾水洞时，应兼顾水流条件和洞室稳定，尾水管洞汇入尾水洞的水流折角宜大于90°。

2 尾水管洞宜与尾水调压室或尾水闸门室正交布置。

3 在尾水管末端宜设置尾水闸门。当采用一条尾水洞与一台水轮机连接，尾水洞长度较短且其出口已设有检修闸门时，尾水管末端可不设置尾水闸门。

4 尾水管闸门操作廊道或操作平台的高程应高于尾水洞出口下游厂房检修水位或相应的尾水调压室涌浪水位，当采用密封式闸阀时可不受此限制。

3.1.17 主变压器及开关站场地的布置应根据地形地质条件、气象条件、泄洪雨雾影响、交通运输、电气设计、消防等因素，经技术经济比较确定。可选用下列布置方式∶

1 主变压器和开关站均布置在地下。2 主变压器布置在地下，开关站布置在地面。3 主变压器和开关站均布置在地面。

3.1.18 地下主变压器的布置，宜使主变压器与机组连接母线线路短并便于维护，主变压器之间应设置防火隔墙。主变压器与主厂房的相对位置，可选用下列布置方式∶

1 主变压器为单独的洞室，与主厂房平行或斜交布置。

2 主变压器布置在主厂房端部洞室内。

3 主变压器布置在主机间同一洞室内，采用防火墙与机组间隔开。

3.1.19 地下主变压器洞底板高程应根据其位置、电气设备布置、主变压器运输与检修等因素分析确定，宜与主厂房安装间的楼面同高。

3.1.20 母线洞应按下列原则布置∶

1 应考虑母线进出顺畅和交通联络方便，宜与主厂房垂直布置。

2 应考虑与相邻洞室间、与岩壁吊车梁间的岩体厚度要求。

3.1.21 地下开关站宜布置在主变压器上部。

3.1.22 地下厂房独立通至山外地面的安全出口设置，应符合《水电工程设计防火规范》GB 50872和《水电站厂房设计规范》NB 35011 的有关规定。当出线或通风用的廊（隧）道、竖井兼作安全通道时，其宽度、高度应满足安全疏散要求，同时应将安全通道与出线或通风道隔开，分隔物的耐火时间应满足安全疏散要求。3.1.23 主变压器洞、开关站的安全出口不应少于2个。

3.1.24 进厂交通洞的布置应遵循下列原则∶

1 进厂交通洞的线路选择，应根据地形地质条件、主体洞室布置及对外交通条件综合考虑。

2 进厂交通洞的尺寸应满足设备运输要求，如兼做其他用途时其断面尺寸还应满足相应的使用要求。

3 进厂交通洞平均纵坡不宜大于5.0%，最大纵坡不应超过8.0%，进入安装间前应有一平直段；平面圆曲线半径不宜小于100m；交通洞的进洞口附近宜设置一缓弯段；进口段应设置倾向洞外的纵坡。

4 进厂交通洞的进口应高于厂房正常运行水位，宜高于厂房校核洪水位。进口高程低于厂房校核洪水位时，应设置防洪措施和人员进出安全通道。

5 进厂交通洞两侧均应设置排水沟，避免渗水在路面漫流。

6 受地形条件限制，布置进厂交通洞有困难时，经论证可采用竖井运输方式。

3.1.25 进厂交通洞宜从安装间下游侧垂直厂房纵轴线进厂。从安装间端部进厂时，其入口不宜正对机组，并应在安装间设置警戒标志。

3.1.26 当进厂交通洞较长且其断面裕度较小时，宜在洞内两侧的边墙上每隔一定距离设置行人避车壁龛。

3.1.27 地下厂房宜选用有利于减小厂房跨度的岩壁吊车梁。

3.1.28 进风洞和排风洞的布置应综合考虑地形地质条件、气候条件、主洞室布置、机电设备运行要求、自然通风条件以及地下洞室的通风系统要求；若兼做其他用途时，其布置和断面尺寸还应满足相应的使用要求。

3.1.29 进风洞、排风洞及其设备设施的设计应遵循下列原则∶

1 宜采用自然通风与机械通风相结合、洞内与洞外相结合、临时与永久相结合和一洞多用的布置方式。

2 可充分利用交通洞（井）、出线洞（井）、无压尾水洞以及主厂房顶棚上方空间等兼作进风道或排风道。

3 应满足地下厂房各部位的温度、湿度控制标准及通风量

4 通风系统设计应与地下厂房建筑消防设计相协调。

5 通风机室宜远离主、副厂房布置，否则应采取措施减少噪声和振动的影响。

6 风沙地区进风洞应考虑防尘措施。

7 烟尘等有害气体应通过专用风道排出。

8 岩体内有有害气体出逸的洞室，应专门进行通风设计。

3.1.30 出线洞可布置为平洞、竖井或斜井，宜缩短出线长度。出线洞出口宜选择距地面开关站或出线场较近的位置。

3.1.31 尾水调压室交通洞布置应考虑尾水调压室水位变化产生的高速气流影响。

3.1.32 地下洞室进出口边坡应设置截水沟和排水沟，洞口宜设置防雨、防兽、防滚石等安全防护措施。

3.1.33 地面主变压器室和开关站应按下列原则布置∶

1 宜选择在地形开阔、交通方便的场地。

2 应布置在场地稳定的区域，避开不良地质作用的影响。

3 应考虑泄洪雨雾的影响。

3.2 厂房 内 部 布 置

3.2.1 主厂房和副厂房内部布置应根据水电站规模、机电设备、地下环境、地质条件、结构设计等，充分利用并合理分配厂内空间，按下列原则合理确定各部位的尺寸及空间∶

1 厂内布置应满足机电设备的安装、检修和维护要求，且运行方便。

2 厂内主要机电设备的布置应位置恰当、紧凑、整齐、简洁实用。

3 厂内布置应满足顶棚、起重机梁、母线洞等地下结构布置要求。

4 厂内通风、照明、排水、防潮、交通布置应满足地下运行环境要求。

3.2.2 主厂房主机间的控制尺寸和布置应按下列原则确定∶

1 主机间的长度和宽度应综合考虑机组台数、水轮机过流部件、发电机及风道尺寸、水轮机转轮拆卸方式、蜗壳埋入方式、起重机吊运方式及有效工作范围、进水阀及调速器布置、结构要求、运行维护、厂内交通、通风防潮、集水井等因素确定。

2 机组段尺寸由水轮机金属蜗壳尺寸控制时，应满足蜗壳安装所需的最小空间0.8m的要求；采用充水保压方式浇筑蜗壳外围混凝土，当闷头布置在厂房内时应考虑安装及拆卸闷头和充水保压装置所需的空间；应考虑压力管道之间岩体厚度、尾水管洞之间岩体厚度的要求。

3 机组段尺寸由发电机及其风道尺寸控制时，机组间距应满足设备布置和通道宽度的要求。

4 主机间各层层高应满足机组及附属设备布置、安装检修、结构设计和建筑空间要求。主机间总高度还应考虑地下洞室顶部结构空间要求。

5 必须靠近主机的辅助设备，可集中布置在主机间或紧靠主机间的附属洞室内。

3.2.3 主厂房安装间的尺寸和布置应按下列原则确定∶

1 安装间布置应满足设备安装、检修、车辆进厂装卸及吊运的要求。

2 安装间宜布置于厂房的一端，对于多机组或地质条件较差洞段，可布置在厂房的两端或中间段；当主变压器需要进入安装间检修时，应考虑主变压器运输通道的布置。

3 安装间的面积应根据机组型式、安装进度及一台机扩大性检修等因素综合确定；多机组水电站的安装间面积可根据需要加大，或加设副安装间。

4 安装间的宽度及地面高程，宜与发电机层相同。

5 安装间地面各区域设计荷载不同时，地面应有明显的荷载分区标识。

3.2.4 副厂房的布置应按下列原则确定∶

1 副厂房可布置在主厂房及主变压器室的一端，水、电、气设备宜分区布置。

2 可以远离主机布置的设备，可利用已有洞室分散布置或置于地面。

3 中控室的布置应综合考虑水电站的运行、维护、消除故障迅速、监视与内外交通方便等因素，通过技术经济比较确定。

3.2.5 厂内交通应符合下列规定∶

1 楼梯、电梯、爬梯、吊物孔、水平通道、交通廊道等厂内交通应满足方便管理、利于检修、处理故障迅速的要求。

2 全厂不应少于两个通至底层的楼梯。楼梯间距应满足消防和运行巡视要求。

3 发电机层、水轮机层等主要楼层应设置贯穿全厂的水平通道。

4 主要通道的宽度、坡度、安全出口设置等应符合机电、建筑、消防设计规范的要求。安全出口应与对外附属洞室连通。

3.2.6 地下厂房顶部可视需要设置顶棚。顶棚设计可结合通风、排水防潮、防火、照明、运行维护、耐久性等要求综合考虑。顶棚拱脚上部空间应满足检修、维护要求。

1总则…………………………………………………………………………………1

2术语…………………………………………………………………………………2

3地下厂房布置……………………………………………………………………4

3.1厂区枢纽布置…………………………………………………………………4

3.2厂房内部布置………………………………………………………………10

4围岩稳定分析…………………………………………………………………13

4.1一般规定………………………………………………………………………13

4.2地应力场反演………………………………………………………………14

4.3围岩稳定数值分析…………………………………………………………15

4.4块体稳定分析………………………………………………………………16

5围岩开挖支护设计……………………………………………………………22

5.1一般规定……………………………………………………………………22

5.2开挖设计………………………………………………………………………23

5.3喷射混凝土支护……………………………………………………………23

5.4锚杆支护……………………………………………………………………24

5.5预应力锚索支护……………………………………………………………25

5.6混凝土衬砌…………………………………………………………………26

5.7特殊地质条件和特殊部位的支护………………………………………26

6施工期围岩稳定反馈分析与动态设计………………………………28

7地下厂房结构设计…………………………………………………………30

7.1一般规定………………………………………………………………………30

7.2结构设计………………………………………………………………………30

7.3构造设计………………………………………………………………………32

8防渗排水与防潮设计………………………………………………………33

8.1一般规定………………………………………………………………………33

8.2防渗帷幕设计…………………………………………………………………33

8.3厂区排水幕设计………………………………………………………………34

8.4厂内排水设计…………………………………………………………………34

8.5防水防潮设计…………………………………………………………………35

9安全监测设计…………………………………………………………………36

9.1一般规定………………………………………………………………………36

9.2监测设计………………………………………………………………………36

9.3数据采集与分析……………………………………………………………37

本规范用词说明…………………………………………………………………39

引用标准名录………………………………………………………………………40

附：条文说明………………………………………………………………………41

投稿会员：古德

土木圣经9.9