李見陽

(浙江華東測繪與工程安全技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000)

1 工程概況

該電站裝機(jī)容量1200MW(4×300MW)，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。電站由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、中控樓及地面500kV開關(guān)站等建筑物組成。主體工程于2004年6月開工，至2009年10月1#、2#、3#機(jī)組已分別投運(yùn)。

該電站2號引水系統(tǒng)采用一洞兩機(jī)布置，由上水庫進(jìn)出水口、上平洞段、上斜井段、中平洞段、下斜井段、下平洞段、岔管段、高壓支管段等部位組成。2010—2011年對引水系統(tǒng)上斜井EL.450.000～EL.723.478m段進(jìn)行了內(nèi)套鋼襯處理。

2 放空檢修的目的

該抽水蓄能電站裝機(jī)規(guī)模大，水頭高、抽水發(fā)電工況頻繁、引水系統(tǒng)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，工程安全風(fēng)險(xiǎn)大。放空檢修的目的是檢查引水系統(tǒng)存在的問題，以便及時采取處理措施，消除隱患，為電站運(yùn)行提供可靠的質(zhì)量保證。檢驗(yàn)內(nèi)容包括(不限于)：檢驗(yàn)整個引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量及引水系統(tǒng)運(yùn)行可靠性；了解引水系統(tǒng)所處部位圍巖的水文地質(zhì)及工程地質(zhì)變化情況；檢驗(yàn)上斜井鋼襯運(yùn)行后的防滲效果和設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量及運(yùn)行可靠性；檢驗(yàn)引水系統(tǒng)各項(xiàng)預(yù)埋監(jiān)測儀器的運(yùn)行情況及監(jiān)測成果的分析；檢驗(yàn)引水隧洞檢修排水系統(tǒng)排水設(shè)備的質(zhì)量及運(yùn)行可靠性。

3 充排水試驗(yàn)過程

2號引水系統(tǒng)于2019年5月12—18日進(jìn)行了引水系統(tǒng)排水過程，5月19日—6月4日進(jìn)行了引水系統(tǒng)放空檢查，6月4—11日進(jìn)行了回充水。2號引水系統(tǒng)放空檢修期間隧洞水位過程線如圖1所示。

圖1 2號引水系統(tǒng)放空檢修期間隧洞水位變化過程線

4 監(jiān)測項(xiàng)目和數(shù)據(jù)采集

放空檢修期間對2號引水系統(tǒng)的引水隧洞、引水岔管、高壓支管、山體邊坡等主要觀測部位進(jìn)行了安全監(jiān)測工作，包括圍巖變形、圍巖承載力、襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況、接縫開合度、滲流滲壓情況等監(jiān)測項(xiàng)目，主要的觀測儀器包括滲壓計(jì)、多點(diǎn)變位計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、鋼筋計(jì)、三向應(yīng)變計(jì)、無應(yīng)力計(jì)、測縫計(jì)、鋼管測縫計(jì)、鋼板應(yīng)力計(jì)、山體地下水位孔、量水堰等。

由于電站全廠已經(jīng)建立起自動化監(jiān)測系統(tǒng)，所以本次放空檢修期間監(jiān)測數(shù)據(jù)采集主要采用自動化采集方式，對于山體量水堰等不能進(jìn)行自動化監(jiān)測的項(xiàng)目采用人工觀測，自動化采集頻次為1次/2h，人工觀測頻次為3次/d。

5 監(jiān)測成果分析

2號引水系統(tǒng)此次放空檢修期間，圍巖變形、錨桿應(yīng)力、接縫開合度、鋼筋應(yīng)力、鋼板應(yīng)力、滲流滲壓等監(jiān)測成果匯總見表1。

表1 2號引水系統(tǒng)放空檢修期間監(jiān)測成果匯總

綜合分析各主體部位的放空檢修期間監(jiān)測成果，初步結(jié)論如下。

(1)2號引水系統(tǒng)放空檢修期間，圍巖最大變形量為-0.82～0.83mm，平均變化量為-0.44～0.35mm，變化量較小，圍巖狀態(tài)基本穩(wěn)定。

(2)放空檢修期間，2號引水系統(tǒng)的鋼板及鋼筋混凝土襯砌、高壓鋼管等支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)基本穩(wěn)定；錨桿應(yīng)力最大變化為-174.45～181.47MPa，變化主要位于下彎段的錨桿應(yīng)力計(jì)Ks-D-1上，應(yīng)力受水位增加影響由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，與隧洞水位表現(xiàn)出密切的負(fù)相關(guān)性(過程線如圖2所示)，該支儀器數(shù)據(jù)變化與歷次充排水試驗(yàn)中數(shù)據(jù)變化基本一致，錨桿所受應(yīng)力正常；除下彎段外，其他部位錨桿應(yīng)力相對變幅較小，最大變化量均在15MPa以內(nèi)，圍巖支護(hù)狀態(tài)穩(wěn)定。

圖2 2號引水系統(tǒng)下彎段錨桿應(yīng)力-隧洞水位關(guān)系曲線

2號引水隧洞充水水位達(dá)到最高時，岔管部位內(nèi)水壓力達(dá)到7.06MPa，襯砌混凝土發(fā)生環(huán)向微膨脹，呈徑向受壓、環(huán)向受拉狀態(tài)，應(yīng)變最大變化量-281.67με，平均變化量-43.28με，無應(yīng)力計(jì)變化較小，總體上應(yīng)變量較?。槐韺訃鷰r發(fā)生徑向壓縮變形，最大變化量為-0.78mm(Ms-E-3-孔口測點(diǎn)，如圖3所示)，平均變化量-0.15mm；鋼筋應(yīng)力環(huán)向測點(diǎn)變化較明顯，最大變化量為64.63MPa(Ryc-2#-1測點(diǎn)，如圖4所示)，平均變化量為10.17MPa，受隧洞水位增加影響拉應(yīng)力增加，但總體上鋼筋應(yīng)力変化較小。

圖3 2號岔管段典型測點(diǎn)圍巖變形-隧洞水位關(guān)系曲線

圖4 2號岔管段典型測點(diǎn)鋼筋應(yīng)力-隧洞水位關(guān)系曲線

水排空后，岔管內(nèi)水壓力為0MPa，襯砌混凝土環(huán)向收縮，應(yīng)變減小，應(yīng)變最大變化量312.04με，平均變化量為46.90με；表層圍巖發(fā)生徑向松弛變形，最大變化量0.58mm，平均變化量0.16mm；鋼筋應(yīng)力環(huán)向測點(diǎn)呈減小狀態(tài)，最大變化量為-71.27MPa，平均變化量為-12.96MPa，受隧洞水位減少影響拉應(yīng)力減少；錨桿應(yīng)力変化較小。襯砌混凝土、表層圍巖、錨桿應(yīng)力及鋼筋應(yīng)力表現(xiàn)出同步的彈性變形特征[4- 6]，符合一般變化規(guī)律，變化量未超出材料的強(qiáng)度極限，結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)穩(wěn)定正常。

放空檢修期間，高壓支管段表層圍巖變形最大變化量在-0.82～0.83mm之間，與隧洞內(nèi)水位變化密切相關(guān)；各主體部位接縫開合度最大變化量均未超過0.20mm；放空檢修期間鋼板應(yīng)力最大變化量為-9.67～8.26MPa，平均變化量為-4.54～4.12MPa；除2號岔管段外，鋼筋應(yīng)力最大變化量及平均變化量均未超過10.00MPa；各部位變化量均較小。

(3)放空檢修期間，2號引水系統(tǒng)各主體部位的圍巖滲透壓力變化基本正常。圍巖的滲透壓力與隧洞內(nèi)的水位密切相關(guān)。在排水及回充水過程中，2號引水系統(tǒng)圍巖滲透壓力最大變化量分別為-5.70和5.55MPa，由2號岔管段的滲壓計(jì)Ps-E-4測得，滲透壓力的變化與隧洞內(nèi)的水位變化密切相關(guān)，變化規(guī)律與歷次充排水試驗(yàn)變化規(guī)律一致，過程線如圖5所示。

圖5 2號岔管段典型滲壓計(jì)滲透壓力-隧洞水位關(guān)系曲線

放空后巡視檢查發(fā)現(xiàn)該岔管部位混凝土存在局部微裂隙，回充水后該部位滲透壓力又恢復(fù)到排水前水平，無增大擴(kuò)展趨勢，在日后觀測中應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注。根據(jù)隧洞的襯砌設(shè)計(jì)原理，圍巖是防滲和承載的主體，襯砌是限裂設(shè)計(jì)，襯砌僅起到降低糙率，防止掉塊的作用[7- 8]，因此，內(nèi)水外滲到滲壓計(jì)位置是正?，F(xiàn)象，因滲壓計(jì)一般距離襯砌4～6m以內(nèi)，在這個距離上高壓內(nèi)水是比較容易透過微裂隙作用到滲壓計(jì)上的。圍巖的防滲是依靠圍巖自身的深埋厚度來逐級降低滲透壓力，最終在一定圍巖厚度處將內(nèi)水壓力降低到0。因此，鋼筋混凝土岔管和下彎段部位的滲透壓力變化是正?，F(xiàn)象，該部位結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

上斜井鋼襯外滲壓計(jì)在排水及回充水過程中滲透壓力最大變化量分別為0.17和-0.18MPa，變化較小，充水后各斷面滲透壓力與5月排水前測值基本一致，表明充排水過程中滲壓計(jì)實(shí)測水壓力受2號引水系統(tǒng)隧洞水位變化影響相對較小，未出現(xiàn)突變趨勢，此外，充排水試驗(yàn)期間，對1號引水系統(tǒng)上斜井鋼襯外滲壓計(jì)進(jìn)行觀測分析，未發(fā)現(xiàn)滲透壓力有異常變化情況，說明1號上斜井與2號上斜井之間未存在明顯的滲水通道，斜井鋼襯效果良好；充排水試驗(yàn)期間，山體地下水位孔水位最大變化量為-1.07m，變化量較小，說明輸水道內(nèi)水位的變化對山體地下水位孔的影響較小，測孔與輸水道之間無明顯的滲流通道。

(4)2號引水隧洞沿線、橫通道封堵體、施工支洞及排水廊道等部位的滲漏/涌水點(diǎn)的滲漏/涌水量在放空檢修期間基本穩(wěn)定，無新增滲水點(diǎn)，滲水量無明顯增大趨勢。山體量水堰滲水量維持在2～4L/s之間，滲漏量基本無變化，滲漏量遠(yuǎn)小于上斜井鋼襯前的200L/s，鋼襯防滲效果明顯。

6 結(jié)語

在放空檢修期間，2號引水系統(tǒng)各部位圍巖變形、支護(hù)應(yīng)力、滲流滲壓等狀態(tài)基本穩(wěn)定，回充水后各部位測值接近試驗(yàn)前測值。岔管段圍巖滲壓與隧洞內(nèi)水位高程表現(xiàn)出密切的正相關(guān)性，變化規(guī)律與歷次充排水試驗(yàn)變化規(guī)律一致，無增大擴(kuò)展趨勢。2號引水系統(tǒng)充水過程對1號引水系統(tǒng)的影響相對較小，鋼襯部位滲壓計(jì)受水位變化影響小，表明目前鋼襯效果良好，斜井部位未出現(xiàn)明顯滲流通道。

根據(jù)本文監(jiān)測分析，該電站2號引水系統(tǒng)各主體工程安全狀態(tài)基本正常，設(shè)計(jì)合理，施工質(zhì)量良好，運(yùn)行安全可靠。但因隧洞坡度較陡且濕滑，未進(jìn)行人工巡視檢查，建議條件允許時增加巡視檢查，以了解襯砌混凝土沖刷情況。