四川自里水電站氣墊式調壓室圍巖滲透性評價

在詳細分析自一里水電站調壓室區(qū)地質勘探及試驗資料的基礎上,結合挪威已建氣墊式調壓室的工程實踐經驗,總結了一套氣墊式調壓室工程地質研究的方法和評價準則,不僅適用于本工程氣墊式調壓室的位置選擇、洞軸線方向選擇和工程地質條件評價,對其它類似工程也具有較好的指導意義

概述了國內外水電站氣墊式調壓室的發(fā)展和應用現狀,對氣墊式調壓室的工程地質、氣體動態(tài)特性、模型試驗、安全水深和運行控制等方面的研究成果進行綜述,指出了需進一步研究的方向和應用前景。

地下水電站的氣墊式調壓室 [挪威]d．c．戈達爾h．葛霍特t．特克爾e．布羅赫 [提要]在挪威，自7o年代開始采用氣墊式調壓室以來t目前已有9處投入運行，其中有6址質量奇人浦意．右 2址為醯步空氣扳失曾進行垃修補處理．車文舟紹了這類謂壓室的幾何形狀、動力特性、運行情況等t并對硐室 中的空氣撮失計算．氣處理方法及設計打案等作了簡要探討． 一 、 一般特性和布置 表l列出了挪威現有帶氣墊式謂壓室水電站的 特性數據和投入運行的年份，其中托爾帕電站正在施 據弓f水隧嗣通過區(qū)域的地質條件確定．奧薩電站由 于緊靠廠房的巖石滲透性強．故只能在距廠房上游 1100m處布置謂壓室。這樣，弓f水道的值與水輪 機制造廠要求的限制值十分接近。從表2可以看出， 工中。除2十電站外．其余電站從水輪機到謂壓室的距離都 氣墊式謂壓室可更靠近廠房上游側

簡要介紹氣墊調壓室原理、地質地形條件、優(yōu)缺點及自一里工程氣墊式調壓室概況,對自一里氣墊調壓室施工技術要求、施工方法等作了簡要介紹。

對二瓦槽水電站氣墊式調壓室進行了高壓壓水試驗。試驗成果顯示:測段巖體在5mpa高水壓壓力作用下透水率絕大部分在0.26~0.98lu之間,小于1.0lu;裂隙巖體水力劈裂壓力值在10.5~12.0mpa之間,對高水頭壓力具有較好的承載性。試驗結果表明:圍巖整體抗?jié)B性能較好,但對于局部出現的軟弱結構面需進行灌漿處理。試驗結果可為氣墊式調壓室設計和建設提供依據。

在小天都水電站氣墊調壓室勘探洞內的高壓透水測試結果表明,隨著探洞向山體深部延伸,巖體結構愈趨完整,洞壁圍巖的透水(氣)性愈趨減弱。探洞最深部的0+729m測點,圍巖的高壓(6mpa)透水率小于10lu。因此,該洞段圍巖具有較為理想的高壓封閉性能,具備修建氣墊調壓室的基本地質條件。

龍灘水電站尾水系統(tǒng)設置敞開式尾水調壓井。本文對改用氣勢式調壓室的穩(wěn)定斷面、漏氣充氣、沿群布置、洞群布置、運行安全等問題做了探討，認為：由于水頭、流量、地質、安全等因素所限，龍灘尾水調壓井不宜改用氣墊調壓室。

國內外已建的氣墊調壓室都是利用經過處理的圍巖自身或再輔以在其周邊設置的水幕來防止氣室漏氣。但據國內外的工程實踐,即使對巖體采取了復雜而昂貴的工程處理措施,也難以確保氣室的氣密性。金康電站的地質條件較差,氣墊室采用鋼板防止氣室漏氣,克服了氣室閉氣難的問題,實現了工期省、投資省、調壓室運行可靠的目標。鋼罩式氣墊調壓室在金康電站的成功應用,將對引水式電站具有較大的推廣價值。

金康水電站氣墊式調壓室鋼包方案,是依靠鋼筋砼夾一層薄鋼板封閉氣體。同時,采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋砼外側水壓力和氣室氣體壓力。通過對金康水電站鋼包氣墊式調壓室的施工后,著重把有關施工技術作一介紹。

世界上已建的10座地下氣墊式調壓室的水電站均位于挪威。近年來,為解決環(huán)保問題和節(jié)約工程投資,我國已在四川自一里、小天都兩座水電站設計中采用了氣墊式調壓室方案。氣墊式調壓室的主要設計問題包括設計準則、布置設計、氣體體積及尺寸的估算、水幕設計、防滲處理等方面內容。

2009年8月31日～9月1日,中國水電工程顧問集團公司在成都主持召開了《水電站氣墊式調壓室設計規(guī)范》(送審稿)審查會。會議聽取了中國水電顧問集團成都勘測設計研究院修編組關于《水電站氣墊式調壓室設計規(guī)范》編制工作情況的匯

黃金坪水電站調壓室洞室規(guī)模較大,圍巖以ⅱ、ⅲ類為主,局部為ⅳ、ⅴ類。通過開展三維數值仿真分析,論證大規(guī)模地下洞室的圍巖穩(wěn)定狀況,分析不同工況下調壓室襯砌結構的受力特性,提出調壓室邊墻襯砌、導流墩采用雙層配筋,阻抗板采用分區(qū)配筋,孔口需加強配筋的設計方案。實踐表明,該設計方案安全可靠,施工可行,經濟合理。

瓦屋山水電站調壓室工程所處的地質條件和氣候條件極其復雜,施工安全壓力和技術風險較大,且工程前期準備不足,工期嚴重滯后。為了確保施工進度和施工安全,大膽采用了\"錨桿+掛網鋼筋+工字鋼+噴護鋼纖維混凝土\"及\"錨桿+鋼筋混凝土圈梁\"的一期支護和井筒混凝土液壓滑升模板由下而上連續(xù)施工的二期襯砌的施工方案,不但工程質量、安全得到了保證,而且經濟效果顯著,值得類似工程借鑒。

氣墊式調壓室,是依靠鋼筋混凝土夾一層鋼板封閉氣體。同時,采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋混凝土外側水壓力和氣室氣體壓力。

利用壓水試驗資料分析了主廠房區(qū)巖體在水平方向和垂直方向的滲透性。在水平方向,主廠房區(qū)巖體的滲透性以微透水-弱透水為主,部分甚至不透水,個別巖體中等透水,廠房位于比周邊巖體滲透性弱的區(qū)域上。在垂直方向,主廠房區(qū)大部分巖體的滲透性隨深度的增加而遞減,但也有小部分巖體的滲透性變化不明顯,并非隨深度的增加而遞減。導致這種現象的原因是這部分巖體中高傾角的裂隙和斷層比較發(fā)育。在同一高程上,斷層端點對巖體透水率有較大的影響,斷層端部發(fā)育聚集的地方,巖體的透水率大。

大干溝水電站氣墊式調壓室是我國第一座應用于水電站的氣墊式調壓室,位于青海省格爾木市境內。本文介紹了大干溝水電站的工程概況及其氣墊式調壓室的水力特性、氣體特性、運行穩(wěn)定性、現場觀測資料分析和運行控制模式等方面的研究成果。

超長引水隧洞水電站設置氣墊式調壓室可以有效抑制過渡過程中調壓室涌浪振幅，但蝸殼壓力的變化規(guī)律也因氣墊式調壓室的影響變得更為復雜。本文通過數值計算方法，分析了設氣墊式調壓室超長引水隧洞水電站大波動過渡過程中，導葉關閉時間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調壓室參數∥等因素對蝸殼最大動水壓力的影響；并與常規(guī)調壓室進行對比，討論了氣墊式調壓室對超長引水隧洞水電站甩負荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結果表明：氣墊式調壓室對水擊波的反射效果不如常規(guī)調壓室，且氣墊和涌浪壓力之和最大值大于常規(guī)凋壓室最大水壓力，更容易發(fā)生蝸殼最大動水壓力，此壓力由調壓室壓力極值決定、不受導葉關閉規(guī)律控制的影響。

以四川康定某電站為例,探討了水電站氣墊式調壓室機電設備建設階段的安裝經驗及生產運行階段的運行維護經驗。

通過對某水電站氣墊式調壓室的工程地質條件分析論證,闡述該電站氣墊式調壓井方案的可行性,并對調壓井位置的最終選擇進行了分析。

小天都水電站是我國較早采用氣墊式調壓室的工程之一,該工程氣墊式調壓室經多方論證研究采用“以水幕防滲為主,圍巖防滲為輔,水幕上布置灌漿帷幕”的聯(lián)合防滲結構型式。為更好地解決我國復雜地質條件下氣墊式調壓室高壓氣體滲漏問題,小天都水電站率先在國內氣墊式調壓室高壓氣體封堵中引入并成功應用化學灌漿技術,對化學灌漿技術的推廣及氣墊式調壓室的封堵技術研究具有重要意義。介紹了化學灌漿技術在小天都水電站氣墊式調壓室交通洞封堵防滲的應用設計,可供類似工程參考。

金康水電站氣墊式調壓室鋼包方案,是依靠鋼筋混凝土夾一層薄鋼板封閉氣體。同時,采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋混凝土外側水壓力和氣室氣體壓力。對金康水電站鋼包氣墊式調壓室的有關施工技術進行了介紹。

介紹了氣墊式調壓室的作用原理、應用現狀,闡述了其適用條件和主要特點。針對崗曲河二級水電站采用常規(guī)調壓井存在的困難,初步比較了氣墊式調壓室方案,它與無襯砌的高壓引水隧洞、地下廠房相結合,可縮短隧洞及鋼管長度,降低工程投資,與常規(guī)調壓井相比,在山體雄偉陡峻的情況下,可簡化施工道路,保護地表環(huán)境,具有明顯的優(yōu)越性。