黑麋峰抽水蓄能電站引水流道運(yùn)行狀況分析

湯 巍，陳玉嬌，劉 源，龐希斌，祝加勇

（國網(wǎng)新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙410213）

1 概述

黑麋峰抽水蓄能電站位于長沙市北郊的黑麋峰風(fēng)景區(qū)，總裝機(jī)容量1200 MW，共安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組。工程屬一等大（1）型工程，工程樞紐由上水庫建筑物、下水庫建筑物、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群、地面副廠房等組成。輸水系統(tǒng)采用引水主洞1洞2機(jī)、尾水隧洞1洞1機(jī)的布置方案。輸水系統(tǒng)主要建筑物包括：上水庫進(jìn)/出水口、引水主洞、鋼筋混凝土岔管、高壓鋼支管、尾水隧洞和下水庫出/進(jìn)水口等。

2 引水流道主要參數(shù)

上游引水流道采用1洞2機(jī)布置，共有2條引水主洞，上庫進(jìn)/出水口對(duì)應(yīng)2條引水洞，分為2個(gè)進(jìn)水口，主洞中心間距46 m，由上平段、斜井段和下平段組成，采用鋼筋混凝土襯砌，襯后洞徑D=8.50 m，高壓支洞襯后洞徑5.3～2.8 m采用鋼板和素混凝土襯砌，引水主洞經(jīng)上平段、上彎段、斜井、下彎段、下平段洞軸線高程由357 m降至17.85 m，埋深70～270 m，下彎段埋深最深，引水主洞末端及岔洞埋深約225 m。洞室圍巖以微風(fēng)化～新鮮花崗巖為主，少量花崗偉晶巖脈和細(xì)粒花崗巖脈、石英脈，巖體完整性一般較好，以Ⅱ～Ⅲ類圍巖為主。輸水系統(tǒng)土建施工工程于開工2005年4月28日開工，2010年4月26日輸水系統(tǒng)土建施工完工。

3 監(jiān)測布置情況

根據(jù)結(jié)構(gòu)布置形式、地質(zhì)條件，①輸水隧洞、①、②輸水支洞及2個(gè)岔洞為重點(diǎn)監(jiān)測部位，②輸水隧洞及③、④輸水支洞為次要監(jiān)測部位。見表1、圖1。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

4.1 引水隧洞

4.1.1 圍巖變形

多點(diǎn)位移計(jì)測值整體變幅較小，位移已基本趨于穩(wěn)定，多點(diǎn)位移計(jì)M4 I1-2引主要表現(xiàn)為壓縮位移，壓縮位移值在-24.99～-14.58 mm之間，最大年變幅1.78 mm，年變幅不大。

位移年變幅最大為M4 I1-3-1引的5.27 mm，此測點(diǎn)從2014年中下旬開始，位移處于持續(xù)增長趨勢，但從5月下旬開始，位移已基本趨于穩(wěn)定（見表2、圖 2）。

4.1.2 應(yīng)力監(jiān)測

錨桿應(yīng)力：錨桿應(yīng)力主要受溫度影響，溫度升高時(shí)，拉應(yīng)力減小，溫度降低時(shí)，拉應(yīng)力增加，符合一般規(guī)律（見圖 3）。

鋼筋應(yīng)力：鋼筋計(jì)應(yīng)力值在-87.45～62.54 MPa之間，鋼筋應(yīng)力主要受溫度影響，溫度升高時(shí)，壓應(yīng)力增大，溫度降低時(shí)，壓應(yīng)力減小，符合一般規(guī)律（見圖 4）。

表1

圖1 引水主洞總剖面圖

圖3 引水隧洞錨桿應(yīng)力計(jì)應(yīng)力變化過程線

表2 引水隧洞多點(diǎn)位移計(jì)位移年度特征值統(tǒng)計(jì)

4.1.3 滲壓

其中3支滲壓計(jì)PI1-2引、PI增1-1引、PI增1-3引滲壓水位在357.13～403.7 m之間，年變幅在20.59～39.06 m之間，由滲壓水位與庫水位變化過程線圖可以看出，3支滲壓計(jì)滲壓水位與庫水位關(guān)系明顯，隨庫水位變化而變化。另外2支滲壓計(jì)PI1-1引、PI增1-2引滲壓水位相對(duì)穩(wěn)定，滲壓水位變化與庫水位相關(guān)性不大（見圖5）。

圖4 引水隧洞鋼筋計(jì)應(yīng)力變化過程線

圖5 引水隧洞滲壓計(jì)滲壓水位變化過程線

4.2 引水岔管

4.2.1 圍巖變形

多點(diǎn)位移計(jì)：測點(diǎn)向圍巖外位移量在2.36～10.72mm之間，從位移變化過程線來看圍巖變形已趨于穩(wěn)定。

4.2.2 應(yīng)力監(jiān)測

鋼筋應(yīng)力：鋼筋應(yīng)力值在-86.11～10.79 MPa之間，最大拉應(yīng)力值10.79 MPa，拉應(yīng)力值不大。應(yīng)力主要隨環(huán)境溫度呈周期性變化。

圖6 引水岔管多點(diǎn)位移計(jì)位移變化過程線

圖7 引水岔管鋼筋計(jì)應(yīng)力變化過程線

4.3 高壓岔管

圍巖變形：測點(diǎn)向圍巖外位移量在-1.93～0.21 mm之間，年變幅最大0.3 mm，圍巖基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖8 高壓岔管多點(diǎn)位移計(jì)位移變化過程線

4.4 引水支洞

4.4.1 支護(hù)應(yīng)力

錨桿主要受壓應(yīng)力，壓應(yīng)力值在-142.92～-110.84 MPa之間，呈規(guī)律性變化。

4.4.2 滲壓

滲壓計(jì)滲壓水位受洞內(nèi)水壓力作用明顯，2017年5月底至6月中旬，1號(hào)引水隧洞流道放空檢查，滲壓計(jì)滲壓變化與流道放空過程基本一致。

圖10 引水支洞滲壓計(jì)滲壓水位變化過程線

5 現(xiàn)場檢查情況

2017年6月及2018年3月黑麋峰公司水工專業(yè)人員同設(shè)計(jì)院一起分別對(duì)1號(hào)、2號(hào)引水流道進(jìn)行了全面檢查，通過啟閉機(jī)房通氣孔孔口下至孔底，搭設(shè)軟梯，通過軟梯下至引水上平段底部，對(duì)上庫進(jìn)出水口閘門井、引水上平段進(jìn)行檢查；通過蝸殼人孔門，對(duì)下平段、岔管段、壓力鋼管段進(jìn)行檢查。檢查表明引水流道運(yùn)行狀況良好，局部存在小缺陷，但不影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，已按設(shè)計(jì)建議利用環(huán)氧砂漿對(duì)灌漿孔孔口及混凝土掉塊部位進(jìn)行處理。

5.1 上平段檢查

1號(hào)引水流道上平段檢查發(fā)現(xiàn)通氣孔約365 m高程部位混凝土有1處滲水、閘門水封有3處滲漏點(diǎn)，上平洞襯砌混凝土無滲漏現(xiàn)象，混凝土裂縫共8處，局部有鈣化物晰出，不影響洞室整體結(jié)構(gòu)。

2號(hào)引水流道上平段檢查發(fā)現(xiàn)通氣孔約380 m高程部位混凝土有一處滲水、閘門水封有1處滲漏點(diǎn)、閘門后側(cè)漸變段結(jié)構(gòu)縫有一處滲水，上平段襯砌混凝土無滲漏現(xiàn)象，局部混凝土存在裂縫、灌漿孔孔口部位混凝土脫落現(xiàn)象，局部有鈣化物析出，不影響洞室整體結(jié)構(gòu)。

5.2 下平段、岔管段及壓力鋼管段檢查

1號(hào)引水流道檢查過程中發(fā)現(xiàn)1號(hào)岔管與1號(hào)壓力鋼管連接處頂部有一處滲水點(diǎn)，其他部位均無滲水現(xiàn)象，下平段有9處灌漿孔孔口混凝土脫落，1處施工縫混凝土存在掉塊，1號(hào)、2號(hào)引水岔管各有1處灌漿孔孔口混凝土脫落，其他部位未發(fā)現(xiàn)缺陷。

2號(hào)引水流道檢查過程中發(fā)現(xiàn)2號(hào)引水主洞混凝土右側(cè)腰線部位有一處滲水點(diǎn)，其他部位均無滲水現(xiàn)象，下平段有多處灌漿孔孔口混凝土脫落，6處施工縫混凝土存在掉塊，其他部位未發(fā)現(xiàn)缺陷。

6 分析結(jié)論

通過對(duì)監(jiān)測成果及現(xiàn)場檢查情況分析，黑麋峰抽水蓄能電站引水流道目前整體運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)變幅較小，變化趨于穩(wěn)定，雖然現(xiàn)場檢查局部存在滲漏和掉塊的缺陷，但并不影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。