仙游抽水蓄能電站2號引水隧洞充排水試驗實測數(shù)據(jù)分析

鄒仕鑫

(福建仙游抽水蓄能有限公司，福建仙游 351267)

1 工程概況和引水隧洞充排水試驗概況

1.1 工程概況

福建仙游抽水蓄能電站為周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站。電站裝機容量為1200MW(4×300MW)，樞紐主要包括上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站及下水庫等工程項目。

引水隧洞由上平洞、上斜井 (含上下彎段)、中平洞、下斜井 (含上下彎段)、下平洞、鋼筋混凝土卜形岔管和高壓鋼支管等組成。按兩洞四機布置，分兩個水力單元，鋼筋混凝土襯砌的主洞內(nèi)徑6.5m，鋼筋混凝土岔管將主洞分為兩條鋼支管，支管內(nèi)徑3.8m。兩條引水隧洞自上庫進(jìn)出水口閘門井中心線至引水岔管中心線長分別為918.50m和935.402m，岔管中心線至高壓鋼支管首長25.6～44.331m，四條高壓鋼支管長度均為112.0m，單條引水隧洞內(nèi)的水體量34767m3。引水隧洞承受最大靜水頭540m。引水隧洞沿線巖體均滿足挪威準(zhǔn)則、最小主應(yīng)力準(zhǔn)則、滲透準(zhǔn)則，除高壓支管外，其余均采用允許開裂的具有透水性能的單層鋼筋混凝土襯砌，防止隧洞內(nèi)水外滲。抵抗高壓水對巖體的水力劈裂主要由高壓固結(jié)灌漿的圍巖承擔(dān)。

1.2 引水隧洞充排水試驗概況

1號引水隧洞充排水試驗 (包括檢查消缺、回充水和中間暫停時間等，下同)在2012年10月12日～11月25日期間完成。2號引水隧洞充排水試驗在2013年7月6日～2013年9月16日期間進(jìn)行。

a.充水方式。分七級充水，每級穩(wěn)壓36～72h，充水速率:300m水頭以下水位上升率小于10m/h，300～500m水頭水位上升率小于5m/h，500m水頭以上水位上升率小于3m/h。尾水位以下采用尾水隧洞倒充水平壓，其余采用上水庫進(jìn)出水口閘門上的充水閥充水。實際充水過程中，受1號引水隧洞排水檢修影響，2號隧洞暫停充水試驗12天。

b.排水方式。分七級排水，每級穩(wěn)壓10h，排水速率:斜井內(nèi)水位每小時下降不超過3m，平洞段排水速度按照1000m3/h控制。采用充水泵旁通管加減壓節(jié)流孔板排水。實際排水過程中，受1號、2號機組雙機甩負(fù)荷試驗后1號引水隧洞排水檢查的影響，2號隧洞暫停排水試驗4天。

2 充排水試驗過程中觀測的實測數(shù)據(jù)和分析

山體水位計用來測量充排水時隧洞沿線山體水位孔滲壓值的變化情況，以檢測充排水對原圍巖水文地質(zhì)條件的影響。山體水位計埋設(shè)位置見圖1，實測數(shù)據(jù)見表2。

圖1 引水隧洞剖面布置

表1 引水隧洞實測斷面參數(shù)

2.1 滲壓計觀測成果及分析

2.1.1 觀測成果

本實驗采用CaCO3透明圈法作為初篩方法。由于乳酸菌在利用葡萄糖時會代謝生成乳酸，乳酸會將菌落周圍培養(yǎng)基中的CaCO3溶解形成透明圈。但是除乳酸菌外，醋酸菌也會產(chǎn)酸形成透明圈，因此只能確定菌落周圍有透明圈的是產(chǎn)酸菌，而不能確定其就是乳酸菌，因此該種方法僅作為初篩法，后續(xù)進(jìn)行革蘭氏染色驗證以及產(chǎn)物驗證。葡萄酒中涉及的乳酸菌均為革蘭氏陽性菌[4]，因此我們采用革蘭氏染色方法對所得到的112株初篩菌株進(jìn)行鑒定，經(jīng)過鑒定有45株為革蘭氏陽性菌，剩余的全部為革蘭氏陰性菌，因此確定這45株為初篩的目的菌。

(1)保持現(xiàn)有原煤煤質(zhì)不變，采用風(fēng)選系統(tǒng)對商品煤品類進(jìn)行深加工，可有效提升綜合售價，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 斷面1滲壓計實測數(shù)據(jù)

2.1.2 分析

1.2 藥劑防治 美國白蛾化學(xué)防治通常在幼蟲4 齡前進(jìn)行。常用的藥劑有：25%滅幼脲3號懸浮劑[1]、20%蟲酰阱懸浮劑、5%氟蟲脲可分散劑、20%丁硫克百威乳油、50%殺螟松乳油等，可視實際情況選擇合適藥劑，利用高射程的林業(yè)用噴霧機如背負(fù)式噴霧機或擔(dān)架式噴霧機等。最好幾種藥劑交換使用，防止害蟲產(chǎn)生抗藥性[7]。

滲壓計用來測量隧洞鋼筋混凝土襯砌外側(cè)水壓力，通過測量該數(shù)據(jù)可以了解隧洞襯砌內(nèi)外水壓力差，從而了解隧洞襯砌所受的內(nèi)水壓力情況。滲壓計實測1～4號斷面的具體位置見圖1，實測數(shù)據(jù)見圖2～5。

圖4 斷面3滲壓計實測數(shù)據(jù)

圖5 斷面4滲壓計實測數(shù)據(jù)

鋼筋計用來測量隧洞鋼筋混凝土襯砌內(nèi)配筋的應(yīng)力，通過測量該數(shù)據(jù)，可以了解隧洞襯砌鋼筋的受力情況。鋼筋計在實測3號斷面的埋設(shè)具體位置見圖1，實測數(shù)據(jù)見圖6～9。

c.在排水過程中隧洞外滲壓的降低滯后于內(nèi)水壓力降低，除斷面2洞內(nèi)水位376.9m時隧洞右側(cè)內(nèi)外水壓差達(dá)100m水頭外，其余斷面的內(nèi)外水壓差均不大于40m水頭。

d.圖5斷面4滲壓計在619.5m高程時，滲壓計讀數(shù)不增反減，直至隧洞內(nèi)水位漲至677.5m后，滲壓計讀數(shù)才上漲，而且與其他斷面的滲壓計讀數(shù)對比，斷面4滲壓計讀數(shù)的增長幅度沒有隧洞內(nèi)水壓力的上漲幅度大，在充水至上庫水位時，隧洞內(nèi)水壓力達(dá)到5.2MPa，而滲壓計讀數(shù)最大值僅為3.34MPa。滲壓計不增反減的原因可能是受1號引水隧洞排空檢查影響，2號引水隧洞充排水試驗在充水至600.8m高程時暫停12天，2號引水隧洞內(nèi)水位已下降至542.8m，因此重新開始充排水試驗，水位充至619.5m時，充水速率較快，而內(nèi)水外滲受該斷面前三道帷幕灌漿及周邊固結(jié)灌漿的限制，滯后于隧洞內(nèi)水位上漲，故滲壓計讀數(shù)不增反減;至于充水至上庫水位時，滲壓計讀數(shù)偏小也是因為三道帷幕灌漿的防滲作用，使內(nèi)水壓力在滲透時壓力衰減了一些。

2.2 鋼筋計觀測成果及分析

2.2.1 觀測成果

b.在整個充排水試驗過程中，襯砌內(nèi)外水之間存在著一定的水頭差，這說明混凝土襯砌雖開裂，但裂縫的寬度是受限制的，混凝土襯砌本身還承受一定的內(nèi)水壓力。

圖6 斷面1環(huán)向鋼筋計實測數(shù)據(jù)

圖7 斷面1軸向鋼筋計實測數(shù)據(jù)

圖8 斷面3環(huán)向鋼筋計實測數(shù)據(jù)

圖9 斷面3軸向鋼筋計實測數(shù)據(jù)

2.2.2 分析

a.由圖6～9可以看出，實測4個斷面襯砌內(nèi)鋼筋的拉應(yīng)力都不大，因混凝土開裂后，圍巖承擔(dān)了絕大部分的內(nèi)水壓力，襯砌受力小，鋼筋遠(yuǎn)沒有發(fā)揮其強度，表明襯砌內(nèi)只需構(gòu)造配筋即可。

位于東昌府區(qū)東郊、徒駭河南岸的姜堤樂園，是該區(qū)開展鄉(xiāng)村旅游的成功典型，2004年入選“首批全國農(nóng)業(yè)旅游示范點”。為進(jìn)一步豐富鄉(xiāng)村旅游活動內(nèi)容，姜堤樂園于2009年新建了國內(nèi)單塊種植面積最大、品種最全的百畝中外葫蘆大觀園、以葫蘆宴為特色的葫蘆莊園大酒店和展示葫蘆文化的博物館，成為集觀光、休閑、美食、科教于一體的葫蘆文化體驗基地。除姜堤樂園內(nèi)的博物館外，在堂邑鎮(zhèn)和東昌古城區(qū)內(nèi)還有兩處，也是游客進(jìn)行葫蘆文化體驗的重要基地。

b.從圖2、圖6中實測斷面1的實測數(shù)據(jù)可以看出，隧洞右側(cè)的滲壓比左側(cè)大且接近內(nèi)水壓力，右側(cè)的環(huán)向鋼筋應(yīng)力也比左側(cè)大得多。其原因可能是:該斷面右側(cè)混凝土初始裂縫較多，內(nèi)水外滲性好，故滲壓值比左側(cè)大且接近內(nèi)水壓力;該斷面高程為516m，斷面以上總內(nèi)水壓力較小，當(dāng)隧洞水位漲至該斷面高程以上時，受內(nèi)水壓力作用，又因右側(cè)混凝土有初始裂縫，內(nèi)水壓力基本由該處鋼筋承擔(dān)，故右側(cè)鋼筋環(huán)向應(yīng)力增大較多，并隨著隧洞水位下降而減小。由此可見，混凝土初始裂縫多，內(nèi)水外滲性好，會在很大程度上影響該斷面的應(yīng)力分布。

砥礪奮進(jìn)，破浪前行。珠江水系水路貨物運輸量從1988年的7231萬噸增加到2017年的9億噸；港口貨物吞吐量從1988年的4459萬噸增加到2017年的6.69億噸；集裝箱貨運量由1988年的64萬噸增長至2017年的1.48億噸；基本建設(shè)投資從1988年的2.83億元增長至2017年的76.77億元……

a.2號引水隧洞按照確定的充排水試驗檢查目的、程序、技術(shù)要求一次成功地完成了充排水的各項試驗和檢查，達(dá)到了預(yù)期的試驗和檢查目的。兩次暫停充排水也非2號引水隧洞本身的因素所引起。

2.3 山體水位計觀測成果及分析

為了在充排水試驗過程中和今后運行中實時監(jiān)測引水隧洞各種狀況，在2號引水隧洞中布置了多個觀測斷面、多種觀測儀器 (包括滲壓計、鋼筋應(yīng)力計、錨桿應(yīng)力計、無應(yīng)力計、鋼板應(yīng)力計、混凝土二向應(yīng)變計、混凝土三向應(yīng)變計、襯砌混凝土與圍巖間的測縫計等)。本文主要列舉4個觀測斷面 (見圖1)，斷面主要布置有滲壓計、鋼筋計、混凝土應(yīng)力應(yīng)變計等(斷面2未埋設(shè)鋼筋計)，并在不同高程處對山體水位進(jìn)行觀測，以觀察在隧洞內(nèi)高水頭作用下山體水位的變化。4個觀測斷面的特性參數(shù)見表1。

a.當(dāng)洞內(nèi)水壓接近0.75(斷面4)～1.615MPa(斷面1)時，滲壓力明顯增大并接近內(nèi)水壓 (一般比內(nèi)水壓低10～30m水頭)，說明洞內(nèi)水壓達(dá)到該壓力時襯砌混凝土已透水，以后滲壓值隨著洞內(nèi)水壓明顯同步升降。

表2 山體水位實測數(shù)據(jù)

由表2的數(shù)據(jù)可以看出，山體水位在整個充排水試驗過程中與試驗開始時相差不大，洞內(nèi)水體未向圍巖滲漏，未改變山體地下水位和圍巖的水文地質(zhì)條件。

3 結(jié) 語

c.從圖6～9的數(shù)據(jù)中還可以看出，兩個斷面的環(huán)向鋼筋應(yīng)力大致隨隧洞水位的變化而變化，而縱向鋼筋應(yīng)力卻并不隨其變化，而且縱向鋼筋承受比環(huán)向鋼筋更大的拉應(yīng)力?？赡苁且驗檫@兩個斷面位于斜井部位，內(nèi)水壓力沿斜井深度增加而增加，在內(nèi)水壓力作用下，內(nèi)水外滲，在襯砌和隧洞圍巖間形成滲流場，則內(nèi)水壓力又會表現(xiàn)為滲流力作用于襯砌，故而產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力，只有當(dāng)襯砌外部水壓沿襯砌裂縫回流，壓力消散后，這個滲流力的作用才會消失。故這兩個斷面的縱向鋼筋應(yīng)力并不隨隧洞水位下降而下降，而有一定的延后。

b.根據(jù)滲壓計觀測結(jié)果，各斷面的滲壓計當(dāng)洞內(nèi)水壓接近0.75(斷面4)～1.615MPa(斷面1)時滲壓力明顯增大，并接近內(nèi)水壓 (一般比內(nèi)水壓低10～30m水頭)，以后滲壓值隨著洞內(nèi)水壓明顯同步升降，說明洞內(nèi)水壓達(dá)到該壓力時襯砌混凝土已透水，但隧洞未向山體大量滲漏。隧洞沿線山體水位計觀測成果印證了這一點，說明圍巖的高壓固結(jié)灌漿已起到較好的防滲效果。這個現(xiàn)象也說明原襯砌混凝土允許開裂、由經(jīng)高壓固結(jié)灌漿的圍巖抵抗內(nèi)水壓力及承擔(dān)防滲的設(shè)計假定是符合實際和合理的，可保證一定地質(zhì)條件下引水隧洞的正常運行。

c.根據(jù)鋼筋計觀測結(jié)果，在充排水過程中襯砌混凝土內(nèi)的環(huán)向和縱向鋼筋的拉壓應(yīng)力都有所變化，而且由于內(nèi)水外滲，滲透壓向下作用于襯砌混凝土，沿襯砌混凝土的軸向產(chǎn)生拉應(yīng)力，縱向鋼筋承受比環(huán)向鋼筋更大的拉應(yīng)力。但因混凝土開裂后，圍巖承擔(dān)了絕大部分的內(nèi)水壓力，襯砌混凝土受力小，其內(nèi)部的環(huán)向和縱向鋼筋的拉壓應(yīng)力都不大，遠(yuǎn)沒有發(fā)揮其強度。該引水隧洞混凝土襯砌內(nèi)配筋是足夠的。

2015—2017年，舟山市共發(fā)生ILI病例47 543人次，3年發(fā)病分別為9 967人次、13 260人次、24 316人次。ILI全年均有發(fā)生，高發(fā)期主要在每年的冬春季（1—3月）和夏季（7—8月），具體高發(fā)時段每年略有不同。2017年夏秋季和冬春季ILI報告數(shù)有兩個高峰，說明流感出現(xiàn)暴發(fā)。舟山當(dāng)?shù)厝隁庀笠蛩刈兓煌?，其中溫度、氣壓、雨量、日照和水汽壓季?jié)特征明顯，而濕度和風(fēng)速無明顯季節(jié)特征，ILI病例及各氣象因素監(jiān)測值見表1。

d.2號引水隧洞測縫計埋設(shè)高程為206.5m、204.3m、203.1m、201.0m、199.0m等，整體測縫計測得襯砌與圍巖的縫隙在充水承壓后有收縮的也有張開的，但變化都不顯著，測值較小。

e.根據(jù)隧洞沿線山體水位孔滲壓值變化情況觀測結(jié)果，山體水位在整個充排水試驗過程中與試驗開始時相差不大，主要是隧洞圍巖的固結(jié)灌漿起到加固圍巖和防滲的良好作用，洞內(nèi)水體未向圍巖滲漏，未改變山體地下水位和圍巖的水文地質(zhì)條件。

f.充排水試驗過程中的觀測結(jié)果表明:引水隧洞充排水試驗程序、充排水速度控制基本合適;引水隧洞建筑物達(dá)到設(shè)計預(yù)期的狀況，質(zhì)量可靠，可投入正常運行。

［1］楊林德.滲水高壓引水隧洞襯砌的設(shè)計研究［J］.巖土力學(xué)與工程學(xué)報，1997，16(2):112-117.

［2］SL 279—2002水工隧洞設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］華東勘測設(shè)計研究院，浙江大學(xué).抽水蓄能電站輸水隧洞設(shè)計導(dǎo)則(送審稿)［M］.2011.