海蓄電站引水水道充水試驗(yàn)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

(南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司，海南蓄能發(fā)電有限公司，海南 瓊中 572926)

高水頭抽水蓄能電站引水水道的充水，是電站運(yùn)行管理不可缺少的一項(xiàng)內(nèi)容，水道的初期充水試驗(yàn)是一個(gè)加載、檢查、監(jiān)測(cè)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和處理問(wèn)題的過(guò)程，是對(duì)引水水道安全運(yùn)行的第一次檢驗(yàn)。引水水道充水試驗(yàn)的目的是通過(guò)試驗(yàn)檢查工程質(zhì)量，查找引水系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題，以便及時(shí)采取措施處理，消除隱患，保障電站安全正常地運(yùn)行[1]。

海蓄電站引水主洞總長(zhǎng)度為933.87m，洞徑為8.40m，引水主洞經(jīng)“卜”形高壓岔管分為三條引水支洞，洞徑為3.80m，長(zhǎng)度分別為166.34m、155.50m、136.34m。引水水道充水起始高程183.29m(球閥上游側(cè)底坎高程)，終止高程560.76m(充水完成時(shí)上水庫(kù)水位)，落差377.47m，累計(jì)充水量5.89萬(wàn)m3。

海蓄電站引水水道充水分3級(jí)臺(tái)階進(jìn)行。第1級(jí)向引水支洞、引水岔洞、引水下平段、引水下斜井及下彎段充水至339.0m水位，穩(wěn)壓24h；第2級(jí)向引水下斜井上彎段、中平段、上斜井下彎段、上斜井充水至529.00m水位，穩(wěn)壓24h；第3級(jí)向引水上斜井上彎段及上平段充水至上水庫(kù)水位，穩(wěn)壓48h。2017年9月16日18時(shí)18分正式開(kāi)始引水水道充水試驗(yàn)，2017年9月22日20時(shí)充水結(jié)束正式轉(zhuǎn)入水道48h穩(wěn)壓階段。

1 監(jiān)測(cè)布置及主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

1.1 監(jiān)測(cè)斷面及主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容

a.變形監(jiān)測(cè)。布置在拱頂和兩側(cè)的多點(diǎn)位移計(jì)；布置在圍巖與混凝土接觸面的測(cè)縫計(jì)[2]。

b.應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)。布置在支護(hù)錨桿上的錨桿應(yīng)力計(jì)；布置在混凝土襯砌結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變計(jì)和無(wú)應(yīng)力計(jì)；布置在襯砌混凝土構(gòu)造鋼筋上的鋼筋計(jì)，以及壓力鋼管上的鋼板計(jì)。

c.滲流滲壓監(jiān)測(cè)。布置在混凝土襯砌外側(cè)的滲壓計(jì)；布置在廠房廊道內(nèi)的測(cè)壓管及量水堰；布置在3號(hào)施工支洞的量水堰；布置在引水系統(tǒng)周邊的地下水位觀測(cè)孔[3]。

d.洞內(nèi)水位監(jiān)測(cè)。布置在1號(hào)球閥及2號(hào)球閥前壓力鋼管上的壓力傳感器。

e.上水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)。上水庫(kù)進(jìn)、出口布置的水位刻度線和上水庫(kù)水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)(上水庫(kù)水位超過(guò)560.21m后啟用)。

海蓄電站引水水道充水試驗(yàn)監(jiān)測(cè)斷面分布及成活監(jiān)測(cè)儀器統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)下表。

海蓄電站引水水道充水試驗(yàn)監(jiān)測(cè)斷面分布及成活監(jiān)測(cè)儀器統(tǒng)計(jì)表

1. 2 監(jiān)測(cè)頻次要求

a.滲壓計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等振弦式儀器數(shù)據(jù)按30min/次自動(dòng)采集存儲(chǔ)。

b.鋼筋計(jì)、鋼板計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、測(cè)縫計(jì)、應(yīng)變計(jì)、無(wú)應(yīng)力計(jì)數(shù)等差阻式儀器數(shù)據(jù)按2h/次自動(dòng)采集存儲(chǔ)。

c.排水廊道及3號(hào)施工支洞量水堰、上庫(kù)附近地下水位觀測(cè)孔(38號(hào)～43號(hào))、排水廊道內(nèi)測(cè)壓管數(shù)據(jù)按12h/次人工采集記錄。

d. 1號(hào)球閥及2號(hào)球閥前壓力鋼管上布置的壓力傳感器按5min/次自動(dòng)采集存儲(chǔ)。

2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析

a.在充水試驗(yàn)及穩(wěn)壓過(guò)程中，引水系統(tǒng)的多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值變化范圍分別在-0.24～0.05mm、-0.01～0.21mm，隧洞圍巖變形整體不大。典型過(guò)程線見(jiàn)圖1。

圖1 多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

b.在充水階段，錨桿應(yīng)力計(jì)的測(cè)值變化最大值為56.41MPa(編號(hào)：ASa5-4，位于引水水道下平段引0+905樁號(hào))，其余錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值變化范圍在-10.33～23.41MPa；穩(wěn)壓階段錨桿應(yīng)力計(jì)的測(cè)值變化范圍在-2.73～13.48MPa，隧洞支護(hù)錨桿應(yīng)力整體變化趨勢(shì)為受壓。典型過(guò)程線見(jiàn)圖2。

圖2 錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

c.在充水過(guò)程中，引水系統(tǒng)鋼筋計(jì)的變化范圍在-28.14～33.83MPa，大部分測(cè)點(diǎn)的測(cè)值變化趨勢(shì)為受拉，變化較大值出現(xiàn)在引水水道下平段及引水岔管段；穩(wěn)壓階段的測(cè)值變化范圍在-8.55～3.61MPa，穩(wěn)壓過(guò)程中測(cè)值變化不大。表明充水及穩(wěn)壓過(guò)程中隧洞襯砌鋼筋與內(nèi)水位同步變化。典型過(guò)程線見(jiàn)圖3。

圖3 鋼筋計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

d.在充水過(guò)程中，引水系統(tǒng)測(cè)縫計(jì)測(cè)值變化范圍在-1.74～0.62mm，穩(wěn)壓階段測(cè)縫計(jì)的測(cè)值變化范圍在-0.29～0.04mm。在引水主洞、引水岔洞及引水支洞部位的測(cè)縫計(jì)基本表現(xiàn)為縫隙閉合，在3號(hào)施工支洞堵頭內(nèi)的測(cè)縫計(jì)基本表現(xiàn)為縫隙張開(kāi)。典型過(guò)程線見(jiàn)圖4。

隨著我國(guó)市場(chǎng)化程度的不斷深入，不論是企業(yè)還是事業(yè)單位，對(duì)于成本核算等成本管理工作都要有一個(gè)全新的認(rèn)知。在事業(yè)單位開(kāi)展各項(xiàng)活動(dòng)，完成各項(xiàng)任務(wù)時(shí)所產(chǎn)生的費(fèi)用就稱(chēng)之為事業(yè)單位成本。而事業(yè)單位的成本核算則是指事業(yè)單位在開(kāi)展活動(dòng)和完成任務(wù)的過(guò)程當(dāng)中對(duì)所要消耗的有形勞動(dòng)和無(wú)形勞動(dòng)進(jìn)行整體的核實(shí)和計(jì)算。

圖4 測(cè)縫計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

e.在充水階段滲壓計(jì)的水位變化范圍在0～325.18m(充水試驗(yàn)水位變化為377.465m)，穩(wěn)壓階段滲壓計(jì)的水位變化范圍在-20.81～31.78m，襯砌外水壓力及3號(hào)施工支洞堵頭一、二期混凝土間的滲透壓力受充水水位變化影響均比較明顯。3號(hào)施工支洞堵頭內(nèi)的滲壓計(jì)在穩(wěn)壓階段基本表現(xiàn)為水位的上升(變化范圍在-4.80～31.78m)，其余部位滲壓計(jì)基本表現(xiàn)為水位下降(變化范圍在-20.81～2.81m)。典型過(guò)程線見(jiàn)圖5。

圖5 滲壓計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

f.在充水階段鋼板計(jì)的測(cè)值變化范圍在4.52～115.49MPa，穩(wěn)壓階段鋼板計(jì)的測(cè)值變化范圍在-4.11～13.23MPa，測(cè)值變化趨勢(shì)均為受拉，表明隧洞鋼襯應(yīng)力受水道充水水位變化影響明顯。典型過(guò)程線見(jiàn)圖6。

圖6 鋼板計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

g.在充水試驗(yàn)階段應(yīng)變計(jì)及無(wú)應(yīng)力計(jì)的測(cè)值變化范圍在-102.58～78.27×10-6，穩(wěn)壓階段應(yīng)變計(jì)及無(wú)應(yīng)力計(jì)的測(cè)值變化范圍在-1.37～12.91×10-6，表明襯砌混凝土受力變化不大。典型過(guò)程線見(jiàn)圖7。

圖7 應(yīng)變計(jì)及無(wú)應(yīng)力計(jì)測(cè)值典型過(guò)程線

h.在充水階段測(cè)壓管的測(cè)值變化范圍在-0.30～2.05m，穩(wěn)壓階段測(cè)壓管的測(cè)值變化范圍在-0.33～0.89m，地下廠房防滲體系滲壓變化不明顯。典型過(guò)程線見(jiàn)圖8。

圖8 測(cè)壓管測(cè)值典型過(guò)程線

i.在充水階段地下水位觀測(cè)孔的測(cè)值變化范圍在-0.81～0.22m，穩(wěn)壓階段地下水位觀測(cè)孔的測(cè)值變化范圍在-0.61～-0.04m，引水水道外地表水位變化不明顯。典型過(guò)程線見(jiàn)圖9。

圖9 地下水位觀測(cè)孔測(cè)值典型過(guò)程線

j.在充水階段3號(hào)施工支洞量水堰的測(cè)值變化范圍在-1.54～-0.24L/s，穩(wěn)壓階段3號(hào)施工支洞量水堰的測(cè)值變化范圍在-0.76～0.3L/s，滲漏量較小。在充水及穩(wěn)壓階段，因地下廠房廊道內(nèi)的滲漏量過(guò)小，導(dǎo)致此處的量水堰未獲取有效數(shù)據(jù)。

3 監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)及建議

海蓄電站引水水道充水及穩(wěn)壓期間，各測(cè)點(diǎn)測(cè)值受充水的影響均發(fā)生變化，但變幅較小，均處于正常范圍內(nèi)[4]。

a.引水系統(tǒng)充水及穩(wěn)壓期間，引水隧洞圍巖變形、襯砌混凝土應(yīng)力、地下廠房防滲體系滲流及地表滲流均比較穩(wěn)定，受充水試驗(yàn)影響較小。

b.引水系統(tǒng)充水期間，引水隧洞壓力、鋼筋及鋼襯受力、圍巖與襯砌接縫變形及支護(hù)錨桿受力隨著內(nèi)水位的升高同步變化，表明引水隧洞在充水過(guò)程中的基本荷載、變形及受力狀態(tài)均發(fā)生了一定的變化。在穩(wěn)壓期間，引水隧洞的變形及受力狀態(tài)變化不大，隧洞外滲流場(chǎng)仍在緩慢調(diào)整，有恢復(fù)充水前狀態(tài)的趨勢(shì)，下一階段應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)觀測(cè)。

c. 3號(hào)施工支洞堵頭一、二期接縫間滲透壓力在充水期間增加明顯，穩(wěn)壓期間在堵頭的中后段接縫間滲壓仍在緩慢增長(zhǎng)，尚未收斂，下一階段應(yīng)繼續(xù)關(guān)注該部位的滲壓變化。

d.充水試驗(yàn)及穩(wěn)壓期間，排水廊道及3號(hào)施工支洞量水堰、上庫(kù)附近地下水位觀測(cè)孔、排水廊道內(nèi)測(cè)壓管等部位尚未接入自動(dòng)化系統(tǒng)，仍需采用人工觀測(cè)，效率較低，下一階段應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能。

e. 3號(hào)施工支洞堵頭監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的GPS自動(dòng)傳輸模塊在充水完成后的最后穩(wěn)壓階段因接收信號(hào)不強(qiáng)、電壓不穩(wěn)定等因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)未有效傳輸，只能靠人工在數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置提取數(shù)據(jù)，建議后續(xù)的永久安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)謹(jǐn)慎采用GPS 傳輸模塊。

f.個(gè)別部位的監(jiān)測(cè)儀器成活數(shù)量較少，如位于引水主洞中平洞前部的a2- a2斷面僅成活2支測(cè)縫計(jì)，較大地削弱了安全監(jiān)測(cè)對(duì)充水試驗(yàn)的指導(dǎo)作用，建議后續(xù)類(lèi)似電站應(yīng)高度重視并加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)儀器的施工期臨時(shí)保護(hù)工作。

4 結(jié) 語(yǔ)

海蓄電站引水水道充水試驗(yàn)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較全面客觀地反映了引水水道在充水過(guò)程中的狀態(tài)變化，為保障充水試驗(yàn)的一次性成功發(fā)揮了關(guān)鍵作用，同時(shí),也為掌握海蓄電站相關(guān)水工建筑物的運(yùn)行規(guī)律提供了比較翔實(shí)的基礎(chǔ)資料。海蓄電站引水水道充水試驗(yàn)的安全監(jiān)測(cè)成果可供后續(xù)類(lèi)似工程參考借鑒。

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