探討水電站壓力隧洞漏水技術

侯麗姍

摘 要：為節(jié)約工程投資，小型水電站的壓力隧洞一般都不襯砌或少襯砌，在運行過程中，個別電站會出現(xiàn)壓力隧洞漏水現(xiàn)象，在山體外形成集中漏水出口，沖走山坡覆蓋層，從而造成山體滑坡等災害。本文結合自己參與的兩座水電站漏水處理的設計，對壓力隧洞漏水處理方案進行分析探討，以供同行參考。

關鍵詞：小型水電站；壓力隧洞；漏水；處理方法

1、基本情況

1.1A水電站

該電站為高水頭混合式水電站，裝機規(guī)模為2×500kw，設計水頭為313m，利用調節(jié)水庫水頭約8m，發(fā)電引用流量為0.42m3/s。電站調節(jié)水庫控制集雨面積為4.85km2，調節(jié)庫容為0.9萬m3，為日調節(jié)水庫。水庫正常高水位為833.26m，最大壩高17.42m，死水位為829.0m，死庫容為0.55萬方，校核洪水位835.51m，相應總庫容為2.1萬方。為充分利用調節(jié)水庫的水頭，設計時將引水隧洞設計為壓力隧洞，隧洞斷面為城門洞形，底寬1.5m，矢高0.75m，共長2132m，底坡坡降為1/1000，隧洞末端接490.66m長壓力鋼管至發(fā)電廠。

工程于2005年11月8日投入運行，運行約20天后，壓力隧洞樁號K1+776.0--K1+785段山體發(fā)生透水事故，漏水點共2處，最高漏水點高程為829.3m，低于正常蓄水位833.26m約4m，最低漏水點高程為824.0m，漏水流量約0.1-0.2m3/s，沖毀山體表層1.0m～1.5m厚覆蓋層，沖塌區(qū)面積共計約160m2，滲漏位置處為強風化基巖，但現(xiàn)場沒有發(fā)現(xiàn)明顯滲漏通道。如圖所示。

1.2B水電站

該電站也為混合式水電站，裝機規(guī)模為1×500kw，設計水頭為50.0m，利用調節(jié)水庫水頭8.5m，引用發(fā)電流量為1.33m3/s。調節(jié)水庫控制集雨面積為17.3km2，調節(jié)庫容為2.62萬m3，為日調節(jié)水庫。水庫正常高水位為433.0m，最大壩高17.4m，壩頂高程為437.40m。死水位428.0m，死庫容為0.81萬方。校核洪水位436.72m，相應總庫容為6.64萬方。為減少征地難度并充分利用調節(jié)水庫的水頭，將引水系統(tǒng)設計為有壓引水隧洞，斷面為圓形，直徑為1.8m，共長1138.8m，K0+000～K0+600段隧道底坡坡降為2/100，K0+600～K1+138.8段隧道底坡坡降為6.25/100。設計進出口分別采用C20砼襯砌50m長，隧洞出口20m（樁號K1+118.8～K1+138.8段）為壓力鋼管（D=1000mm）襯砌段，后接電站廠房。

電站于2004年12月建成后一直運行正常，2008年2月18日在隧洞樁號K1+108.8-K1+118.8段（鋼管襯砌前約10m段）發(fā)生山體漏水從斷層破碎帶薄弱處漏出，把隧洞左右側山坡的覆蓋層均沖塌滑坡，滑坡量約200-300m3。最高滲漏點高程為390m，低于正常蓄水位433m約13m，漏水流量約0.5～0.6m3/s。如圖所示。

2、滲漏原因分析

2.1A電站

在規(guī)劃該電站時，隧洞洞線很長，全長2km多，業(yè)主為節(jié)省勘測費用，未對洞線全程進行實際測量，僅根據(jù)萬分之一圖上山脈的走向，大致布置了洞線走向，致使局部隧洞圍巖偏薄，圍巖最薄處（即滲漏點）僅6m厚，且包括圍巖外1～1.5m覆蓋層的厚度。

漏水位置隧洞底高程為823.8m，最大水壓力（水庫為正常蓄水位時）約9.5m。K1+300-K2+132米隧洞圍巖為寒武系下統(tǒng)荷塘組（ε1h）條帶狀灰?guī)r夾炭質、硅質頁巖，強風化層節(jié)理發(fā)育。根據(jù)現(xiàn)場探勘，在漏水點隧洞內外均沒有找到漏水通道，無孔洞及明顯的裂隙。分析滲漏原因為圍巖過于單薄且圍巖節(jié)理發(fā)育，多處滲漏細微裂隙集中至薄弱山體處形成滲漏現(xiàn)象。

2.2B水電站

經現(xiàn)場踏勘洞內情況，發(fā)現(xiàn)洞內樁號K1+108.8-K1+118.8段頂部的石塊大量坍塌，而在鋼管襯砌前25m范圍內存在小的斷層，在洞內未過水前裂隙中均被粘土所填充，隧洞施工中未予以足夠的重視。電站運行以后，隧洞長期處于高壓水流的作用下，裂隙中的粘土被慢慢地沖洗掉，高壓水不斷地填充裂隙，直至從地質薄弱處滲出并擴大通道，而形成山體滑坡等災害，并迫使電站停止運行進行檢修。

3、處理方案

3.1A電站

根據(jù)壓力隧洞的的圍巖地質情況，對樁號K1+766.0～K1+809.9段隧洞進行全斷面鋼筋砼襯砌，并對襯砌段進行回填灌漿，在滲漏點位置多鉆孔加強灌漿?？紤]到整段隧洞水壓力最大為10m水頭，相對壓力較小，襯砌斷面形狀仍選為城門洞形?？紤]到施工便利，由最低漏水點處開挖臨時支洞，作為建筑材料、機械的運輸通道，此處隧洞圍巖風化較為嚴重，且圍巖厚度最薄僅4-5m，距滲漏位置最短，實施起來也最為經濟合理。引水隧洞襯砌、回填灌漿完成后，對支洞全長進行封堵。

3.2B水電站

根據(jù)樁號1+118以前的隧洞圍巖整體性良好，僅圍巖局部村莊小的夾泥斷層的實際情況，采取鋼管襯砌30m長，以鋼管來承受洞內水壓力，防止洞內斷層滲漏、滑塌。新增隧洞襯砌鋼管直徑為1.0m，壁厚為6mm，鋼管外與洞壁間用C20混凝土填充密實。砼及鋼材等器材均由電站前鋼管進人孔送入，水平運輸距離約40m，運輸、安裝及砼澆筑均十分不方便，也使處理周期變長，造成電站間接損失增加。

4、處理效果

4.1A水電站

經洞內鋼筋砼襯砌并回填灌漿后再次進行洞內充水實驗，發(fā)現(xiàn)原滲漏位置不在有滲漏現(xiàn)象。運行至今已有4年多，未發(fā)生滲漏現(xiàn)象，原漏水點位置已無滲漏現(xiàn)象。

4.2B水電站

經鋼管砼襯砌后，投產運行3年多以來，塌方區(qū)不再發(fā)生滲漏現(xiàn)象，原滲漏位置也無滲漏跡象。

5、結語

（1）小型水電站的壓力隧洞圍巖雖無明顯滲漏通道，如巖石裂隙發(fā)育，在壓力的作用下，也會導致集中滲漏現(xiàn)象發(fā)生，從而引起山體滑坡、泥石流等災害。

（2）對隧洞滲漏的處理方案主要選用“內堵”的方式進行處理，具體方法為對滲漏段隧洞進行洞內鋼筋砼襯砌或洞內鋼管襯砌等。

（3）小型水電站的壓力隧洞為節(jié)省工程投資，壓力隧洞一般不襯砌或少襯砌，對隧洞裂隙滲漏等重視程度不夠，寧愿等到滲漏現(xiàn)象發(fā)生時再進行處理，從而造成了較大的滑坡直接經濟損失和處理期間的發(fā)電間接損失。

（4）建議小型水電站壓力隧洞在實施階段加強地質勘測工作，及時發(fā)現(xiàn)隧洞薄弱環(huán)節(jié)，并進行襯砌處理，就能以較少費用獲得較大的經濟效益及社會效益。