黑麋峰抽水蓄能電站引水流道運行狀況分析

湯 巍，陳玉嬌，劉 源，龐希斌，祝加勇

（國網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景區(qū)，總裝機容量1200 MW，共安裝4臺單機容量為300 MW的混流可逆式水泵水輪發(fā)電機組。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、尾水隧洞1洞1機的布置方案。輸水系統(tǒng)主要建筑物包括：上水庫進/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/進水口等。

2 引水流道主要參數

上游引水流道采用1洞2機布置，共有2條引水主洞，上庫進/出水口對應2條引水洞，分為2個進水口，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。洞室圍巖以微風化～新鮮花崗巖為主，少量花崗偉晶巖脈和細?；◢弾r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

根據結構布置形式、地質條件，①輸水隧洞、①、②輸水支洞及2個岔洞為重點監(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)測數據分析

4.1 引水隧洞

4.1.1 圍巖變形

多點位移計測值整體變幅較小，位移已基本趨于穩(wěn)定，多點位移計M4 I1-2引主要表現為壓縮位移，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 應力監(jiān)測

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

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

表1

圖1 引水主洞總剖面圖

圖3 引水隧洞錨桿應力計應力變化過程線

表2 引水隧洞多點位移計位移年度特征值統(tǒng)計

4.1.3 滲壓

其中3支滲壓計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支滲壓計滲壓水位與庫水位關系明顯，隨庫水位變化而變化。另外2支滲壓計PI1-1引、PI增1-2引滲壓水位相對穩(wěn)定，滲壓水位變化與庫水位相關性不大（見圖5）。

圖4 引水隧洞鋼筋計應力變化過程線

圖5 引水隧洞滲壓計滲壓水位變化過程線

4.2 引水岔管

4.2.1 圍巖變形

多點位移計：測點向圍巖外位移量在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 應力監(jiān)測

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

圖6 引水岔管多點位移計位移變化過程線

圖7 引水岔管鋼筋計應力變化過程線

4.3 高壓岔管

圍巖變形：測點向圍巖外位移量在-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 高壓岔管多點位移計位移變化過程線

4.4 引水支洞

4.4.1 支護應力

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

4.4.2 滲壓

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

圖10 引水支洞滲壓計滲壓水位變化過程線

5 現場檢查情況

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

5.1 上平段檢查

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

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

5.2 下平段、岔管段及壓力鋼管段檢查

1號引水流道檢查過程中發(fā)現1號岔管與1號壓力鋼管連接處頂部有一處滲水點，其他部位均無滲水現象，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、2號引水岔管各有1處灌漿孔孔口混凝土脫落，其他部位未發(fā)現缺陷。

2號引水流道檢查過程中發(fā)現2號引水主洞混凝土右側腰線部位有一處滲水點，其他部位均無滲水現象，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)現缺陷。

6 分析結論

通過對監(jiān)測成果及現場檢查情況分析，黑麋峰抽水蓄能電站引水流道目前整體運行情況良好，各項監(jiān)測數據變幅較小，變化趨于穩(wěn)定，雖然現場檢查局部存在滲漏和掉塊的缺陷，但并不影響結構的整體穩(wěn)定。