仙游抽水蓄能电站2号引水隧洞充排水试验实测数据分析

邹仕鑫

(福建仙游抽水蓄能有限公司，福建仙游 351267)

1 工程概况和引水隧洞充排水试验概况

1.1 工程概况

福建仙游抽水蓄能电站为周调节抽水蓄能电站。电站装机容量为1200MW(4×300MW)，枢纽主要包括上水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下水库等工程项目。

引水隧洞由上平洞、上斜井 (含上下弯段)、中平洞、下斜井 (含上下弯段)、下平洞、钢筋混凝土卜形岔管和高压钢支管等组成。按两洞四机布置，分两个水力单元，钢筋混凝土衬砌的主洞内径6.5m，钢筋混凝土岔管将主洞分为两条钢支管，支管内径3.8m。两条引水隧洞自上库进出水口闸门井中心线至引水岔管中心线长分别为918.50m和935.402m，岔管中心线至高压钢支管首长25.6～44.331m，四条高压钢支管长度均为112.0m，单条引水隧洞内的水体量34767m3。引水隧洞承受最大静水头540m。引水隧洞沿线岩体均满足挪威准则、最小主应力准则、渗透准则，除高压支管外，其余均采用允许开裂的具有透水性能的单层钢筋混凝土衬砌，防止隧洞内水外渗。抵抗高压水对岩体的水力劈裂主要由高压固结灌浆的围岩承担。

1.2 引水隧洞充排水试验概况

1号引水隧洞充排水试验 (包括检查消缺、回充水和中间暂停时间等，下同)在2012年10月12日～11月25日期间完成。2号引水隧洞充排水试验在2013年7月6日～2013年9月16日期间进行。

a.充水方式。分七级充水，每级稳压36～72h，充水速率:300m水头以下水位上升率小于10m/h，300～500m水头水位上升率小于5m/h，500m水头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压，其余采用上水库进出水口闸门上的充水阀充水。实际充水过程中，受1号引水隧洞排水检修影响，2号隧洞暂停充水试验12天。

b.排水方式。分七级排水，每级稳压10h，排水速率:斜井内水位每小时下降不超过3m，平洞段排水速度按照1000m3/h控制。采用充水泵旁通管加减压节流孔板排水。实际排水过程中，受1号、2号机组双机甩负荷试验后1号引水隧洞排水检查的影响，2号隧洞暂停排水试验4天。

2 充排水试验过程中观测的实测数据和分析

山体水位计用来测量充排水时隧洞沿线山体水位孔渗压值的变化情况，以检测充排水对原围岩水文地质条件的影响。山体水位计埋设位置见图1，实测数据见表2。

图1 引水隧洞剖面布置

表1 引水隧洞实测断面参数

2.1 渗压计观测成果及分析

2.1.1 观测成果

本实验采用CaCO3透明圈法作为初筛方法。由于乳酸菌在利用葡萄糖时会代谢生成乳酸，乳酸会将菌落周围培养基中的CaCO3溶解形成透明圈。但是除乳酸菌外，醋酸菌也会产酸形成透明圈，因此只能确定菌落周围有透明圈的是产酸菌，而不能确定其就是乳酸菌，因此该种方法仅作为初筛法，后续进行革兰氏染色验证以及产物验证。葡萄酒中涉及的乳酸菌均为革兰氏阳性菌[4]，因此我们采用革兰氏染色方法对所得到的112株初筛菌株进行鉴定，经过鉴定有45株为革兰氏阳性菌，剩余的全部为革兰氏阴性菌，因此确定这45株为初筛的目的菌。

(1)保持现有原煤煤质不变，采用风选系统对商品煤品类进行深加工，可有效提升综合售价，增加企业经济效益。

图2 断面1渗压计实测数据

2.1.2 分析

1.2 药剂防治 美国白蛾化学防治通常在幼虫4 龄前进行。常用的药剂有：25%灭幼脲3号悬浮剂[1]、20%虫酰阱悬浮剂、5%氟虫脲可分散剂、20%丁硫克百威乳油、50%杀螟松乳油等，可视实际情况选择合适药剂，利用高射程的林业用喷雾机如背负式喷雾机或担架式喷雾机等。最好几种药剂交换使用，防止害虫产生抗药性[7]。

渗压计用来测量隧洞钢筋混凝土衬砌外侧水压力，通过测量该数据可以了解隧洞衬砌内外水压力差，从而了解隧洞衬砌所受的内水压力情况。渗压计实测1～4号断面的具体位置见图1，实测数据见图2～5。

图4 断面3渗压计实测数据

图5 断面4渗压计实测数据

钢筋计用来测量隧洞钢筋混凝土衬砌内配筋的应力，通过测量该数据，可以了解隧洞衬砌钢筋的受力情况。钢筋计在实测3号断面的埋设具体位置见图1，实测数据见图6～9。

c.在排水过程中隧洞外渗压的降低滞后于内水压力降低，除断面2洞内水位376.9m时隧洞右侧内外水压差达100m水头外，其余断面的内外水压差均不大于40m水头。

d.图5断面4渗压计在619.5m高程时，渗压计读数不增反减，直至隧洞内水位涨至677.5m后，渗压计读数才上涨，而且与其他断面的渗压计读数对比，断面4渗压计读数的增长幅度没有隧洞内水压力的上涨幅度大，在充水至上库水位时，隧洞内水压力达到5.2MPa，而渗压计读数最大值仅为3.34MPa。渗压计不增反减的原因可能是受1号引水隧洞排空检查影响，2号引水隧洞充排水试验在充水至600.8m高程时暂停12天，2号引水隧洞内水位已下降至542.8m，因此重新开始充排水试验，水位充至619.5m时，充水速率较快，而内水外渗受该断面前三道帷幕灌浆及周边固结灌浆的限制，滞后于隧洞内水位上涨，故渗压计读数不增反减;至于充水至上库水位时，渗压计读数偏小也是因为三道帷幕灌浆的防渗作用，使内水压力在渗透时压力衰减了一些。

2.2 钢筋计观测成果及分析

2.2.1 观测成果

b.在整个充排水试验过程中，衬砌内外水之间存在着一定的水头差，这说明混凝土衬砌虽开裂，但裂缝的宽度是受限制的，混凝土衬砌本身还承受一定的内水压力。

图6 断面1环向钢筋计实测数据

图7 断面1轴向钢筋计实测数据

图8 断面3环向钢筋计实测数据

图9 断面3轴向钢筋计实测数据

2.2.2 分析

a.由图6～9可以看出，实测4个断面衬砌内钢筋的拉应力都不大，因混凝土开裂后，围岩承担了绝大部分的内水压力，衬砌受力小，钢筋远没有发挥其强度，表明衬砌内只需构造配筋即可。

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b.从图2、图6中实测断面1的实测数据可以看出，隧洞右侧的渗压比左侧大且接近内水压力，右侧的环向钢筋应力也比左侧大得多。其原因可能是:该断面右侧混凝土初始裂缝较多，内水外渗性好，故渗压值比左侧大且接近内水压力;该断面高程为516m，断面以上总内水压力较小，当隧洞水位涨至该断面高程以上时，受内水压力作用，又因右侧混凝土有初始裂缝，内水压力基本由该处钢筋承担，故右侧钢筋环向应力增大较多，并随着隧洞水位下降而减小。由此可见，混凝土初始裂缝多，内水外渗性好，会在很大程度上影响该断面的应力分布。

砥砺奋进，破浪前行。珠江水系水路货物运输量从1988年的7231万吨增加到2017年的9亿吨；港口货物吞吐量从1988年的4459万吨增加到2017年的6.69亿吨；集装箱货运量由1988年的64万吨增长至2017年的1.48亿吨；基本建设投资从1988年的2.83亿元增长至2017年的76.77亿元……

a.2号引水隧洞按照确定的充排水试验检查目的、程序、技术要求一次成功地完成了充排水的各项试验和检查，达到了预期的试验和检查目的。两次暂停充排水也非2号引水隧洞本身的因素所引起。

2.3 山体水位计观测成果及分析

为了在充排水试验过程中和今后运行中实时监测引水隧洞各种状况，在2号引水隧洞中布置了多个观测断面、多种观测仪器 (包括渗压计、钢筋应力计、锚杆应力计、无应力计、钢板应力计、混凝土二向应变计、混凝土三向应变计、衬砌混凝土与围岩间的测缝计等)。本文主要列举4个观测断面 (见图1)，断面主要布置有渗压计、钢筋计、混凝土应力应变计等(断面2未埋设钢筋计)，并在不同高程处对山体水位进行观测，以观察在隧洞内高水头作用下山体水位的变化。4个观测断面的特性参数见表1。

a.当洞内水压接近0.75(断面4)～1.615MPa(断面1)时，渗压力明显增大并接近内水压 (一般比内水压低10～30m水头)，说明洞内水压达到该压力时衬砌混凝土已透水，以后渗压值随着洞内水压明显同步升降。

表2 山体水位实测数据

由表2的数据可以看出，山体水位在整个充排水试验过程中与试验开始时相差不大，洞内水体未向围岩渗漏，未改变山体地下水位和围岩的水文地质条件。

3 结 语

c.从图6～9的数据中还可以看出，两个断面的环向钢筋应力大致随隧洞水位的变化而变化，而纵向钢筋应力却并不随其变化，而且纵向钢筋承受比环向钢筋更大的拉应力。可能是因为这两个断面位于斜井部位，内水压力沿斜井深度增加而增加，在内水压力作用下，内水外渗，在衬砌和隧洞围岩间形成渗流场，则内水压力又会表现为渗流力作用于衬砌，故而产生纵向拉应力，只有当衬砌外部水压沿衬砌裂缝回流，压力消散后，这个渗流力的作用才会消失。故这两个断面的纵向钢筋应力并不随隧洞水位下降而下降，而有一定的延后。

b.根据渗压计观测结果，各断面的渗压计当洞内水压接近0.75(断面4)～1.615MPa(断面1)时渗压力明显增大，并接近内水压 (一般比内水压低10～30m水头)，以后渗压值随着洞内水压明显同步升降，说明洞内水压达到该压力时衬砌混凝土已透水，但隧洞未向山体大量渗漏。隧洞沿线山体水位计观测成果印证了这一点，说明围岩的高压固结灌浆已起到较好的防渗效果。这个现象也说明原衬砌混凝土允许开裂、由经高压固结灌浆的围岩抵抗内水压力及承担防渗的设计假定是符合实际和合理的，可保证一定地质条件下引水隧洞的正常运行。

c.根据钢筋计观测结果，在充排水过程中衬砌混凝土内的环向和纵向钢筋的拉压应力都有所变化，而且由于内水外渗，渗透压向下作用于衬砌混凝土，沿衬砌混凝土的轴向产生拉应力，纵向钢筋承受比环向钢筋更大的拉应力。但因混凝土开裂后，围岩承担了绝大部分的内水压力，衬砌混凝土受力小，其内部的环向和纵向钢筋的拉压应力都不大，远没有发挥其强度。该引水隧洞混凝土衬砌内配筋是足够的。

2015—2017年，舟山市共发生ILI病例47 543人次，3年发病分别为9 967人次、13 260人次、24 316人次。ILI全年均有发生，高发期主要在每年的冬春季（1—3月）和夏季（7—8月），具体高发时段每年略有不同。2017年夏秋季和冬春季ILI报告数有两个高峰，说明流感出现暴发。舟山当地全年气象因素变化不同，其中温度、气压、雨量、日照和水汽压季节特征明显，而湿度和风速无明显季节特征，ILI病例及各气象因素监测值见表1。

d.2号引水隧洞测缝计埋设高程为206.5m、204.3m、203.1m、201.0m、199.0m等，整体测缝计测得衬砌与围岩的缝隙在充水承压后有收缩的也有张开的，但变化都不显著，测值较小。

e.根据隧洞沿线山体水位孔渗压值变化情况观测结果，山体水位在整个充排水试验过程中与试验开始时相差不大，主要是隧洞围岩的固结灌浆起到加固围岩和防渗的良好作用，洞内水体未向围岩渗漏，未改变山体地下水位和围岩的水文地质条件。

f.充排水试验过程中的观测结果表明:引水隧洞充排水试验程序、充排水速度控制基本合适;引水隧洞建筑物达到设计预期的状况，质量可靠，可投入正常运行。

［1］杨林德.渗水高压引水隧洞衬砌的设计研究［J］.岩土力学与工程学报，1997，16(2):112-117.

［2］SL 279—2002水工隧洞设计规范［S］.

［3］华东勘测设计研究院，浙江大学.抽水蓄能电站输水隧洞设计导则(送审稿)［M］.2011.