二瓦槽水電站氣墊式調(diào)壓室高壓壓水試驗及圍巖抗?jié)B性評價

概述了國內(nèi)外水電站氣墊式調(diào)壓室的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,對氣墊式調(diào)壓室的工程地質(zhì)、氣體動態(tài)特性、模型試驗、安全水深和運行控制等方面的研究成果進行綜述,指出了需進一步研究的方向和應(yīng)用前景。

地下水電站的氣墊式調(diào)壓室 [挪威]d．c．戈達爾h．葛霍特t．特克爾e．布羅赫 [提要]在挪威，自7o年代開始采用氣墊式調(diào)壓室以來t目前已有9處投入運行，其中有6址質(zhì)量奇人浦意．右 2址為醯步空氣扳失曾進行垃修補處理．車文舟紹了這類謂壓室的幾何形狀、動力特性、運行情況等t并對硐室 中的空氣撮失計算．氣處理方法及設(shè)計打案等作了簡要探討． 一 、 一般特性和布置 表l列出了挪威現(xiàn)有帶氣墊式謂壓室水電站的 特性數(shù)據(jù)和投入運行的年份，其中托爾帕電站正在施 據(jù)弓f水隧嗣通過區(qū)域的地質(zhì)條件確定．奧薩電站由 于緊靠廠房的巖石滲透性強．故只能在距廠房上游 1100m處布置謂壓室。這樣，弓f水道的值與水輪 機制造廠要求的限制值十分接近。從表2可以看出， 工中。除2十電站外．其余電站從水輪機到謂壓室的距離都 氣墊式謂壓室可更靠近廠房上游側(cè)

在小天都水電站氣墊調(diào)壓室勘探洞內(nèi)的高壓透水測試結(jié)果表明,隨著探洞向山體深部延伸,巖體結(jié)構(gòu)愈趨完整,洞壁圍巖的透水(氣)性愈趨減弱。探洞最深部的0+729m測點,圍巖的高壓(6mpa)透水率小于10lu。因此,該洞段圍巖具有較為理想的高壓封閉性能,具備修建氣墊調(diào)壓室的基本地質(zhì)條件。

金平水電站氣墊式調(diào)壓室為布置在灰?guī)r及白云巖、小規(guī)模斷層及節(jié)理裂隙帶的地下洞室,在施工前通過無蓋重固結(jié)灌漿試驗來驗證洞室圍巖加固效果,驗證固結(jié)灌漿施工的可行性.文章著重闡述通過試驗確定灌漿工藝、灌漿壓力以及合理的施工程序,另外介紹了圍巖抬動觀測情況,為該類洞段灌漿設(shè)計和施工提供依據(jù).

龍灘水電站尾水系統(tǒng)設(shè)置敞開式尾水調(diào)壓井。本文對改用氣勢式調(diào)壓室的穩(wěn)定斷面、漏氣充氣、沿群布置、洞群布置、運行安全等問題做了探討，認為：由于水頭、流量、地質(zhì)、安全等因素所限，龍灘尾水調(diào)壓井不宜改用氣墊調(diào)壓室。

國內(nèi)外已建的氣墊調(diào)壓室都是利用經(jīng)過處理的圍巖自身或再輔以在其周邊設(shè)置的水幕來防止氣室漏氣。但據(jù)國內(nèi)外的工程實踐,即使對巖體采取了復(fù)雜而昂貴的工程處理措施,也難以確保氣室的氣密性。金康電站的地質(zhì)條件較差,氣墊室采用鋼板防止氣室漏氣,克服了氣室閉氣難的問題,實現(xiàn)了工期省、投資省、調(diào)壓室運行可靠的目標。鋼罩式氣墊調(diào)壓室在金康電站的成功應(yīng)用,將對引水式電站具有較大的推廣價值。

　自一里水電站采用氣墊式調(diào)壓室,通過對該工程基本條件的分析,計算了氣墊式調(diào)壓室的水力參數(shù),包括水和空氣壓力、最小水墊深度、管道滲水、漏氣等,對水力控制方法進行了分析,確定了空氣壓力和水位檢測系統(tǒng).

金康水電站氣墊式調(diào)壓室鋼包方案,是依靠鋼筋砼夾一層薄鋼板封閉氣體。同時,采用平壓系統(tǒng)平衡氣室鋼筋砼外側(cè)水壓力和氣室氣體壓力。通過對金康水電站鋼包氣墊式調(diào)壓室的施工后,著重把有關(guān)施工技術(shù)作一介紹。

世界上已建的10座地下氣墊式調(diào)壓室的水電站均位于挪威。近年來,為解決環(huán)保問題和節(jié)約工程投資,我國已在四川自一里、小天都兩座水電站設(shè)計中采用了氣墊式調(diào)壓室方案。氣墊式調(diào)壓室的主要設(shè)計問題包括設(shè)計準則、布置設(shè)計、氣體體積及尺寸的估算、水幕設(shè)計、防滲處理等方面內(nèi)容。

2009年8月31日～9月1日,中國水電工程顧問集團公司在成都主持召開了《水電站氣墊式調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》(送審稿)審查會。會議聽取了中國水電顧問集團成都勘測設(shè)計研究院修編組關(guān)于《水電站氣墊式調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》編制工作情況的匯

目前，水電站的尾水調(diào)壓室大多采用簡單式型式，為了比較它與差動式和阻抗式尾水調(diào)壓室的優(yōu)劣，作者對三種型式的尾水調(diào)壓室從水擊波的反射特性、調(diào)壓室的涌浪高低、水頭損失的大小，以及工程結(jié)構(gòu)的難易等方面進行了對比試驗．本文通過對試驗結(jié)果的分析和研究，評述了選用至動式或阻抗式尾水調(diào)壓室比選用簡單式尾水調(diào)壓定更為經(jīng)濟適用，文中并有舉例計算．

目前,水電站的尾水調(diào)壓室大多采用簡單式形式,為了比較它與差動式和阻抗式尾水調(diào)壓室的優(yōu)劣。作者對三種形式的尾水調(diào)壓室從水擊波的反射特性,調(diào)壓室的涌浪高低,水頭損失的大小,以及工程結(jié)構(gòu)的難易等方面進行了對比試驗,本文通過對試驗結(jié)果的分析和研究,評述了選用差動式或阻抗式尾水調(diào)壓室比選用簡單式尾水調(diào)壓室更為經(jīng)濟適用,文中并有舉例計算。

黃金坪水電站調(diào)壓室洞室規(guī)模較大,圍巖以ⅱ、ⅲ類為主,局部為ⅳ、ⅴ類。通過開展三維數(shù)值仿真分析,論證大規(guī)模地下洞室的圍巖穩(wěn)定狀況,分析不同工況下調(diào)壓室襯砌結(jié)構(gòu)的受力特性,提出調(diào)壓室邊墻襯砌、導(dǎo)流墩采用雙層配筋,阻抗板采用分區(qū)配筋,孔口需加強配筋的設(shè)計方案。實踐表明,該設(shè)計方案安全可靠,施工可行,經(jīng)濟合理。

高壓壓水試驗的主要目的是解決滲透穩(wěn)定問題，而高壓壓水試驗可以高壓水道區(qū)（含高壓岔管）各類圍巖巖體及地質(zhì)弱面（如斷層、層面、接觸面等）在高壓水作用下的滲透規(guī)律，揭示其是否會受高壓水的沖蝕、劈裂，重點了解其臨界劈裂壓力、單位透水量并根據(jù)常規(guī)壓水確定滲透系數(shù)等等。由此可見，抽水蓄能電站進行高壓壓水試驗是非常必要的。因此，本文結(jié)合海南瓊中抽水蓄能電站高壓壓水試驗進行分析。

高壓壓水試驗的主要目的是解決滲透穩(wěn)定問題，而高壓壓水試驗可以高壓水道區(qū)（含高壓岔管）各類圍巖巖體及地質(zhì)弱面（如斷層、層面、接觸面等）在高壓水作用下的滲透規(guī)律，揭示其是否會受高壓水的沖蝕、劈裂，重點了解其臨界劈裂壓力、單位透水量并根據(jù)常規(guī)壓水確定滲透系數(shù)等等。由此可見，抽水蓄能電站進行高壓壓水試驗是非常必要的。因此，本文結(jié)合海南瓊中抽水蓄能電站高壓壓水試驗進行分析。

高壓壓水試驗的主要目的是解決滲透穩(wěn)定問題，而高壓壓水試驗可以高壓水道區(qū)（含高壓岔管）各類圍巖巖體及地質(zhì)弱面（如斷層、層面、接觸面等）在高壓水作用下的滲透規(guī)律，揭示其是否會受高壓水的沖蝕、劈裂，重點了解其臨界劈裂壓力、單位透水量并根據(jù)常規(guī)壓水確定滲透系數(shù)等等。由此可見，抽水蓄能電站進行高壓壓水試驗是非常必要的。因此，本文結(jié)合海南瓊中抽水蓄能電站高壓壓水試驗進行分析。

大干溝水電站氣墊式調(diào)壓室是我國第一座應(yīng)用于水電站的氣墊式調(diào)壓室,位于青海省格爾木市境內(nèi)。本文介紹了大干溝水電站的工程概況及其氣墊式調(diào)壓室的水力特性、氣體特性、運行穩(wěn)定性、現(xiàn)場觀測資料分析和運行控制模式等方面的研究成果。

介紹了氣墊式調(diào)壓室的作用原理、應(yīng)用現(xiàn)狀,闡述了其適用條件和主要特點。針對崗曲河二級水電站采用常規(guī)調(diào)壓井存在的困難,初步比較了氣墊式調(diào)壓室方案,它與無襯砌的高壓引水隧洞、地下廠房相結(jié)合,可縮短隧洞及鋼管長度,降低工程投資,與常規(guī)調(diào)壓井相比,在山體雄偉陡峻的情況下,可簡化施工道路,保護地表環(huán)境,具有明顯的優(yōu)越性。

采用瞬變流計算方法,論證了博瓦水電站不良地質(zhì)條件下采用尾閘室替代尾水調(diào)壓室設(shè)計方案的可行性,給出了水力計算原理和計算內(nèi)容。博瓦水電站尾閘室替代尾水調(diào)壓室后電站調(diào)節(jié)保證計算滿足設(shè)計規(guī)范要求,機組丟棄負荷后的尾水管最大真空度3.30m,電站輸水系統(tǒng)小波動是穩(wěn)定的。尾閘室替代尾水調(diào)壓室可以避免不良地質(zhì)條件下大尺寸尾水調(diào)壓室開挖帶來的施工風(fēng)險。

以四川康定某電站為例,探討了水電站氣墊式調(diào)壓室機電設(shè)備建設(shè)階段的安裝經(jīng)驗及生產(chǎn)運行階段的運行維護經(jīng)驗。

簡單介紹了二灘水電站調(diào)壓室的布置、水力計算、洞室支護和結(jié)構(gòu)設(shè)計。

超長引水隧洞水電站設(shè)置氣墊式調(diào)壓室可以有效抑制過渡過程中調(diào)壓室涌浪振幅，但蝸殼壓力的變化規(guī)律也因氣墊式調(diào)壓室的影響變得更為復(fù)雜。本文通過數(shù)值計算方法，分析了設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長引水隧洞水電站大波動過渡過程中，導(dǎo)葉關(guān)閉時間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調(diào)壓室參數(shù)∥等因素對蝸殼最大動水壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進行對比，討論了氣墊式調(diào)壓室對超長引水隧洞水電站甩負荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結(jié)果表明：氣墊式調(diào)壓室對水擊波的反射效果不如常規(guī)調(diào)壓室，且氣墊和涌浪壓力之和最大值大于常規(guī)凋壓室最大水壓力，更容易發(fā)生蝸殼最大動水壓力，此壓力由調(diào)壓室壓力極值決定、不受導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律控制的影響。