依爾甘南水電站引水隧洞襯砌布筋與優(yōu)化

湖南潤(rùn)海水電站引水隧洞長(zhǎng)553.5m,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,對(duì)隧洞不同部位的襯砌結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了優(yōu)選,并付諸實(shí)施,經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后,檢查表明效果較好。

北疆某電站引水隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中，地質(zhì)人員根據(jù)ⅲ類(lèi)圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育的實(shí)際情況細(xì)化分為ⅲa、ⅲb，設(shè)計(jì)根據(jù)細(xì)化后的圍巖類(lèi)別對(duì)隧洞斷面形式進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整為特征洞徑6．5m×6．5m的平底馬蹄形斷面，并對(duì)支護(hù)及襯砌形式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后節(jié)約了投資，還縮短了施工工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和時(shí)間效益，經(jīng)過(guò)了兩年多的運(yùn)用檢驗(yàn)和二次放空檢查，隧洞安全可靠，證明優(yōu)化方案可行，可供類(lèi)似工程參考。

北疆某電站引水隧洞在開(kāi)挖過(guò)程中,地質(zhì)人員根據(jù)ⅲ類(lèi)圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育的實(shí)際情況細(xì)化分為ⅲa、ⅲb,設(shè)計(jì)根據(jù)細(xì)化后的圍巖類(lèi)別對(duì)隧洞斷面形式進(jìn)行優(yōu)化,調(diào)整為特征洞徑6.5m×6.5m的平底馬蹄形斷面,并對(duì)支護(hù)及襯砌形式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化后節(jié)約了投資,還縮短了施工工期,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和時(shí)間效益,經(jīng)過(guò)了兩年多的運(yùn)用檢驗(yàn)和二次放空檢查,隧洞安全可靠,證明優(yōu)化方案可行,可供類(lèi)似工程參考。

水利水電技術(shù)　第38卷　2007年第12期 waterresourcesandhydropowerengineeringvol138no112 水電站長(zhǎng)有壓引水隧洞襯砌型式的探討 張　磊,鄭鼎雄 (云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,云南昆明　650021) 　水電站;長(zhǎng)有壓引水隧洞;襯砌型式;錨噴 中圖分類(lèi)號(hào):tv73213　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b　　　　文章編號(hào):100020860(2007)1220078203 　　　　　　　　　　 收稿日期:2007210211 作者簡(jiǎn)介:張　磊(1968—),男,高級(jí)工程師。 1　引　言 當(dāng)前隨著水電資源大規(guī)模開(kāi)發(fā),對(duì)于云南省以山 區(qū)河流為主的中小型水電站,其開(kāi)發(fā)形式多以徑流引 水式電站為主,引水發(fā)電站隧洞在工程布置上具有洞 線(xiàn)長(zhǎng)、投資大的特點(diǎn),

柬埔寨額勒賽水電站引水隧洞在施工過(guò)程中根據(jù)開(kāi)挖揭露的地質(zhì)情況，在充分利用洞室圍巖自穩(wěn)、承載和抗?jié)B的基礎(chǔ)上，結(jié)合水頭及電量損失進(jìn)行綜合研究，確定了橫斷面襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案并實(shí)施，達(dá)到節(jié)約工程投資，加快工程進(jìn)度的目的，取得了良好效果。

對(duì)于引水隧洞的襯砌設(shè)計(jì),采用不同的設(shè)計(jì)理論會(huì)得出不同的結(jié)果;對(duì)于長(zhǎng)引水隧洞,若隧洞中不良地質(zhì)段長(zhǎng),在保證隧洞安全運(yùn)行條件下,盡可能減少襯砌工程量和造價(jià)是設(shè)計(jì)和業(yè)主必須考慮的問(wèn)題。通過(guò)金康水電站高壓長(zhǎng)引水隧洞襯砌設(shè)計(jì)、優(yōu)化及實(shí)測(cè)鋼筋應(yīng)力分析表明,即使在地質(zhì)條件差的隧洞,圍巖仍然是承擔(dān)內(nèi)水壓力的主體。

引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋與圍巖彈性抗力(模量)關(guān)系密切,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所采用圍巖參數(shù)是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況以及相似工程類(lèi)比得到的,這種方法由于巖體參數(shù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致配筋結(jié)果與實(shí)際工程之間出現(xiàn)很大的偏差。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)位移監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行反分析得到的巖體參數(shù),采用三維有限元法,開(kāi)展引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)受力特性研究,利用應(yīng)力場(chǎng)成果進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算,并與規(guī)范配筋成果進(jìn)行對(duì)比分析,從而提出合理的配筋方案。

文章結(jié)合ankhe水電站,論述了不襯砌隧洞設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則,以及具體應(yīng)用時(shí)的判斷標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)闡述了集渣坑及永久交通的設(shè)計(jì)。

立洲水電站引水隧洞長(zhǎng)16.7km,地質(zhì)條件復(fù)雜,圍巖較差,開(kāi)挖揭露芋類(lèi)圍巖占總長(zhǎng)的16%、郁類(lèi)圍巖洞段占總長(zhǎng)的65%、吁類(lèi)圍巖洞段占總長(zhǎng)的19%,郁類(lèi)、吁類(lèi)圍巖所占比例約達(dá)84%,承擔(dān)水頭40140m,采用dl/t5195原2004《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式法計(jì)算配筋較大.結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)固結(jié)灌漿試驗(yàn)及其檢測(cè)成果及類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn),根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)調(diào)研,適當(dāng)提高圍巖固結(jié)圈物理力學(xué)參數(shù),并應(yīng)用于有限元分析計(jì)算.結(jié)合引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)法配筋成果、有限元法配筋成果,從計(jì)算原理及邊界條件、工程類(lèi)比、工程效益、施工因素等方面綜合分析,選擇適合該工程隧洞的襯砌鋼筋型式,考慮-定的安全余度,是符合實(shí)際的、合理的.

立洲水電站引水隧洞長(zhǎng)16.7km,地質(zhì)條件復(fù)雜,圍巖較差,開(kāi)挖揭露芋類(lèi)圍巖占總長(zhǎng)的16%、郁類(lèi)圍巖洞段占總長(zhǎng)的65%、吁類(lèi)圍巖洞段占總長(zhǎng)的19%,郁類(lèi)、吁類(lèi)圍巖所占比例約達(dá)84%,承擔(dān)水頭40140m,采用dl/t5195原2004《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式法計(jì)算配筋較大.結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)固結(jié)灌漿試驗(yàn)及其檢測(cè)成果及類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn),根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)調(diào)研,適當(dāng)提高圍巖固結(jié)圈物理力學(xué)參數(shù),并應(yīng)用于有限元分析計(jì)算.結(jié)合引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)法配筋成果、有限元法配筋成果,從計(jì)算原理及邊界條件、工程類(lèi)比、工程效益、施工因素等方面綜合分析,選擇適合該工程隧洞的襯砌鋼筋型式,考慮-定的安全余度,是符合實(shí)際的、合理的.

昆江2水電站隧洞全長(zhǎng)5212m,最大開(kāi)挖直徑4·6m,圓形斷面,隧洞系統(tǒng)由主隧洞、調(diào)壓井、豎井等結(jié)構(gòu)物組成。主隧洞開(kāi)挖使用汽腿鉆造孔,扒碴機(jī)配合自卸汽車(chē)出碴;砼澆筑采用泵送及大型鋼模臺(tái)車(chē)、滑模等先進(jìn)工藝施工,保證了質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了砼的快速澆筑。

新塘房水電站引水隧洞設(shè)計(jì)為圓形有壓隧洞,開(kāi)挖斷面直徑為5m,底坡為3.36‰,總長(zhǎng)為3876.22m。根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料,引水隧洞襯砌分為a、b、c三種型式,襯砌厚度分別為0.4、0.3、0.1m(掛網(wǎng)噴護(hù)),襯砌后洞徑分別為4.2、4.4、4.8m。通過(guò)對(duì)引水隧洞不同襯砌方案的水力計(jì)算結(jié)果對(duì)比,為襯砌方案可行性提供了較為科學(xué)的依據(jù)。同時(shí)結(jié)合施工方法和施工進(jìn)度綜合考慮,從工程經(jīng)濟(jì)角度和推進(jìn)襯砌施工進(jìn)度方面選擇了更適合工程實(shí)際的襯砌方案,保證了節(jié)點(diǎn)目標(biāo)的順利完成。

1工程概況朱岔峽水電站引水隧洞為有壓引水隧洞,設(shè)計(jì)引用流量q=102m3/s,調(diào)壓井前引水隧洞全長(zhǎng)4957.70m,進(jìn)口至2#施工支洞為緩坡段,縱向坡度3‰,2#施工支洞至水平段為陡坡段,縱向坡度16.254‰,隧洞斷面為圓形;根據(jù)圍巖分

高層水電站引水隧洞全長(zhǎng)2411m,隧洞為圓形有壓式,洞徑2.2m～2.6m。隧洞圍巖為三迭系上統(tǒng)文賓山組砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖。隧洞開(kāi)挖施工中遇到6處較大塌方,其中以0+860m處最嚴(yán)重,洞線(xiàn)被迫改線(xiàn)。1996年5月,隧洞貫通并襯砌完工,支洞封堵完成。

福堂水電站引水隧洞混凝土襯砌總長(zhǎng)度逾10km,總量達(dá)20.96萬(wàn)m3,占全工程混凝土量的39.7%。本文介紹了監(jiān)理工程師對(duì)引水隧洞襯砌混凝土施工從原材料、配合比、澆筑過(guò)程、頂拱澆筑等方面的質(zhì)量控制措施。混凝土強(qiáng)度取樣檢測(cè)表明,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

分析了水電站引水隧洞的特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了其襯砌施工質(zhì)量控制應(yīng)保證隧洞襯砌混凝土的質(zhì)量、混凝土澆筑的質(zhì)量、隧洞糙率的控制、滲透損失的控制。小孤山水電站引水隧洞采取了以上措施,取得了明顯的效果,提高了電站的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著承壓引水隧洞在水電工程中的廣泛應(yīng)用,隧洞結(jié)構(gòu)的承壓性態(tài)也越來(lái)越被關(guān)注。引水隧洞的承壓能力,與施工技術(shù)、質(zhì)量關(guān)系密切,它的好壞,直接影響到一座電站的后期運(yùn)行效果和壽命周期。目前,我國(guó)在引水隧洞襯砌施工過(guò)程當(dāng)中的一些技術(shù)還需要改革和創(chuàng)新,本文將對(duì)水電站引水隧洞襯砌技術(shù)施工工作展開(kāi)進(jìn)一步的探討。

采用鋼筋混凝土非線(xiàn)性有限元方法，對(duì)湖南柘溪水電站引水隧洞襯砌在溫度變化和使用荷載作用下的受力情況進(jìn)行了計(jì)算分析，得出了溫度變化是引起襯砌開(kāi)裂的原因和襯砌結(jié)構(gòu)仍具有較高承載力的結(jié)論．

結(jié)合阿壩州理縣米亞羅水電站有壓引水隧洞的襯砌設(shè)計(jì)、優(yōu)化及各種觀測(cè)分析結(jié)果,闡述了對(duì)隧洞圍巖進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)、分別采用適合的襯砌方法,在保證洞室安全穩(wěn)定的情況下,不僅能縮短施工工期,而且能有效降低工程造價(jià),取得安全、經(jīng)濟(jì)的綜合效益.

根據(jù)某水電站引水系統(tǒng)實(shí)際情況,采用ansys三維非線(xiàn)性有限元法,建立其引水系統(tǒng)中新建引水隧洞的三維有限元模型;并對(duì)引水隧洞的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。驗(yàn)證襯砌方案和支護(hù)參數(shù)的合理性;同時(shí)提供襯砌配筋計(jì)算結(jié)果及優(yōu)化建議,論證現(xiàn)有襯砌和支護(hù)方案合理性,補(bǔ)充和完善加固處理措施。結(jié)果表明,引水隧洞各段襯砌在各個(gè)工況下,水平位移最大值為0.41mm,出現(xiàn)在側(cè)面;垂直向最大位移為-6.53mm,出現(xiàn)在頂拱處。襯砌最大第一主應(yīng)力為拉應(yīng)力,其值為2.33mpa,發(fā)生于工況四,出現(xiàn)在頂拱處;襯砌最大第三主應(yīng)力為壓應(yīng)力,其值為-8.19mpa,發(fā)生于工況二,出現(xiàn)在襯砌側(cè)面。由于襯砌c25混凝土的抗壓強(qiáng)度為17mpa,故襯砌結(jié)構(gòu)安全。襯砌采取單層筋布置,各段環(huán)向配筋φ20@200mm,縱向鋼筋φ12@300mm,考慮到方圓漸變段的應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜,優(yōu)化設(shè)計(jì)后建議采用50cm厚的襯砌方案。

根據(jù)廣西下橋水電站引水隧洞工程實(shí)際條件,論述在保障工程安全的前提下,對(duì)工程特點(diǎn)做具體分析,從抗?jié)B安全性,綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮,選擇經(jīng)濟(jì)、可靠、效益指標(biāo)優(yōu)越的中低水頭大流量有壓引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)方案為鋼筋混凝土襯砌及局部?jī)?nèi)套鋼管結(jié)構(gòu)。電站投入運(yùn)行5年未發(fā)現(xiàn)隱患。

根據(jù)和平水電站引水隧洞襯砌開(kāi)裂破壞的情況,從地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)情況、材料強(qiáng)度和施工情況分析該隧洞鋼筋砼襯砌裂縫寬度嚴(yán)重超標(biāo)的原因,擬定相應(yīng)的加固處理措施;介紹隧洞襯砌按限裂設(shè)計(jì)和鋼管砼組合襯砌鋼管厚度的計(jì)算方法