黑麋峰抽水蓄能电站引水流道运行状况分析

汤 巍，陈玉娇，刘 源，庞希斌，祝加勇

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 长沙410213）

1 概述

黑麋峰抽水蓄能电站位于长沙市北郊的黑麋峰风景区，总装机容量1200 MW，共安装4台单机容量为300 MW的混流可逆式水泵水轮发电机组。工程属一等大（1）型工程，工程枢纽由上水库建筑物、下水库建筑物、输水系统、地下厂房洞室群、地面副厂房等组成。输水系统采用引水主洞1洞2机、尾水隧洞1洞1机的布置方案。输水系统主要建筑物包括：上水库进/出水口、引水主洞、钢筋混凝土岔管、高压钢支管、尾水隧洞和下水库出/进水口等。

2 引水流道主要参数

上游引水流道采用1洞2机布置，共有2条引水主洞，上库进/出水口对应2条引水洞，分为2个进水口，主洞中心间距46 m，由上平段、斜井段和下平段组成，采用钢筋混凝土衬砌，衬后洞径D=8.50 m，高压支洞衬后洞径5.3～2.8 m采用钢板和素混凝土衬砌，引水主洞经上平段、上弯段、斜井、下弯段、下平段洞轴线高程由357 m降至17.85 m，埋深70～270 m，下弯段埋深最深，引水主洞末端及岔洞埋深约225 m。洞室围岩以微风化～新鲜花岗岩为主，少量花岗伟晶岩脉和细粒花岗岩脉、石英脉，岩体完整性一般较好，以Ⅱ～Ⅲ类围岩为主。输水系统土建施工工程于开工2005年4月28日开工，2010年4月26日输水系统土建施工完工。

3 监测布置情况

根据结构布置形式、地质条件，①输水隧洞、①、②输水支洞及2个岔洞为重点监测部位，②输水隧洞及③、④输水支洞为次要监测部位。见表1、图1。

4 监测数据分析

4.1 引水隧洞

4.1.1 围岩变形

多点位移计测值整体变幅较小，位移已基本趋于稳定，多点位移计M4 I1-2引主要表现为压缩位移，压缩位移值在-24.99～-14.58 mm之间，最大年变幅1.78 mm，年变幅不大。

位移年变幅最大为M4 I1-3-1引的5.27 mm，此测点从2014年中下旬开始，位移处于持续增长趋势，但从5月下旬开始，位移已基本趋于稳定（见表2、图 2）。

4.1.2 应力监测

锚杆应力：锚杆应力主要受温度影响，温度升高时，拉应力减小，温度降低时，拉应力增加，符合一般规律（见图 3）。

钢筋应力：钢筋计应力值在-87.45～62.54 MPa之间，钢筋应力主要受温度影响，温度升高时，压应力增大，温度降低时，压应力减小，符合一般规律（见图 4）。

表1

图1 引水主洞总剖面图

图3 引水隧洞锚杆应力计应力变化过程线

表2 引水隧洞多点位移计位移年度特征值统计

4.1.3 渗压

其中3支渗压计PI1-2引、PI增1-1引、PI增1-3引渗压水位在357.13～403.7 m之间，年变幅在20.59～39.06 m之间，由渗压水位与库水位变化过程线图可以看出，3支渗压计渗压水位与库水位关系明显，随库水位变化而变化。另外2支渗压计PI1-1引、PI增1-2引渗压水位相对稳定，渗压水位变化与库水位相关性不大（见图5）。

图4 引水隧洞钢筋计应力变化过程线

图5 引水隧洞渗压计渗压水位变化过程线

4.2 引水岔管

4.2.1 围岩变形

多点位移计：测点向围岩外位移量在2.36～10.72mm之间，从位移变化过程线来看围岩变形已趋于稳定。

4.2.2 应力监测

钢筋应力：钢筋应力值在-86.11～10.79 MPa之间，最大拉应力值10.79 MPa，拉应力值不大。应力主要随环境温度呈周期性变化。

图6 引水岔管多点位移计位移变化过程线

图7 引水岔管钢筋计应力变化过程线

4.3 高压岔管

围岩变形：测点向围岩外位移量在-1.93～0.21 mm之间，年变幅最大0.3 mm，围岩基本处于稳定状态。

图8 高压岔管多点位移计位移变化过程线

4.4 引水支洞

4.4.1 支护应力

锚杆主要受压应力，压应力值在-142.92～-110.84 MPa之间，呈规律性变化。

4.4.2 渗压

渗压计渗压水位受洞内水压力作用明显，2017年5月底至6月中旬，1号引水隧洞流道放空检查，渗压计渗压变化与流道放空过程基本一致。

图10 引水支洞渗压计渗压水位变化过程线

5 现场检查情况

2017年6月及2018年3月黑麋峰公司水工专业人员同设计院一起分别对1号、2号引水流道进行了全面检查，通过启闭机房通气孔孔口下至孔底，搭设软梯，通过软梯下至引水上平段底部，对上库进出水口闸门井、引水上平段进行检查；通过蜗壳人孔门，对下平段、岔管段、压力钢管段进行检查。检查表明引水流道运行状况良好，局部存在小缺陷，但不影响结构的整体稳定性，已按设计建议利用环氧砂浆对灌浆孔孔口及混凝土掉块部位进行处理。

5.1 上平段检查

1号引水流道上平段检查发现通气孔约365 m高程部位混凝土有1处渗水、闸门水封有3处渗漏点，上平洞衬砌混凝土无渗漏现象，混凝土裂缝共8处，局部有钙化物晰出，不影响洞室整体结构。

2号引水流道上平段检查发现通气孔约380 m高程部位混凝土有一处渗水、闸门水封有1处渗漏点、闸门后侧渐变段结构缝有一处渗水，上平段衬砌混凝土无渗漏现象，局部混凝土存在裂缝、灌浆孔孔口部位混凝土脱落现象，局部有钙化物析出，不影响洞室整体结构。

5.2 下平段、岔管段及压力钢管段检查

1号引水流道检查过程中发现1号岔管与1号压力钢管连接处顶部有一处渗水点，其他部位均无渗水现象，下平段有9处灌浆孔孔口混凝土脱落，1处施工缝混凝土存在掉块，1号、2号引水岔管各有1处灌浆孔孔口混凝土脱落，其他部位未发现缺陷。

2号引水流道检查过程中发现2号引水主洞混凝土右侧腰线部位有一处渗水点，其他部位均无渗水现象，下平段有多处灌浆孔孔口混凝土脱落，6处施工缝混凝土存在掉块，其他部位未发现缺陷。

6 分析结论

通过对监测成果及现场检查情况分析，黑麋峰抽水蓄能电站引水流道目前整体运行情况良好，各项监测数据变幅较小，变化趋于稳定，虽然现场检查局部存在渗漏和掉块的缺陷，但并不影响结构的整体稳定。