CCS水電站引水發(fā)電系統(tǒng)洞群防排水關(guān)鍵技術(shù)

鄒紅英 吳昊 楊曉箐

摘 要：厄瓜多爾CCS水電站引水發(fā)電系統(tǒng)軸線長(zhǎng)達(dá)2 800 m，內(nèi)外水頭均超過(guò)600 m、地下水補(bǔ)給量大、陡傾破碎帶發(fā)育、洞室布置密集且縱橫交錯(cuò)，致使施工突涌水問(wèn)題突出、防排水設(shè)計(jì)重難點(diǎn)多?；贔LAC3D地下系統(tǒng)各工況滲流場(chǎng)分析進(jìn)行內(nèi)水外滲的敏感性分析，將3DEC大洞室節(jié)理裂隙水壓力與地應(yīng)力耦合進(jìn)行楔形體多因素失穩(wěn)分析，并結(jié)合基于高壓壓水試驗(yàn)的高壓滲透特性分析，充水試驗(yàn)后特征時(shí)間點(diǎn)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)律分析，進(jìn)行防排水關(guān)鍵技術(shù)研究及控制措施認(rèn)證。在上游高內(nèi)水頭引水系統(tǒng)采用透水襯砌，結(jié)合土工膜、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿，以及下游發(fā)電系統(tǒng)采用基于排水洞的排水孔幕、系統(tǒng)排水孔等永臨結(jié)合措施下，目前電站運(yùn)行良好，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)異常且已經(jīng)長(zhǎng)期收斂，證明了高內(nèi)外水頭引水發(fā)電系統(tǒng)防排水設(shè)計(jì)的合理性。

關(guān)鍵詞：高內(nèi)外水頭;引水發(fā)電系統(tǒng);防排水;FLAC3D;3DEC;高壓滲透特性;安全監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TV554 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.12.022

Abstract：The CCS Hydropower Station in Ecuador is characterized by the axis of the diversion to power generation system up to 2 800 m long， the internal and external heads more than 600 m， the large groundwater recharge， the developed steeply dipping broken zone and the densely caves crisscrossly arranged， all of these result in gushing water problems during construction and many key and difficult points in waterproofdrainage design. According to the sensitivity analysis of internal water leakage based on seepage fields analysis over various conditions by FLAC3D， multifactor instability analysis for wedges considering joints and fractures water pressure coupling of insitu stress by 3DEC， combining with the highpressure permeability characteristics analysis based on high water pressure tests results， features analysis of the safety monitoring data at the characteristic times after the waterfilling test until recently， the research on key technologies for waterproofdrainage and also certification for control measures were finally put forward. Using waterpermeable lining， combining with geomembrane， consolidation grouting， curtain grouting for the upstream highhead water diversion system， drainage hole curtain based on drainage gallery and system drainage holes for the downstream power generation system and so on， after all these permanent and temporary combination measures， the power station currently is running well， the safety monitoring data are not anomaly and have been converged for a long time， which certifies the rationality of the waterproofdrainage design for diversion to power generation system under the high internal and external water condition.

Key words： high internal and external water heads; diversion to power generation system; waterproofdrainage; FLAC3D; 3DEC; high pressure permeability characteristics; safety monitoring

隨著地下空間大規(guī)模的開發(fā)與利用，隧洞在交通、礦產(chǎn)、石油、水利等諸多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用[1]。水利行業(yè)中影響隧洞施工和運(yùn)行安全的核心問(wèn)題是洞外地下水內(nèi)滲和洞內(nèi)水外滲。地下水對(duì)隧洞工程的影響主要表現(xiàn)為隧洞開挖過(guò)程中的涌水問(wèn)題和運(yùn)行時(shí)襯砌的外水壓力問(wèn)題，特別是在高埋深巖體中，隧洞開挖后，地下水水力劈裂作用使得原有巖體斷續(xù)裂隙發(fā)生擴(kuò)展、貫通、張開，裂隙的連通性增強(qiáng)、張開度增大和巖體透水性變強(qiáng)，高外水壓力加快洞周裂隙上充填物的變形和位移，導(dǎo)致裂隙再擴(kuò)展，惡化施工中的涌水問(wèn)題。

高水頭電站及抽水蓄能電站越來(lái)越多，設(shè)計(jì)水頭越來(lái)越高，地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，高壓滲透穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出。地下系統(tǒng)地質(zhì)條件存在不確定性和不可預(yù)知性，若裂隙巖體透水性極強(qiáng)或存在滲漏通道或洞內(nèi)高水頭壓力作用下裂隙巖體發(fā)生水力劈裂并與外圍滲透通道連通，會(huì)引發(fā)大量滲漏。隧洞滲漏極大影響經(jīng)濟(jì)效益和破壞生態(tài)環(huán)境，還會(huì)直接導(dǎo)致巖土體抗剪指標(biāo)降低、軟化，引起隧洞和邊坡失穩(wěn)等工程災(zāi)害事故[2]。

Coca Codo Sinclair（簡(jiǎn)稱CCS）水電站工程被稱為厄瓜多爾的“三峽”，按照歐美標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。作為“一帶一路”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，CCS水電站項(xiàng)目因?qū)嵤╋L(fēng)險(xiǎn)高、技術(shù)難題多、組織難度大而極具挑戰(zhàn)性[3]。本文對(duì)厄瓜多爾CCS水電站高內(nèi)外水頭引水發(fā)電系統(tǒng)洞群防排水關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和摸索。

1 工程概況

CCS水電站為引水式電站，位于南美洲厄瓜多爾共和國(guó)南部Napo省與Sucumbios省交界處，距首都基多約130 km。CCS水電站工程由首部樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫(kù)、壓力管道、地下廠房等組成，安裝8臺(tái)沖擊式水輪機(jī)組，總裝機(jī)1 500 MW，年發(fā)電量達(dá)88億kW·h，為該國(guó)規(guī)模最大的水力發(fā)電基地、世界上目前規(guī)模最大的沖擊式水輪機(jī)組水電站。CCS水電站在首部樞紐壅高水位，設(shè)沉沙池沉沙引水，通過(guò)隧洞輸水至調(diào)蓄水庫(kù)進(jìn)行日調(diào)節(jié)，再由2條壓力管道為安裝在地下廠房的沖擊式水輪機(jī)組供水[4]。

引水系統(tǒng)壓力管道“一洞四機(jī)”，立面布置上、下平洞，中間通過(guò)豎井連接。發(fā)電系統(tǒng)地下廠房洞室布置密集，規(guī)模宏大，主要包括廠房、主變洞、母線洞、進(jìn)廠交通洞、尾水洞、高壓電纜洞、排水洞、疏散通風(fēng)洞、施工支洞等，引水發(fā)電系統(tǒng)地下洞群三維展示見(jiàn)圖1。從壓力管道進(jìn)口到廠房尾水出口，整個(gè)地下系統(tǒng)軸線長(zhǎng)達(dá)2 800 m。壓力管道單洞設(shè)計(jì)流量139.2 m3/s，設(shè)計(jì)最大靜水壓力6.18 MPa，最大水擊壓力6.83 MPa，屬于高壓隧洞范圍。

2013年7月發(fā)電系統(tǒng)地下洞群開挖基本完成，2015年11月進(jìn)行1#壓力管道充水試驗(yàn)，2016年4月首批4臺(tái)機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)，2016年9月進(jìn)行2#壓力管道充水試驗(yàn)，2016年11月最后4臺(tái)機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)。

2 地質(zhì)條件

2.1 水文地質(zhì)概況

引水發(fā)電系統(tǒng)所在區(qū)域?qū)贌釒в炅謿夂騾^(qū)，降雨量較大，大部分洞段位于地下水位以下，地質(zhì)條件復(fù)雜，揭露的水文地質(zhì)單元多，水流補(bǔ)給量充足，地下水問(wèn)題顯得尤為重要。引水發(fā)電系統(tǒng)地下水類型主要為基巖裂隙水，其儲(chǔ)存、徑流于節(jié)理密集帶、斷層破碎帶與向斜構(gòu)造之中。當(dāng)隧道通過(guò)裂隙巖體的含水區(qū)段時(shí)，因人為破壞了原有地下水的滲流條件，故隧道洞身成為地下水以不同形式（滲出、滴流、股流及大范圍突水等）向外排泄的地下廊道，造成涌水災(zāi)害。豎井下平段地下水水壓較高，水頭達(dá)520 m，巖體有發(fā)生水力劈裂的可能。地下廠房洞室分布高程為600～660 m，巖體相對(duì)完整，大多為弱-微透水，局部裂隙密集帶和斷層破碎帶為中等-弱透水。

2.2 工程地質(zhì)概況

壓力管道洞線上有3個(gè)深度300～500 m的鉆孔，廠房區(qū)域有不少平洞和深度50～200 m的鉆孔。經(jīng)過(guò)地質(zhì)資料分析，引水發(fā)電洞上平段穿越的地層主要是Napo地層和Hollin地層的砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r;豎井段高程1 119 m以上為Hollin地層的砂巖頁(yè)巖、灰?guī)r和泥灰?guī)r，以下為Misahualli地層的火山角礫巖、火山凝灰?guī)r;下平段、地下廠房及尾水洞穿越的地層為Misahualli的凝灰?guī)r。Hollin地層巖性較軟，底部可能形成含水層，在大陡傾節(jié)理或斷層的組合作用下極可能成為集中滲水通道;同時(shí)下平段有2條影響較大的破碎帶，也是集中滲水通道。施工過(guò)程中在加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)的同時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取防范措施。

地下廠房區(qū)的主要巖性為灰色、灰綠色和紫色Misahualli地層的火山凝灰?guī)r，上覆白堊系下統(tǒng)Hollin地層（Kh）頁(yè)巖、砂巖互層，表層覆蓋厚度為3～30 m的崩積物和河流沖積物（Q4）。地下廠房區(qū)屬于Sinclair構(gòu)造帶，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，在廠房區(qū)開挖過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷層。但受構(gòu)造影響，廠房區(qū)發(fā)育多條小規(guī)模斷層（近70條），斷層最大寬度普遍小于50 cm，極少數(shù)達(dá)到2 m;斷層充填物質(zhì)普遍以角礫巖、巖屑夾泥為主，斷層帶組成物質(zhì)較好;斷層帶延伸較短，以幾十米為主。通過(guò)對(duì)斷層節(jié)理產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)可知：斷層走向以230°～260°為主，傾角以60°～80°為主，整體與主廠房和主變室呈正交狀。斷層、節(jié)理在主廠房、主變室拱肩及下游邊墻形成密集的楔形體，地下水弱化巖體及結(jié)構(gòu)面參數(shù)，極大威脅著廠房洞室群的施工和運(yùn)行安全[5]，建議布設(shè)排水廊道。

2.3 圍巖物理力學(xué)特性

CCS水電站引水發(fā)電系統(tǒng)巖（石）體力學(xué)參數(shù)及滲透系數(shù)取值見(jiàn)表1。

3 洞群防排水關(guān)鍵技術(shù)

3.1 存在的主要問(wèn)題

厄瓜多爾CCS水電站引水發(fā)電系統(tǒng)地下軸線長(zhǎng)、內(nèi)外水頭高、洞室跨度大、洞室三向間距短、穿越地質(zhì)條件復(fù)雜，這些不利因素加劇了施工期突涌水問(wèn)題、洞群三向薄巖壁問(wèn)題，洞群防排水問(wèn)題成為制約整個(gè)工程工期的關(guān)鍵因素。洞群防排水主要存在以下技術(shù)問(wèn)題：

（1）設(shè)計(jì)理念問(wèn)題。根據(jù)合同，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，材料、工程設(shè)計(jì)理念必須滿足歐美規(guī)范，墨西哥監(jiān)理和當(dāng)?shù)貛r土工程師要求隧洞開挖支護(hù)設(shè)計(jì)滿足Hoek和Barton理念、美國(guó)陸軍工程師團(tuán)《巖石隧洞和豎井工程》手冊(cè)（EM1110-2-2901），結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)》（EM 1110-2-2104）和美國(guó)《結(jié)構(gòu)混凝土建筑規(guī)范要求》（ACI318-8）。

（2）施工期滲流問(wèn)題。整個(gè)地下系統(tǒng)軸線長(zhǎng)達(dá)2 800 m，穿過(guò)地層斷層，節(jié)理發(fā)育較為豐富，廠區(qū)地下水位較高，陡傾角斷層和裂隙帶不良地質(zhì)體的巖層滲透特性未知，施工期突涌水的預(yù)報(bào)難度較大，經(jīng)濟(jì)有效、永久與臨時(shí)結(jié)合的最佳防排水措施需要研究。

（3）高地下水壓力的圍巖穩(wěn)定問(wèn)題。節(jié)理①②③組合在主廠房、主變室下游邊墻形成密集的楔形體[5]，極大威脅著洞室的施工和運(yùn)行安全?；趬K體理論的Unwedge未模擬開挖及不同位置的地應(yīng)力及高地下水壓力外部條件。洞室周圍巖體不同產(chǎn)狀節(jié)理裂隙上水壓力釋放與地應(yīng)力耦合后對(duì)大洞室頂拱、邊墻、端墻的不利影響需要研究。

（4）高壓裂隙滲透問(wèn)題。管道下平段鋼筋混凝土襯砌為限裂設(shè)計(jì)，高水頭壓力作用下巖體是否發(fā)生水力劈裂，高壓裂隙滲透特性需要進(jìn)一步分析研究。

（5）防排水設(shè)計(jì)問(wèn)題。引水發(fā)電系統(tǒng)中存在透水性極強(qiáng)的裂隙巖體、斷層軟弱帶等滲漏通道，一旦內(nèi)水外滲，放空期外水壓力工況下管道鋼襯承受極大外壓，管道下平段鋼襯起點(diǎn)、上部不增設(shè)降壓設(shè)施時(shí)鋼襯結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題需研究分析;廠房系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段維持概念設(shè)計(jì)、基本設(shè)計(jì)階段的常規(guī)上下兩層排水廊道的防排水措施是否足夠也需要研究分析;引水發(fā)電系統(tǒng)區(qū)域滲流場(chǎng)發(fā)生大的波動(dòng)，施工期、運(yùn)行期對(duì)洞室群支護(hù)、結(jié)構(gòu)安全的影響需要重新評(píng)估分析。

3.2 洞群防排水分析

3.2.1 三維滲流場(chǎng)分析

FLAC3D可以模擬流體通過(guò)具有滲流性的實(shí)體如巖土體中的流動(dòng)，在巖土領(lǐng)域三維滲流場(chǎng)分析中運(yùn)用廣泛[6-7]。該工程區(qū)域內(nèi)部存在較大的斷層和破碎帶，對(duì)區(qū)域滲流場(chǎng)及引水隧洞局部區(qū)域的正常運(yùn)行可能有較大影響。采用FLAC3D進(jìn)行滲流數(shù)值模擬主要對(duì)壓力管道下平段2條較大的破碎帶加以考慮，對(duì)施工完建期、運(yùn)行期、檢修期的地下水滲流場(chǎng)進(jìn)行分析。FLAC3D滲流場(chǎng)分析模型見(jiàn)圖2。

（1）分析表明：施工完建期受高地下水位影響，固結(jié)灌漿圈外滲透壓力最大;運(yùn)行期受高內(nèi)水壓力影響，固結(jié)灌漿圈內(nèi)滲透壓力最大;檢修放空期固結(jié)灌漿圈內(nèi)外表面壓差最大，壓力水頭達(dá)到300 m，水力坡降相對(duì)于其他斷面突然增大。運(yùn)行期無(wú)鋼襯段襯砌開裂，下平段圍巖承擔(dān)內(nèi)水壓力的92%，局部洞段達(dá)到99%。檢修期，2條壓力管道之間相互影響較小。襯砌內(nèi)外表面水力坡降受放空速度的影響十分顯著，靠近豎井段底部是受放空速度影響的敏感區(qū)域，在設(shè)計(jì)和實(shí)際檢修放空過(guò)程中需要特別注意。在滿足上覆巖石厚度和初始地應(yīng)力基本要求下，綜合工期、防滲、經(jīng)濟(jì)等因素，鋼襯起點(diǎn)為下平洞末端約400 m處。

（2）2個(gè)豎井原設(shè)計(jì)布置在同一樁號(hào)，采用反井鉆施工[8]，1號(hào)豎井按原設(shè)計(jì)施工順利，2號(hào)豎井多次卡鉆廢棄移位，并發(fā)生一次大涌水塌方，塌方方量約4 100 m3，塌方空腔高度達(dá)50 m，寬度約20 m。塌方部位有2條大斷層穿過(guò)，流紋巖帶及其接觸帶部位局部裂隙較發(fā)育，形成了陡傾巖體破碎帶，并與地下水連通構(gòu)成了地下水強(qiáng)徑流通道。在高水頭地下水的作用下，隧洞相當(dāng)于排水洞，井壁及其附近破碎巖體坍塌產(chǎn)生大量涌水。后期廢井塌腔已用砂石、高流態(tài)混凝土自由下落回填。豎井移位后，三維滲流場(chǎng)有所變化，但規(guī)律與之前基本一致。各工況下結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求，考慮工程安全問(wèn)題，在壓力鋼管上部30 m處增設(shè)排水洞[9]。

3.2.2 節(jié)理裂隙水壓力與地應(yīng)力耦合分析

對(duì)于結(jié)構(gòu)面控制型部位采用不連續(xù)力學(xué)方法進(jìn)行分析研究是非常必要的，三維離散元軟件3DEC在解決結(jié)構(gòu)面控制型問(wèn)題方面優(yōu)勢(shì)明顯[10-11]。3DEC僅考慮節(jié)理裂隙的導(dǎo)水性而非巖體的透水性，能較好地描述節(jié)理裂隙巖體滲流的非均質(zhì)、非連續(xù)及各向異性特性，有效模擬節(jié)理裂隙地下水的作用。主廠房斷層及三組主要節(jié)理作用下3DEC裂隙網(wǎng)絡(luò)模型見(jiàn)圖3。

（1）洞室開挖形成臨空面后，相當(dāng)于形成一個(gè)大的泄水通道，洞室周圍節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面上水壓力會(huì)迅速釋放。節(jié)理裂隙面水壓力與地應(yīng)力耦合后，明顯加大了潛在不穩(wěn)定巖體分布范圍和程度，表現(xiàn)為楔形體的數(shù)量增多、楔形體的變形加大。

（2）不穩(wěn)定塊體的分布范圍和程度主要影響因素為：地下系統(tǒng)的地應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面的走向、傾向、傾角、分布密度，結(jié)構(gòu)面剛度、黏結(jié)力、摩擦角等物理力學(xué)參數(shù)，排水條件影響下的結(jié)構(gòu)面水壓力數(shù)量級(jí)。分析表明，節(jié)理組合作用下，節(jié)理裂隙①②水壓力釋放對(duì)CCS水電站主廠房洞周圍巖穩(wěn)定影響最大（見(jiàn)圖4）;圍巖變形分布狀態(tài)揭示水壓力高于0.2 MPa時(shí)洞周圍巖不穩(wěn)定塊體數(shù)量大幅增加、不穩(wěn)定深度快速延伸。從保證圍巖支護(hù)安全的角度分析，地下廠房洞群系統(tǒng)排水系統(tǒng)需要將水壓力控制在0.2 MPa以下，同時(shí)應(yīng)密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（3）壓力管道內(nèi)水外滲，廠房洞室原不富水的節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面可能張開擴(kuò)展，內(nèi)部充滿水，巖體軟化使得巖體物理力學(xué)參數(shù)弱化，水壓力與地應(yīng)力耦合后巖體向洞內(nèi)變形的幅度加大。應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)資料加強(qiáng)運(yùn)行期圍巖穩(wěn)定動(dòng)態(tài)反饋分析。

3.2.3 巖體高壓滲透特性

施工過(guò)程中，在壓力管道上、下平段進(jìn)行了圍巖水力劈裂試驗(yàn)和水力階撐試驗(yàn)。高壓劈裂時(shí)巖體透水性大多表現(xiàn)為沖蝕型或擴(kuò)張型。1#壓力管道下平段圍巖的劈裂壓力約為7 MPa，2#壓力管道下平段圍巖的劈裂壓力為9～10 MPa，2#壓力管道圍巖的劈裂壓力高于1#壓力管道的。1#壓力管道下平段圍巖在6.5 MPa的水壓力作用下幾乎不透水;2#壓力管道下平段圍巖在9.0 MPa的水壓力作用下幾乎不透水。隧洞長(zhǎng)期運(yùn)行的內(nèi)水壓力低于圍巖產(chǎn)生透水情況的邊界條件。壓力管道內(nèi)水外滲對(duì)良好圍巖部位誘發(fā)裂隙張開的可能性不大，對(duì)圍巖的滲透影響不大，對(duì)誘發(fā)斷層軟弱帶部位裂隙繼續(xù)張開的可能性不大。因此，壓力管道周邊圍巖抗沖蝕性和滲透穩(wěn)定耐久性較優(yōu)。

3.3 安全監(jiān)測(cè)反饋分析

結(jié)合CCS水電站施工及運(yùn)行階段各監(jiān)測(cè)儀器的布置規(guī)律，為研判引水發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)外高水頭的影響，考慮1#壓力管道充水前、1#壓力管道充水完成后、首批4臺(tái)機(jī)組發(fā)電、2#壓力管道充水前、2#壓力管道充水完成后、最后4臺(tái)機(jī)組發(fā)電、2019年年底7個(gè)時(shí)間點(diǎn)為監(jiān)測(cè)資料分析的特征時(shí)間點(diǎn)。

（1）壓力管道圍巖穩(wěn)定監(jiān)測(cè)分析（下平段監(jiān)測(cè)斷面見(jiàn)圖5）。1#壓力管道下平段樁號(hào)0+800.00承壓水頭在1#壓力管道充水過(guò)程中有較大的增長(zhǎng);2#壓力管道下平段樁號(hào)0+824.41承壓水頭在2#壓力管道充水過(guò)程中有較大的增長(zhǎng)。內(nèi)水頭在130 m以下時(shí)，滲壓計(jì)讀數(shù)基本不變，混凝土襯砌沒(méi)有開裂，處于基本不透水狀態(tài)。之后滲壓計(jì)讀數(shù)隨水位上升而加大，水頭達(dá)到270 m以上后，滲壓計(jì)計(jì)數(shù)與壓力管道中的水位基本平行上升，襯砌內(nèi)外水壓力的差值不再縮小，襯砌已經(jīng)開裂，處于透水狀態(tài)。穩(wěn)定后，內(nèi)外水頭差為36.8 m，襯砌分擔(dān)了總壓力的6%，圍巖分擔(dān)了94%，與滲流計(jì)算基本吻合。壓力管道充水過(guò)程中，洞內(nèi)水往混凝土襯砌段洞外巖體滲漏，最大水頭時(shí)總滲漏量在20 L/s以內(nèi)，遠(yuǎn)小于計(jì)算得出的72 L/s[12]。壓力管道混凝土段充水運(yùn)行后各特征時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)維持穩(wěn)定;壓力管道鋼襯段1+175.00斷面7個(gè)特征時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測(cè)水頭維持穩(wěn)定，水頭在60 m左右，受非鋼襯段內(nèi)水外滲影響較小。壓力管道下平段測(cè)縫計(jì)開度在4.5 mm以內(nèi)，位移在5.5 mm以內(nèi)，錨桿應(yīng)力在50 kN以內(nèi)，開度、位移及錨桿應(yīng)力在7個(gè)特征時(shí)間點(diǎn)變化微小。1#、2#壓力管道不存在相互影響，壓力管道各監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)收斂并長(zhǎng)期穩(wěn)定。

（2）發(fā)電系統(tǒng)圍巖穩(wěn)定監(jiān)測(cè)分析。發(fā)電系統(tǒng)洞室群開挖于2013年7月基本結(jié)束，整個(gè)開挖過(guò)程中，各監(jiān)測(cè)儀器數(shù)據(jù)規(guī)律良好。多點(diǎn)位移計(jì)孔口累計(jì)位移基本在20 mm以內(nèi)，圍巖變形屬于淺部位移，變形曲線多次呈臺(tái)階式跳躍發(fā)展，與開挖爆破密切相關(guān);錨桿應(yīng)力計(jì)數(shù)值基本在150 kN以內(nèi);測(cè)縫計(jì)開度在1 mm以內(nèi);滲壓計(jì)換算水頭均在5 m內(nèi)，楔形體受外水壓力影響可控。截至2014年3月，發(fā)電系統(tǒng)巖體各監(jiān)測(cè)斷面多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、測(cè)縫計(jì)、滲壓計(jì)等數(shù)據(jù)已經(jīng)收斂并長(zhǎng)期穩(wěn)定。發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在7個(gè)特征時(shí)間點(diǎn)變化微小，發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與引水系統(tǒng)高內(nèi)外水頭運(yùn)行短期和長(zhǎng)期效應(yīng)均沒(méi)有明顯的關(guān)聯(lián)，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況。

（3）引水發(fā)電系統(tǒng)滲漏量監(jiān)測(cè)分析。基于廠區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，防滲排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“堵排結(jié)合、以排為主、完全自流”的設(shè)計(jì)原則。整個(gè)引水發(fā)電系統(tǒng)排水設(shè)計(jì)主要措施有：①整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)廠房上游、左右側(cè)布置“”形上下兩層排水洞，洞內(nèi)上下打排水孔，呈“”形排水孔幕，有效攔截地下水，防護(hù)廠房洞群頂拱和底板。排水洞匯水最終通過(guò)尾水洞、高壓電纜洞排至洞外。②壓力管道鋼襯段中部上方30 m新增排水洞與廠房上層排水洞連接，降低鋼襯段的外水壓力。③主廠房及附屬洞室洞周布設(shè)系統(tǒng)排水孔，通過(guò)PVC管排至附近排水溝，最終通過(guò)交通洞排至洞外。引水發(fā)電系統(tǒng)圍巖滲水排水路徑見(jiàn)圖6。④在廠房的上下兩層排水洞布設(shè)4套量水堰，其中2套布置在上層排水洞兩端、2套布置在下層排水洞兩端。3個(gè)量水堰歷史最大監(jiān)測(cè)流量在10 L/s以內(nèi)，1個(gè)量水堰歷史最大監(jiān)測(cè)流量為12 L/s左右，上下兩層排水洞總滲流量長(zhǎng)期穩(wěn)定在20 L/s以內(nèi)，小于預(yù)估值（35 L/s）。4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在7個(gè)特征時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)值變化較小，與引水系統(tǒng)高內(nèi)外水頭運(yùn)行短期和長(zhǎng)期效應(yīng)均沒(méi)有明顯關(guān)聯(lián)。

4 結(jié) 語(yǔ)

CCS水電站引水發(fā)電系統(tǒng)軸線長(zhǎng)、內(nèi)外水頭高、洞室縱橫交錯(cuò)、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工難度大。從數(shù)值模擬、試驗(yàn)檢測(cè)等多角度出發(fā)，進(jìn)行CCS水電站引水發(fā)電系統(tǒng)高內(nèi)外水頭下防排水關(guān)鍵技術(shù)及控制措施研究，主要結(jié)論如下：

（1）引水發(fā)電系統(tǒng)斷層節(jié)理裂隙密集、傾角較陡、地下水補(bǔ)給充足，破碎帶連通處為強(qiáng)徑流通道，高地下水加劇了開挖時(shí)的突涌水問(wèn)題，需加強(qiáng)施工期大地電磁法和瞬態(tài)面波法等新技術(shù)手段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。

（2）600 m以上的高內(nèi)水頭壓力管道采用透水襯砌，結(jié)合整體固結(jié)灌漿、局部帷幕灌漿、豎井段增設(shè)土工膜等永久和臨時(shí)結(jié)合的防排水設(shè)計(jì)措施和施工措施，外水控制工況和內(nèi)水控制工況均可以達(dá)到引水系統(tǒng)漏水量較小、結(jié)構(gòu)安全、投資較優(yōu)的目的。

（3）廠房采用上下兩層排水洞形成三邊“”形排水孔幕，有效降低了大跨度、三向薄巖壁洞室外水壓力;發(fā)電系統(tǒng)洞室周圍巖體不同產(chǎn)狀節(jié)理裂隙水壓力釋放與地應(yīng)力耦合后對(duì)大洞室頂拱、邊墻、端墻的不利影響可控;壓力管道內(nèi)水外滲對(duì)區(qū)域滲流場(chǎng)波動(dòng)影響有限，對(duì)下游發(fā)電系統(tǒng)巖體總滲漏量影響較小、對(duì)巖體參數(shù)弱化帶來(lái)的圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全影響可以忽略。

CCS水電站工程全部按照歐美標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，機(jī)組發(fā)電運(yùn)行已經(jīng)4 a多，洞室群監(jiān)測(cè)資料全面而珍貴，有必要進(jìn)行系統(tǒng)的圍巖參數(shù)反分析，并與試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而對(duì)引水發(fā)電系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估。

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