新塘房水電站引水隧洞襯砌優(yōu)選方案水力計算

龍橋水電站發(fā)電引水隧洞為圓型有壓隧洞,洞線處于巖溶發(fā)育地區(qū),跨越多條地下巖溶管道,地質(zhì)條件復(fù)雜。設(shè)計時對洞段不同的地質(zhì)情況選用不同的襯砌形式,保證了施工質(zhì)量,加快了施工進度,為發(fā)電引水隧洞順利建成創(chuàng)造了條件。

色爾古水電站引水隧洞在施工過程中出現(xiàn)多次塌方,部分洞段臨時支護變形后侵占襯砌斷面,嚴重威脅施工安全,影響工程進度。經(jīng)研究,在基本不拆除臨時支護、滿足調(diào)壓井涌浪要求的前提下,調(diào)整了引水隧洞的襯砌,最大限度地保障了施工期安全,促進了工程進展。

根據(jù)廣西下橋水電站引水隧洞工程實際條件,論述在保障工程安全的前提下,對工程特點做具體分析,從抗?jié)B安全性,綜合經(jīng)濟效益考慮,選擇經(jīng)濟、可靠、效益指標優(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內(nèi)套鋼管結(jié)構(gòu)。電站投入運行5年未發(fā)現(xiàn)隱患。

水利水電技術(shù)　第38卷　2007年第12期 waterresourcesandhydropowerengineeringvol138no112 水電站長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設(shè)計研究院,云南昆明　650021) 　水電站;長有壓引水隧洞;襯砌型式;錨噴 中圖分類號:tv73213　　　　文獻標識碼:b　　　　文章編號:100020860(2007)1220078203 　　　　　　　　　　 收稿日期:2007210211 作者簡介:張　磊(1968—),男,高級工程師。 1　引　言 當前隨著水電資源大規(guī)模開發(fā),對于云南省以山 區(qū)河流為主的中小型水電站,其開發(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 線長、投資大的特點,

采用鋼筋混凝土非線性有限元方法，對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行了計算分析，得出了溫度變化是引起襯砌開裂的原因和襯砌結(jié)構(gòu)仍具有較高承載力的結(jié)論．

立洲水電站引水隧洞長16.7km,地質(zhì)條件復(fù)雜,圍巖較差,開挖揭露芋類圍巖占總長的16%、郁類圍巖洞段占總長的65%、吁類圍巖洞段占總長的19%,郁類、吁類圍巖所占比例約達84%,承擔水頭40140m,采用dl/t5195原2004《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》的公式法計算配筋較大.結(jié)合現(xiàn)場固結(jié)灌漿試驗及其檢測成果及類似工程經(jīng)驗,根據(jù)相關(guān)文獻資料數(shù)據(jù)調(diào)研,適當提高圍巖固結(jié)圈物理力學參數(shù),并應(yīng)用于有限元分析計算.結(jié)合引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)力學法配筋成果、有限元法配筋成果,從計算原理及邊界條件、工程類比、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,是符合實際的、合理的.

立洲水電站引水隧洞長16.7km,地質(zhì)條件復(fù)雜,圍巖較差,開挖揭露芋類圍巖占總長的16%、郁類圍巖洞段占總長的65%、吁類圍巖洞段占總長的19%,郁類、吁類圍巖所占比例約達84%,承擔水頭40140m,采用dl/t5195原2004《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》的公式法計算配筋較大.結(jié)合現(xiàn)場固結(jié)灌漿試驗及其檢測成果及類似工程經(jīng)驗,根據(jù)相關(guān)文獻資料數(shù)據(jù)調(diào)研,適當提高圍巖固結(jié)圈物理力學參數(shù),并應(yīng)用于有限元分析計算.結(jié)合引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)力學法配筋成果、有限元法配筋成果,從計算原理及邊界條件、工程類比、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,是符合實際的、合理的.

北疆某電站引水隧洞在開挖過程中,地質(zhì)人員根據(jù)ⅲ類圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育的實際情況細化分為ⅲa、ⅲb,設(shè)計根據(jù)細化后的圍巖類別對隧洞斷面形式進行優(yōu)化,調(diào)整為特征洞徑6.5m×6.5m的平底馬蹄形斷面,并對支護及襯砌形式進行了優(yōu)化設(shè)計,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)濟效益和時間效益,經(jīng)過了兩年多的運用檢驗和二次放空檢查,隧洞安全可靠,證明優(yōu)化方案可行,可供類似工程參考。

北疆某電站引水隧洞在開挖過程中，地質(zhì)人員根據(jù)ⅲ類圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育的實際情況細化分為ⅲa、ⅲb，設(shè)計根據(jù)細化后的圍巖類別對隧洞斷面形式進行優(yōu)化，調(diào)整為特征洞徑6．5m×6．5m的平底馬蹄形斷面，并對支護及襯砌形式進行了優(yōu)化設(shè)計，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)濟效益和時間效益，經(jīng)過了兩年多的運用檢驗和二次放空檢查，隧洞安全可靠，證明優(yōu)化方案可行，可供類似工程參考。

1工程概況朱岔峽水電站引水隧洞為有壓引水隧洞,設(shè)計引用流量q=102m3/s,調(diào)壓井前引水隧洞全長4957.70m,進口至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

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)計所采用圍巖參數(shù)是通過現(xiàn)場地質(zhì)情況以及相似工程類比得到的,這種方法由于巖體參數(shù)的不準確導致配筋結(jié)果與實際工程之間出現(xiàn)很大的偏差。結(jié)合現(xiàn)場位移監(jiān)測結(jié)果進行反分析得到的巖體參數(shù),采用三維有限元法,開展引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)受力特性研究,利用應(yīng)力場成果進行結(jié)構(gòu)配筋計算,并與規(guī)范配筋成果進行對比分析,從而提出合理的配筋方案。

對于引水隧洞的襯砌設(shè)計,采用不同的設(shè)計理論會得出不同的結(jié)果;對于長引水隧洞,若隧洞中不良地質(zhì)段長,在保證隧洞安全運行條件下,盡可能減少襯砌工程量和造價是設(shè)計和業(yè)主必須考慮的問題。通過金康水電站高壓長引水隧洞襯砌設(shè)計、優(yōu)化及實測鋼筋應(yīng)力分析表明,即使在地質(zhì)條件差的隧洞,圍巖仍然是承擔內(nèi)水壓力的主體。

高層水電站引水隧洞全長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。隧洞開挖施工中遇到6處較大塌方,其中以0+860m處最嚴重,洞線被迫改線。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度逾10km,總量達20.96萬m3,占全工程混凝土量的39.7%。本文介紹了監(jiān)理工程師對引水隧洞襯砌混凝土施工從原材料、配合比、澆筑過程、頂拱澆筑等方面的質(zhì)量控制措施。混凝土強度取樣檢測表明,滿足設(shè)計強度等級要求。

分析了水電站引水隧洞的特殊結(jié)構(gòu)特點,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行效果和壽命周期。目前,我國在引水隧洞襯砌施工過程當中的一些技術(shù)還需要改革和創(chuàng)新,本文將對水電站引水隧洞襯砌技術(shù)施工工作展開進一步的探討。

根據(jù)某水電站引水系統(tǒng)實際情況,采用ansys三維非線性有限元法,建立其引水系統(tǒng)中新建引水隧洞的三維有限元模型;并對引水隧洞的襯砌結(jié)構(gòu)進行分析。驗證襯砌方案和支護參數(shù)的合理性;同時提供襯砌配筋計算結(jié)果及優(yōu)化建議,論證現(xiàn)有襯砌和支護方案合理性,補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)計后建議采用50cm厚的襯砌方案。

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、優(yōu)化及各種觀測分析結(jié)果,闡述了對隧洞圍巖進行科學分類、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,取得安全、經(jīng)濟的綜合效益.

柬埔寨額勒賽水電站引水隧洞在施工過程中根據(jù)開挖揭露的地質(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行綜合研究，確定了橫斷面襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案并實施，達到節(jié)約工程投資，加快工程進度的目的，取得了良好效果。

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

依爾甘南水電站弓l水隧洞 襯砌布筋的研究與優(yōu)化 依爾甘南水電橄計過程中，對其弓j水隧洞巖石堅硬系數(shù)夫干 4的洞線段(約占806洞長)的襯砌結(jié)構(gòu)計算表明，在遵守裂 縫張開寬度限制絳件下，合鎦率可低予建筑法規(guī)chun 2．o8·09?84的規(guī)定．為論證減少布筋的可能性．需對巖石抗 力系數(shù)較高(k0=80一loompa／cm)的滑進行實驗研究． 隧洞的開挖考慮采用《robbins)掘進機，村砌澆啊采用高工藝 和無焊按的鋼筋． 與鉆爆法不同，掘進機開挖可保證形成設(shè)甘斷面，減少固巖的 破壞，從而為洞室周邊形成均勻的巖石抗力創(chuàng)造了有利條件． 依爾甘南水電站曲二條引水洞長各為5000m，座落在堅硬 的自云石、砂巖和泥板巖互層的沉積巖中，其極限軸向抗壓強度在 60一il0mp嫂問。 沿洞線的外部靜水頭達2

引水隧洞襯砌施工是水電站工程建設(shè)當中的重要內(nèi)容,具有較高施工難度,體現(xiàn)在作業(yè)面小、易滲水、質(zhì)量要求高等方面.針對水電站引水隧洞的工程特點,以江西查冊水電站為例,論述了引水隧洞襯砌施工的施工布置、工藝流程、混凝土澆筑、質(zhì)量控制以及施工難點處理等內(nèi)容,為國內(nèi)水電站引水隧洞襯砌施工技術(shù)及應(yīng)用提供了有益的參考.