高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构相关工程问题探究与建议

２ 局 部 不 良地 质 条 件 对 高 压 引 水 隧 洞钢 筋混 凝 土 衬 砌 结构 的工 程影 响
２ １ 不 良地质 构造的工程地质特征 ． 对工程 可能会 造成 较 大影响 的不 良地 质 条件 常见 的 主
要包括 ： 断层构造结 构 面 、 发育规 模较 大 的风 化节 理组 合结
（ ｏａ Ｎ ．４ Ｔ ｄｌ ｏ３ ）
文章编号 ：０７－ ５ ６ ２ ０ ）６－ ０ ８一 ４ １０ ７ ９ （０ ６ ０ ０ １ ｏ
高压 引水隧 洞钢 筋混凝 土衬 砌结构 相关工程 问题探究 与建 议
姜 明杰 李 伟 王振军 ， ，
（ ．中国水利水电第一工程局七分局 ， １ 吉林 永吉 １２ ０ ；．中国水利水 电第 一工程局 。 ３ ２０ ２ 长春 １００ ） ３０ ０
摘 要 ： 引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构是应用较普遍 的衬砌结构形式 ， 对于高压引水隧洞而 言 。 钢筋混凝 土衬 砌结构也是 一种较经
济的结构形式 ， 高压引水隧洞钢筋混凝 土衬砌结构在工程应用 中常会遇到不 良地质 条件的影 响， 而引出一些相 关的工程 从
问题。文章针对不 良地质条件 软弱地质构造 的工程危害 。 从高压引水隧洞钢筋混凝 土衬砌结构应 力分析人手 ， 析高压引 分 水隧洞钢筋混凝土衬砌—— 围岩复合体结构稳定性 ， 探究不 良地 质条件环 境中高 压引水 隧洞钢筋混 凝土村 砌结构应 用实 践中存在的工程问题 ， 出相关 的建议 。 并提
站输水系统工程运行包括 充水 和放 空两个 过程 ， 在充水 和放 空过程 中伴随着结构受力 、 变形和高压水渗流 两种作用 。 在充水工作状 态下 ， 系统 内形成 高 内水 压力 ， 首先 高 内 水压 力作用于系统衬砌结构 ， 系统衬 砌结构 在发生 弹性变 形
样、 承压水头高、 引水线路长等特点； 国内已建的天荒坪抽水
构面 、 风化裂隙及厚层风化层 等 ， 此 ， 们称 其为相对 软弱 在 我 地质构造带或 软弱地 质 构造 层。软弱 地质 构 造层 发育 规模
不 同， 其宽度 可 由不足 ｌ０ ＿ ｍ到十 几米 、 几十 米 ， 力学 性质 其 主要 由其 内部组成物 质的性状及风 化程度 决定 ， 风化后 的花 岗岩强度可 降低 至不足 ４ ｋ／ ｍ ， ０ ｇ ｃ 有些岩石 风化后遇水 会发 生泥化现象 。 ‘ ２ ２ 软弱地质构造层 对高压引水 隧洞工程施工 的影响 ． 抽水蓄能 电站高压 引水系统隧洞 线路较 长 ， 平洞混凝 土 施工需要采用钢模 台车； 斜井钢筋 混凝土 衬砌 施工需要 采用 专用的斜井滑模施工技术 ， 自下而上连 续作业 。如果在 高压 引水隧洞斜井施工 中遇 到软弱地质构 造层 ， 特别 是 当软 弱地 质构造层发育宽度达 ５ ０ ． ｍ以上时 ， 必然 会影响施工 进度 、 施 工成本及施工安全 ， 使施 工难 度 大幅度 增 加 ， 会 主要 表现 在 以下各工序施工阶段 ： （） １ 斜井开挖 阶段 遇较 大规 模发 育 的软弱地 质构造 层 ， 施 工必须采取措施保证 围岩稳定 ， 避免 围岩失 稳造 成大范 围
后 ， 了部分 内水 压力 ， 吸收 把剩余 部分传 递到 围岩体 系； 同时 系统内高内水 压 力在 系 统衬 砌— —围 岩复合 结 构 内形 成 内 水外渗 流场。在放空工作状态下 ， 统 内形成 的高 内水 压力 系 迅速 消减 ， 发生 了弹性 变形的系统衬砌 一一围岩复合 结构 内 应力 释放 ， 同时在 系统衬 砌— —围岩 复合结构 内形成 外水 内 渗 流场 。
关键词 ： 高压引水隧洞； 钢筋混凝土； 村砌结构； 不良地质； 应用； 特点； 建议 中圈分类号 ：Ｖ ３ ． Ｔ ７２３ 文献标识码 ： Ａ
抽水蓄 能电 １ 高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构 的工程应用 内水压力在最高运行水 头压力范 围内频繁 变动 ，
及其 工作特 点
高压 引水 隧洞是 构成 大型水 电站 、 抽水 蓄能 电站的引水 建 筑物 ， 其承受工作水头压力大于 １０ ０ ｍ。构成抽水 蓄能电站 的引水建筑 物由系统 的高压 引水隧洞组 成 ， 有结 构形式 多 具
蓄能电站引水隧洞 承压水 头 达 ７ ｍ 以上 ， Ｏ 引水 系统 隧洞总 长度达 １ ０ ｍ 以上 。在此 ， 文针对 抽 水蓄 能 电站引水 系 ０ ０ 本 统， 把承压水头大于 ｌ ｍ的引水隧洞作为高压引水隧洞 。 ｏ １１ 高压 引水 隧洞钢筋混凝 土衬砌结构 的工程 应用 ． 抽水蓄能 电站 高 压 引水 系 统包 括 ： 平 段 、 弯段 、 上 上 斜 （ ） 坚 井段 、 下弯段 、 平段 、 管段 、 下 岔 钢管 段等 组成 部分。高 压 引水隧洞 的衬砌形式一般常用 有两种 ： 钢筋混 凝土衬 砌结 构形式和钢管 回填混 凝土衬 砌形 式。高压 引水 系 统隧洞 主 要 布置于深厚覆盖 的 山体 中， 当工程地 质 条件相 对 较好 时 ， 常采用斜井布置形式 ， 引水 隧洞衬砌多采 用钢筋 混凝 土衬砌 结构形式 ， 当工程地质 条件较 差时 ， 一般采用 坚井 布置形式 ， 或采用斜井钢衬结 构形 式。 已建 的天 荒坪 抽水 蓄 能 电站 及 桐柏抽水蓄能电站 高压 引水 系统都处 于较 完整 的新 鲜花 岗 岩岩体中 ， 无较大规 模发 育 的地质构 造 带 ， 区域 工程 地质 条 件 较好 ， 因而其高压 引水 系统 隧洞采用斜井 钢筋混 凝土衬 砌 结 构形 式 ； 北京十 三陵 、 苏宜兴 抽水 蓄能 电站 引水 系统 区 江 域 工程 地质条件 较差 ， 围岩风 化程度 较 强 ， 且有较 大的断 层 等地质 构造 带通 过 ， 北京十三 陵抽 水蓄能 电站高压 引水 系统 采用 了斜井 钢管 衬砌 回填混凝土结构形 式 ， 江苏宜 兴抽水 蓄 能 电站 引水 系统采用 了坚井钢管衬砌回填混凝土结构形式 。 另外 ， 随着水 利水 电施 工技 术 的发展 ， 在不 良地质 条件 环境 中采用钢筋混 凝 土衬砌 结构 形式将 成 为一种 发展 的趋 势 ， 决与局部不 良地质条件环境 中钢筋混凝 土衬 砌结构相 解 关 的工程 问题将成为 工程 技术人员经常需要 面对 的课 题。 １２ 抽水 蓄能电站输水 系统工程运行 特点 ． 抽水 蓄能电站输水 系统属 于高 内水 压力有压 隧洞 ， 且其 ［ 收稿 日期 ］Ｏ６—１ ７ ２Ｏ ０—１
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２０ ０ ６年 第 ６期 （ ３ 第 ４卷）
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