1、吉布洛水電站引水隧洞充水放空運行期間安全監(jiān)測數(shù)據(jù)分析    摘要：本文在赤幾吉布洛電站引水隧洞充水、放空及2次充水初運行期間，對隧洞薄壁鋼筋混凝土襯砌體中的鋼筋應(yīng)力、外水壓力、混凝土開合度、圍巖位移變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，為隧洞充水、放空提供指導(dǎo)性依據(jù)，并結(jié)合隧洞放空期間的進洞檢查情況來評價隧洞的安全性。 關(guān)鍵詞：隧洞、充水、放空、安全。 中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 1 綜述 赤幾吉布洛水電站位于赤道幾內(nèi)亞共和國的RIO WELE河流上，距離其入海口176km。流域?qū)俪嗟烙炅謿夂蚺c熱帶季風(fēng)氣候的混合形式，降雨量十分充沛，且年內(nèi)分配較為均

2、勻。 吉布洛水電站為低壩有壓引水式電站，電站樞紐建筑物主要由首部樞紐攔河壩、電站進水口、引水隧洞、調(diào)壓井、電站廠房、尾水洞及尾水渠等組成。該電站以發(fā)電為主，屬等中型工程。攔河壩結(jié)構(gòu)為兩岸土石壩段與中間段混凝土重力壩相連接，壩頂長度為383.36m，壩頂高程586.0,最大壩高26.00m，正常蓄水位577.0m，正常尾水位486.10m。引水隧洞進水口布置在攔河壩左岸，緊鄰1#擋水壩段；引水隧洞長1328.33m，底坡i=2.666%，襯砌后洞徑為7.20m 。引水形式為1洞4機，電站裝機容量為120MW，裝機4臺，單機容量30MW。電站建成后將向赤幾多個城市及周邊國家供應(yīng)電能，以滿足赤幾經(jīng)濟

3、日益發(fā)展所需的電力需求和對外經(jīng)濟的持續(xù)增長。 引水隧洞主洞洞室圍巖結(jié)構(gòu)較完整，多為花崗巖、閃長巖，屬微風(fēng)化和新鮮洞室圍巖。隧洞地下水不豐富，出水點較少，大部分洞室干燥，個別頂拱有零星的滴水點和線狀出水點。圍巖堅硬物理力學(xué)性能好，節(jié)理裂隙較不發(fā)育，延伸長度差中等，裂隙寬度大多小于0.5mm，屬閉合，少數(shù)微張。裂隙充填物以鐵膜、鈣膜為主，裂面粗糙，圍巖多屬-圍巖。 根據(jù)工程地質(zhì)、水文情況和結(jié)構(gòu)受力分析，黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司優(yōu)化引水隧洞下平段(Y0+131.77Y1+005.70)襯砌為薄壁單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),襯砌厚度30cm，主筋為14150、分布筋為12200，混凝土強度等級為C25W10二

4、級配。 1.1監(jiān)測布置 為確保幾吉布洛水電站引水隧洞在施工期和運行期的安全，及時了解引水隧洞工況，故在引水隧洞下平段Y0+210.00樁號處（距離下彎段78.23m）布置監(jiān)測斷面（儀器布置見圖1），主要監(jiān)測項目有外水壓力監(jiān)測（滲壓計）、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測（鋼筋計）、混凝土開合度監(jiān)測（測縫計）、圍巖變形監(jiān)測（3點式多點位移計）。 圖1：引水隧洞Y0+210.00斷面觀測儀器布置剖面圖 1.2隧洞放空事由 由于隧洞首次充水前驗收時監(jiān)理工程師存在不合理的分歧意見，為了保證首臺機組4#機如期調(diào)試發(fā)電并滿足大陸電網(wǎng)調(diào)試用電的需求和確保2011年10月15日4臺機組并網(wǎng)發(fā)電目標(biāo)的實現(xiàn)，針對監(jiān)理提出的異議，在項目

5、部和設(shè)計院多次努力同監(jiān)理工程師技術(shù)交流未果的情況下，最后得到業(yè)主農(nóng)礦部的支持并批準(zhǔn)同意先進行隧洞充水；至于監(jiān)理工程師存在的異議，待首臺機組調(diào)試發(fā)電后再擇機對隧洞進行放空檢查。隧洞首次放空后于2011年8月14日開始進入隧洞進行放空檢查。 引水隧洞第1次充水時間：2011年5月6日2011年5月12日。 引水隧洞第1次放空時間：2011年7月19日2011年8月11日。 引水隧洞第2次充水時間：2011年9月29日2011年10月5日。 1.3 隧洞充水、放空期間觀測及控制水位依據(jù) 隧洞在充水和放空期間，為保證隧洞安全，合理控制隧洞充水、放空水位高度，對隧洞埋設(shè)儀器采取加強觀測頻率讀數(shù)，一般1次

6、/46小時，數(shù)據(jù)采集后及時錄入微機進行數(shù)據(jù)分析處理并輸出每支儀器物理量及變化過程線，經(jīng)分析后用于指導(dǎo)隧洞下一步充水和放空工作。隧洞充水、放空水位對照圖見圖2，隧洞首次充水水位上升高度統(tǒng)計表見表1，隧洞首次充水滲壓計測值與隧洞充水水位變化過程線見附圖1；隧洞1次放空隧洞水位下降高度統(tǒng)計表見表2，隧洞1次放空滲壓計測值與隧洞放空水位變化過程線見附圖2。 圖2：隧洞充水、放空水位對照圖 附圖1：隧洞首次充水滲壓計測值與充水水位變化過程線 表1：隧洞首次充水水位上升高度統(tǒng)計表 表2：隧洞1次放空隧洞水位下降高度統(tǒng)計表 附圖2：隧洞1次放空滲壓計測值與放空水位變化過程線 2 觀測數(shù)據(jù)分析 2.1特征值統(tǒng)

7、計 根據(jù)對觀測數(shù)據(jù)計算結(jié)果的統(tǒng)計，將儀器特征值匯入下列表3、表4征值統(tǒng)計表中。 表3：隧洞充水-放空-2次充水運行期間儀器測值最大變化量特征值統(tǒng)計表 表4：隧洞充水-放空-2次充水-運行期間觀測數(shù)據(jù)計算成果統(tǒng)計表 2.2滲壓計觀測結(jié)果分析 (1)從附圖1、附圖2、附圖3、表3、表4中可以看出： 隧洞充水-放空-2次充水期間，滲壓計測值隨著洞內(nèi)充水和放空水位的變化而變化，即隧洞充水時滲壓計測值外水壓力隨洞內(nèi)水位升高而增大，隧洞放空時滲壓計測值外水壓力隨洞內(nèi)水位降低而減小，符合外水壓力變化規(guī)律。兩次充水時滲壓計測值變化過程線趨勢一致。其中，P2-04外水壓力最大值為688.5Kpa；P2-05外水

8、壓力最大值為608.80Kpa；P2-06外水壓力最大值為654.40Kpa。放空期間滲壓計測值外水壓力下降滯后于洞內(nèi)水位下降速度。從表5中可以看出，隧洞內(nèi)放空水位在516.05490.00m時，P2-05和P2-06外水壓力值仍然很高，外水壓力水頭值在31.69m43.93m，超過設(shè)計允許外水壓力35.0m水頭值。 (2).目前，滲壓計測值變化較穩(wěn)定，測值變化在 598.6Kpa694.33Kpa之間，最大值在P2-04處外水壓力為69.4m水頭。 表5：隧洞放空期間滲壓計測點處外水壓力水頭值表。 附圖3：滲壓計外水壓力變化過程線 2.3測縫計觀測結(jié)果分析 (1). 從附圖4測縫計開合度變形

9、過程線和特征值表3、表4可以看出： 隧洞充水-放空-2次充水期間，測縫計測值變化基本符合變形規(guī)律，即隧洞充水期間，隧洞受內(nèi)水壓力影響，混凝土縫隙呈壓縮狀態(tài)，縫隙開度減小；放空期間，由于隧洞內(nèi)水壓力撤銷和受外水壓力作用，使混凝土產(chǎn)生彈性收縮變形，混凝土縫隙開度略有增大。J2-01、J2-02、J2-03三支測縫計在兩次充水期間的變化量很小，開度變化量在-0.02-0.13mm之間。隧洞放空期間J2-01和J2-02兩支測縫計開度變化量為0.060.07mm，J2-03 最大開度變化量為0.39mm。 (2).目前，J2-01和J2-02兩支測縫計變形基本穩(wěn)定，J2-01最大測值在為0.36mm，J2-02最大測值為2.07mm。J2-03測值有較為緩慢的蠕變上升趨勢，最大值為1.62mm。 附圖4：測縫計開合度變化過程線 2.4鋼筋計觀測結(jié)果分析 (1). 從附圖5鋼筋計應(yīng)力變形過程線和特征值表2、表3可以看出： 隧洞充水-放空-2次充水期間，鋼筋計測值變化基本符合變形規(guī)律，隧洞充水期間，隧洞受內(nèi)水壓力影響，混凝土由原來的受壓狀態(tài)向受拉狀態(tài)變化，致使鋼筋計拉應(yīng)力增大。隧洞放空期間，由于隧洞內(nèi)水壓力撤銷和受外水壓力作用，使混凝土產(chǎn)生彈性收縮