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【摘 要】惠州抽水蓄能电站A厂水道工程于2008年建成，在上游水道首次
广东惠州抽水蓄能电站A厂（以下简称为惠蓄A厂），装机容量4×300MW，采用“一洞四机”布置，上库正常蓄水位标高762m，下库正常蓄水位标高231m，上、下库水头差为531.0m。上游水道由上库进出水口、上平洞、上游调压井、中斜井、中平洞、下斜井、下平洞、高压岔管（以下简称高岔）、引水钢支管构成。高岔中心线高程为135m，最大静水头将近627m，主岔管的四个岔支管口连接四条长约138m 的引水钢支管，进入地下厂房后连到四台机组的蜗壳。地下厂房的排水系统由厂房四周的上、中、下层排水廊道和高岔区上方246m高程地勘探洞组成。
上游水道系统于2008年5月31日21点35分开始，首次充水至上库水位751m，在充水其间水位在680m时，在高岔上方、距高岔垂直距离约120m的地勘洞PD01、1+200m桩号附近F304断层的洞壁上，突然出现了喷射状高压渗水，此时的渗水量大约在41.67～55.56L/s，水道充水至上库水位后，渗水最严重的部位集中在地勘洞F304、F273断层揭露部位，1#灌浆廊道F59断层部位呈水帘洞状喷射水，地勘洞总渗水量达到183.3L/s，关闭充水阀，水道总渗水量达到229.7L/s。稳压16d后，2008年7月18日排空上游水道进行全面检查发现：高压隧洞混凝土衬体出现裂缝主要分布在顶拱，且裂缝具有集中成带、斜列式排列的典型特征，均有外水返渗，呈水帘洞状出水，以下平洞AY2+800——AY2+843段最为严重。在AY2+800——AY2+900段顺水流方向右侧腰部有较多的斜向裂缝，分析认为，高压隧洞衬体开裂是地勘洞大量渗水的主要原因。决定在三个方面进行处理：第一方面针对穿过高压隧洞的断层及裂缝节理采取深孔水泥固结灌浆，以及隧洞围岩固结圈系统高压化学灌浆，第二方面，对地勘洞进行混凝土回填。第三方面，对F304断层进行水泥回填灌浆，处理工作结束后，上游水道再次充水，稳压5个月后总渗水量为5.92L/s，区内的渗压计读数也保持了良好的稳定状态。惠蓄A厂高岔在首次充水中，为何会出现如此规模的裂缝和渗漏？针对渗水原因已实施的处理措施能否保证高岔的长期安全运行？是这里讨论的重点。
挪威准则是经验准则，其原理是要求隧洞上覆岩体重量不小于洞内水压力。采用最薄埋厚代替岩体垂直及侧向覆盖厚度，如下式：
De≥？奕w×（H/？奕r）×cosβ·K（式2）
式中： De为压力隧洞计算点到地面的最短距离，单位：m；？奕w为水的容重；β为山坡的平均坡角；K为安全系数（一般取
高压隧洞最小覆盖厚度一般取1.2H， 安全系数K为（一般取1.3～1.5） ，从表3计算得出，在侧向（靠断层F304方向）无法满足高压隧洞最小覆盖厚度要求。
在高压隧洞段，由于透水性好的F304断层与隧洞行，且处于隧洞的下盘，隧洞与断层的距离在60～200m间。
源于：硕士论文www.udooo.com
充水时，位于上游水道系统高压隧洞上方的地勘洞出现了的高压渗水，最大渗水量达183.3 L/s。水道放空后，采用封堵高岔上方地勘洞，高压隧洞内进行深孔水泥固结灌浆+系统化学灌浆及回填F304断层，对高压渗水进行了成功处理，目前电站运行安全，高岔区的总渗水量一直稳定在5.92L/s之内。
【关键词】惠蓄电站；高压隧洞；最小覆盖厚度；水力梯度；最小主应力；灌浆广东惠州抽水蓄能电站A厂（以下简称为惠蓄A厂），装机容量4×300MW，采用“一洞四机”布置，上库正常蓄水位标高762m，下库正常蓄水位标高231m，上、下库水头差为531.0m。上游水道由上库进出水口、上平洞、上游调压井、中斜井、中平洞、下斜井、下平洞、高压岔管（以下简称高岔）、引水钢支管构成。高岔中心线高程为135m，最大静水头将近627m，主岔管的四个岔支管口连接四条长约138m 的引水钢支管，进入地下厂房后连到四台机组的蜗壳。地下厂房的排水系统由厂房四周的上、中、下层排水廊道和高岔区上方246m高程地勘探洞组成。
上游水道系统于2008年5月31日21点35分开始，首次充水至上库水位751m，在充水其间水位在680m时，在高岔上方、距高岔垂直距离约120m的地勘洞PD01、1+200m桩号附近F304断层的洞壁上，突然出现了喷射状高压渗水，此时的渗水量大约在41.67～55.56L/s，水道充水至上库水位后，渗水最严重的部位集中在地勘洞F304、F273断层揭露部位，1#灌浆廊道F59断层部位呈水帘洞状喷射水，地勘洞总渗水量达到183.3L/s，关闭充水阀，水道总渗水量达到229.7L/s。稳压16d后，2008年7月18日排空上游水道进行全面检查发现：高压隧洞混凝土衬体出现裂缝主要分布在顶拱，且裂缝具有集中成带、斜列式排列的典型特征，均有外水返渗，呈水帘洞状出水，以下平洞AY2+800——AY2+843段最为严重。在AY2+800——AY2+900段顺水流方向右侧腰部有较多的斜向裂缝，分析认为，高压隧洞衬体开裂是地勘洞大量渗水的主要原因。决定在三个方面进行处理：第一方面针对穿过高压隧洞的断层及裂缝节理采取深孔水泥固结灌浆，以及隧洞围岩固结圈系统高压化学灌浆，第二方面，对地勘洞进行混凝土回填。第三方面，对F304断层进行水泥回填灌浆，处理工作结束后，上游水道再次充水，稳压5个月后总渗水量为5.92L/s，区内的渗压计读数也保持了良好的稳定状态。惠蓄A厂高岔在首次充水中，为何会出现如此规模的裂缝和渗漏？针对渗水原因已实施的处理措施能否保证高岔的长期安全运行？是这里讨论的重点。
1.水道渗漏的成因
无论广蓄还是惠蓄以及其它大型抽水蓄能电站，其高压水道的渗漏问题，都有‘矛’与‘盾’两个方面：‘矛’这一方，指的是高内水压力与高水力梯度，而且两者必须同在。仅只要内水压力高而水力梯度很小，并不会造成很大的渗漏，反之亦然。只有两者同在，‘矛’才利。‘盾’这一方，指的是混凝土衬砌、高压固结灌浆带、未经固结灌浆的岩体的厚度等，它们的作用是增大渗流阻力，堵塞渗流通道，降低水力梯度，只有这三方面做好了，‘盾’才坚。1.1过大的水力梯度是导致A厂高压隧洞出现大量渗漏的原因（渗透稳定）
此次A厂水道充水过程中，当水道水位达到680m时，水道内水压力近5.4MPa时，5m水泥固结圈已发生劈裂，说明实际水力梯度远远大于“临界水力梯度”，此时的“临界水力梯度”在洞段内发育相对较大结构面NW 向构造F59和F43断层形成较大的渗漏通道。在深孔水泥灌浆钻孔发现，大部份钻孔超过9m后都有大量来水，从AY2+840桩号8-1#孔钻孔到9m深穿过F59断层时大量来水，来水量到达110L/min。说明水文地质条件差，在水泥固结范围圈以外有较大的透水带断层，岩石透水性好，保水性差，导致水力梯度过大。1.2最小覆盖厚度 （挪威准则）
设计采用有限元法计算，认为衬体砼仅是传力给岩石，允许砼开裂，按限制裂缝宽度0.2mm，作用在围岩上的水压力接近于内水压力，受力和防渗主要靠围岩起作用，要使衬砌隧洞能保持稳定，并不因渗水过大而不能正常运行，必须保证衬砌隧洞有足够的埋深，使隧洞洞身的垂直及侧向岩石覆盖厚度大于最小覆盖厚度。保证围岩不产生渗透失稳和水力劈裂。挪威准则是经验准则，其原理是要求隧洞上覆岩体重量不小于洞内水压力。采用最薄埋厚代替岩体垂直及侧向覆盖厚度，如下式：
De≥？奕w×（H/？奕r）×cosβ·K（式2）
式中： De为压力隧洞计算点到地面的最短距离，单位：m；？奕w为水的容重；β为山坡的平均坡角；K为安全系数（一般取
1.3～5）λ=K？奕/？奕R；？奕r为岩体的容重；
根据挪威准则公式计算得出：高压隧洞最小覆盖厚度一般取1.2H， 安全系数K为（一般取1.3～1.5） ，从表3计算得出，在侧向（靠断层F304方向）无法满足高压隧洞最小覆盖厚度要求。
在高压隧洞段，由于透水性好的F304断层与隧洞行，且处于隧洞的下盘，隧洞与断层的距离在60～200m间。
1.3洞内静水压力大于最小主应力 （水力劈裂）
最小主应力准则是建立在“岩体在地应力场中存在预应力”的基础上的，其原理是要求衬砌高压隧洞沿线任一点的围岩最小主应力σ3大于该点洞内静水压力，并有1.2～1.3倍的安全系数。完整的岩块透水性微弱，水在岩体中的运动主要是通过岩体中的裂隙或节理。实际上对有节理裂隙的岩体进行劈裂，所需的渗透压力小于主应力测试时劈裂完整岩体的劈裂应力；劈裂NW向构造所需渗透压力小于最小主应力，在高压水作用下岩体断续裂隙（空隙）发生扩展，连通率增大，改变了岩体原有的结构，使渗透性大大增加，同时伴随侵蚀及泥化等作用。渗透性的增加又会加速渗流，使水力劈裂作用进一步加强。源于：论文格式要求www.udooo.com