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设计与施工水利规划与设计2012年第3期

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白水江三级水电站调压井设计优化

张泽辉娄绍撑余学彦

(浙江省水利水电勘测设计院杭州310002)

【摘要】白水江三级水电站为低水头、大流量引水式水电站。调压井稳定断面为470m2,原设计为矩形阻抗式明挖调压井。开挖过程中调压井后边坡出现滑坡迹象，优化调整后将调压井上移至地质条件较好的山体内，以避开表层深厚松散堆积层，缩小上室开挖跨度。通过设溢流洞和下室降低井筒高度，通气洞兼作施工支洞，解决了调压井施工中的安全问题，并节省了工程投资。

【关键词】调压井优化水电站白水江

【中图分类号】TV723.5【文献标识码】B【文章编号】1672-2469(2012)03-0057-03

【DOI编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2012.03.017

1问题的提出

白水江三级水电站位于云南省昭通市盐津县境内，发电引水建筑物布置在白水江右岸，由进水口、发电引水隧洞、调压井、压力管道等组成。电站装机容量48MW,额定水头45m,发电引水流量125.2m3/s。

原设计调压井布置在厂后边坡上，地形平缓，为明挖阻抗孔式矩形调压井，井筒衬后尺寸50m×10m×35m(长×宽×高),顶部高程498.0m。根据钻孔揭露情况，原调压井处出露的岩土层有：(1)砂土夹灰岩碎屑、孤石，钻孔揭露表层松散堆积层厚度22.5m;(2)灰岩，为二迭系下统栖霞组地层，完整性好，钻孔RQD值达85%以上，节理裂隙不发育。

2005年8月，原调压井在开挖至高程494.0m,距设计底高程还有32m时，已进行锚喷支护的调压井后边坡和坡上居民房出现大量裂缝，附近电线杆倾斜，而此时井筒靠下游侧尚未挖到完整基岩。当时正值雨季，继续往下开挖随时可能发生滑坡。故立即停止开挖，搬迁坡上居民，调整设计方案。

2优化思路

我院接手设计后，立即进行了补充勘探，发现整个厂后边坡表层松散堆积层范围广、覆盖深，没有合适的位置进行调压井移位。如果采用

倒挂井方式明挖，则须采用圈梁锁口、井周岩体预固结灌浆和锚筋索预加固等强支护措施。该方案工程量大、费用高，对已出现裂缝的边坡可能造成新的破坏，施工存在较大的风险和难度，不宜采用。

当时位于原调压井上游约172m的2#施工支洞已经贯通，整个支洞及上下游已开挖的主洞均为完整的灰岩，地质条件较好，是布置大尺寸地下洞室的理想之地。调压井优化调整的思路之一应该是移往地质条件较好的上游位置。

2#施工支洞与主洞交点附近的山坡高程为560m,弱风化基岩底界线高程535m左右。借鉴抽水蓄能电站尾水调压室和气垫式调压室的布置方式，将调压室主室放在地质条件较好的山体围岩中，从而避开表层深厚松散堆积层是本工程调压井优化调整的思路之二。

3优化过程

经复核计算，调压井波动稳定断面为470m2。选取发电建筑物校核洪水位(480.0m)加2台机全甩负荷的工况计算调压井最高涌浪；选取发电死水位(473.0m)加1台机满发，1台机由空转增荷至满发的工况计算调压井最低涌浪。

调压井优化一开始仍采用阻抗式调压井，拟

采用受力条件较好的圆形单井形式。为满足波动

作者简介：张泽辉(1978年一),男，高级工程师。

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稳定条件，衬后洞径须25m。根据涌浪计算成果，穹顶高程495.0m,底高程464.5m,井筒高30.5m,通过内径5m、长9.5m的阻抗孔与引水隧洞相连。穹顶开挖面距弱风化基岩底界线约38m,开挖跨度达29m,而岩体厚度仅为洞径的1.3倍，且上覆约25m厚的松散堆积层，有失稳的风险。

为减小开挖跨度，考虑采用双井形式，衬后洞径均为17m,一个布置在引水隧洞上，另一个布置在2#施工支洞上，上下各通过内径5m的连通洞相连，平面布置详见图1。双井穹顶岩体厚度也仅为开挖洞径的2.0倍，与单井形式没有本质区别，且双室式调压井水流条件复杂，洞室较多，施工较复杂，对引水隧洞施工干扰较大，不宜采用。

压方

上

上

20

图1双井式调压井平面布置图

4优化后结构布置

从上面的分析可以看出，为确保施工安全，一方面应减小调压井跨度，放弃圆形结构断面形式，采用跨度较小的窄长矩形断面；另一方面应降低穹顶高程，增加上覆岩体厚度，考虑布置溢流洞，降低最高涌浪，