抽水蓄能电站地下洞室群施工难点及应对措施

对措施

摘要：近些年，我国电力发展逐步完善，充分利用基础设施及地理优势条件， 积极推行风力发电、光伏发电及抽水蓄能发电等，尤其对抽水蓄能工程高度重视，积极推行普及。 文章就抽水蓄能电站地下洞室群的系统施工安全管理体系进行介绍，可为地下洞室施工安全管控提供参考。

关键词：抽水蓄能电站；地下洞室群；施工 引言：

抽水蓄能电站作为当今节能、环保、低碳的能源体，对电力错峰调节起到重要作用，抽水蓄能作为电力系统的“稳定器”、“调节器”、“平衡器”，所提供的调峰填谷、 备用、调频、调相、黑启动等服务，能为整个电力系统安全提供保证。对于抽水蓄能电站来说，利用天然地理和地质优势，在地质体内挖筑组成重要建筑物，是一项十分典型的地下地质工程。但因复杂的地质条件与施工特点之间既互相制约又相辅相成，所以施工安全是重中之重。

一、抽水蓄能电站的特点 1.资源价值

抽水蓄能是一种经济资源。 抽水蓄能可以把低价值能源转换成高价值能源，可以优化系统能源资源的利用，实现对不同价值、不同质量电能的时空移动，可以产生比他消耗的能源多得多的经济价值。抽水蓄能是系统中一种不可缺少的特殊生产资源，依托于电力系统的高可靠性、顶峰填谷、调频调相等客观需求而存在的[1]。

2.利用抽水与发电调节互补

对抽水蓄能电站而言，会使用抽水和发电两个设备。故抽水蓄能电站本身是不能发电的， 是一种能量相互转化、利用的体现。在电力的系统当中，抽水蓄能电站也会发挥电能贮存、 转化和改善等优化系统的功能，它的调峰能量约是一般水电的两倍。

3.调节迅速、机动灵活、保障得力

抽水蓄能电站突出表现出迅速和灵活性等的优点，它的自启动能力可以使设备当出现突发性状况时，就可以比较迅速的启动并投入到工作之中。充当事故应急电源，保障系统安全稳定运行。系统发生大功率缺失后，为了保障频率稳定、控制潮流在运行限额内，需要及时增加发电出力。抽水蓄能已经成为电力系统中最优先调用的应急电源，在多次重大事故处理时紧急开机满发，有力地保障了系统安全稳定运行，是安全保底电力系统的重要组成部分。

4.提升清洁能源利用水平

抽水蓄能削峰填谷作用明显，电站在中午平峰、后夜低谷时段抽水使用频繁，可有效助力系统消纳清洁能源。尽管说抽水蓄能电站主要是使用水来发电，但是其并没有浪费水能， 只是使用水库的容量大小和落差，取决于所在电网能供给的抽水电能。它也主要会使用上水库之间在放水时所产生的大落差来实现发电。通过人工的改造，也能够将水库周边生态环境进行改造提升，同时利用高、低峰用电负荷做到用电调节，节约能耗无形浪费及损耗，既能节约资源，而且还能够利用水力发电促进地方的经济。

二、水蓄能电站地下洞室群施工难点 1.通风散烟

抽蓄工程地下洞室群规模较大，承担地下厂房系统施工的通风兼安全洞、进厂交通洞及引水中平洞施工支洞(2 # 支洞)长度均超过 1 km，尾水洞、引水下平洞施工支洞均从进厂交通洞开口引入，线路曲折且比较长，前期通风出口少、洞室不能形成循环通风路径，施工通风散烟困难，是影响职业健康安全，制约施工进度的重要因素，通风散烟是本工程施工的

一个难点。 2.斜井施工

斜井施工包括导井开挖、扩挖及支护、裸岩灌浆、压力钢管安装、混凝土回填，其施工难度大，运输、提升系统技术复杂，安全风险高，是本工程施工重点和难点。斜井施工的难点在于扩挖支护、灌浆、钢管安装及混凝土浇筑施工各环节提升系统的布置。

3.保证洞室围岩稳定性

为最大限度减小和限制大跨度、高边墙洞室的变形，地下厂房系统洞室群的施工以三大洞室为中心，合理安排主副厂房洞、主变洞、尾闸洞的开挖顺序及其他相连洞室—母线洞、高压引水支管、尾水管扩散段(尾水管洞，后同)、尾水支管等的开挖支护程序，保证三大洞室围岩稳定及洞室群整体稳定，确保施工安全。

三、抽水蓄能电站地下洞室群施工难点的应对措施 1.围岩不稳定的应对措施

工程开工后，及时开挖厂房顶拱外围的上层排水廊道，主变洞顶拱下游上层排水廊道开挖在主变排风洞开挖结束后及时进行，上层排水廊道开挖结束后及时施工上仰排水孔钻孔，以进一步降低厂房系统区域的地下水位，减小主副厂房洞、主变洞顶拱地下水压力和渗透变形，减少顶拱开挖后岩体渗水，增加围岩的自稳能力。中、下层排水廊道的开挖及排水孔施工超前于主副厂房及安装场、主变洞及尾闸洞相应高程的开挖，减少洞室边墙开挖后的渗水和变形，增加高边墙的稳定性。无论中部还是两侧扩挖，每排炮开挖后及时施工随机锚杆，并喷一层混凝土，防止局部缓倾角节理和薄饼状卸荷片岩与高倾角节理组合可能造成的顶拱局部掉块，以及围岩松驰掉块，然后再进行系统永久支护结构施工; 两侧扩挖时严格控制单响药量，爆破质点振动速度应满足规范要求。

2.斜井施工应对措施

斜井开挖选用 BMC400 型反井钻机钻Φ1. 40 m 导井，导井施工贯通后，分两次扩挖至设计断面。为保证施工安全，斜井扩挖、灌浆施工期间，采用两台单筒绞车牵引扩挖平台(或灌浆平台)到达工作面，另采用一台双筒绞车牵引运输小车运送施工材料及人员到工作面; 钢管安装及混凝土浇筑期间采用两台单筒绞车牵引运输台车下放钢管至工作面安装，另一台双筒绞车牵引运输小车运送混凝土等材料及人员到工作面。运输小车底盘设置防坠落的抱轨装置。

3.通风散烟应对措施

其一，根据本工程地下洞室群的布置及结构特点，做好施工通风规划及布置，优选通风路径、通风设备，在施工程序和进度安排上优先安排主要通风洞、井的施工;其二，前期施工通道开挖、大洞室上部开挖、平洞开挖以正、负压通风为主，配置“柯迪发”品牌高风压、长距离轴流通风机，满足洞室独头工作面开挖通风排烟需要;其三，主厂房、主变洞开挖与左、右两侧通道贯通后，采用进厂交通洞进风、排风兼安全洞出风，形成循环通风;其四，引水系统斜井导井开挖贯通后，采取低进、高出的通风方式，以进厂交通洞和 3 # 施工支洞进风，2 #施工支洞、1 # 施工支洞出风;其五，尾水隧洞、尾水岔洞及尾水支洞前期采用正、负压通风，尾水隧洞与下库进/出水口贯通后，采用正压送通风; 尾调通气洞及尾调上室开挖结束后，尽快打通尾调室竖井导井，以 5 # 施工支洞及其上游尾水洞段进风，尾水调压室及其通气洞出风;其六，尾闸室Ⅰ、Ⅱ层开挖期间，从尾闸交通洞主变洞侧洞口布置风机正压通风，Ⅱ层开挖与尾闸运输洞贯通后，从尾闸运输洞进风，尾闸交通洞出风，解决

尾闸洞的通风问题;其七，排水廊道、排烟紧井及平洞的通风采用在相连的大洞室布置通风机向洞内正压送风，废气排至大洞室内，与大洞室的废气一起统一排出洞外;其八，洞室开挖全部完成后，主要以自然通风为主，保留部分前期布置的正压通风机辅助进风;其九，施工过程中，由项目部安全监测室进行有害气体(CO、NO、氡气)浓度监测，如发现有害气体超标时，及时加强通风，使有害气体浓度达到国家标准;对于通风死角或断面较小的洞室，采用供风管高压风辅助通风降低空气中有害气体的浓度[3]。

结束语

在抽水蓄能电站的发电系统当中，地下洞室纵横交错，布置极为复杂，穿越不同围岩类别以及断层裂隙等不良的地质段，也会存在着跨度大、边墙高、通风排烟难等多个施工安全问题。只有建立、健全安全管控体制，运用有效的安全控制措施及应急保障体系，才可以减少或避免施工阶段意外风险及机械对人身伤害的发生，确保抽水蓄能电站安全可控、 受控。

参考文献

[1]黄建全,董平,杨盛喆,肖林斌. 天池抽水蓄能电站地下洞室群爆破方案比选[J]. 水利水电快报,2021,42(04):35-41.

[2]解迎夏,李博. 永泰抽水蓄能电站地下洞室群施工难点及应对措施[J]. 广东水利水电,2020,(10):9-12.

[3]杨建林. 丰宁抽水蓄能电站地下洞室群散烟及通风系统研究[D].华北科技学院,2019.