抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工关键技术分析 

抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工关键技术分析 

张越航

中国葛洲坝集团第二工程有限公司  610031

摘要：随着我国抽水蓄能电站建设规模的不断扩大，压力隧洞掘进施工面临着复杂地质条件、高水压环境等诸多挑战。本文旨在分析抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工的关键技术，探讨其选择和验证方法。研究发现，通过系统的地质条件分析与评估，合理选择施工方法，并应用精细化爆破、高压旋喷灌浆、TSP超前探测等关键技术，可有效提高施工质量和效率。

关键词：抽水蓄能；压力隧洞；关键技术

近年来，我国抽水蓄能电站建设规模不断扩大，其中压力隧洞作为抽水蓄能电站的重要组成部分，其施工质量直接影响电站的安全运行和经济效益。压力隧洞掘进施工面临着诸多挑战，如复杂的地质条件、高水压环境、狭小的施工空间等。这些因素增加了施工难度，提高了工程风险。传统的掘进施工方法在应对这些挑战时往往显得力不从心，难以满足现代抽水蓄能电站建设的高标准要求。因此，研究和开发适用于抽水蓄能电站压力隧洞的先进掘进施工技术，对于提高施工效率、确保工程质量、降低施工风险具有重要意义。

1抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工关键技术

1.1 压力隧洞掘进施工的特点与难点

抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工具有独特的特点和挑战。首先，压力隧洞通常位于复杂的地质环境中，可能遇到断层、破碎带、高地应力等不利条件，增加了施工的难度和风险。其次，压力隧洞需要承受高水压，这要求隧洞具有良好的防渗性能和结构稳定性，对施工质量提出了更高要求。此外，压力隧洞的断面尺寸通常较大，而施工空间却相对狭小，这增加了施工设备和人员的作业难度。

1.2 关键技术的重要性

在抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工中，关键技术的应用至关重要。首先，先进的关键技术能够有效应对复杂地质条件，提高施工的安全性和可控性。例如，超前地质预报技术可以及时识别潜在的地质风险，为施工决策提供依据。其次，关键技术能够显著提高施工效率和质量。如精细化爆破技术可以减少超挖和欠挖，提高开挖轮廓的精度，降低后续支护和衬砌工作量。

2抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工关键技术选择

2.1 地质条件分析与评估

以X抽水蓄能电站压力隧洞工程为例，该压力隧洞工程地质条件复杂多样。K0+000K0+500段岩体完整，适合快速掘进；K0+500K1+200段存在断层破碎带，需加强支护和防水措施；K1+200K2+000段岩溶发育，要注意溶洞处理和灌浆加固；K2+000K2+800段可能发生岩爆，需采取预应力释放技术。通过详细的地质分析与评估，可为不同隧段制定针对性的施工方案，合理选择掘进方法和支护措施，有效控制施工风险，确保工程质量和安全。

2.2 施工方法比较与优化

针对上述工程的不同隧段：

表1抽水蓄能电站压力隧洞工程施工方法比较与优化

根据各隧段特点，K0+000K0+500段岩体完整，采用TBM法可提高效率；K0+500K1+200段破碎带采用新奥法，灵活应对复杂地质；K1+200K2+000段岩溶发育，使用钻爆法便于灵活处理溶洞；K2+000K2+800段高应力区采用新奥法，结合预应力释放技术。通过优化各段施工方法，如TBM刀具配置、超前支护、精细化爆破等，可以提高施工效率，保证工程质量。同时，为各段制定备选方案，以应对可能的地质变化，提高施工的适应性。

2.3 关键技术筛选与应用

针对该工程的具体情况：

表2抽水蓄能电站压力隧洞关键技术筛选与应用

选择的关键技术针对性强，TSP超前探测全线应用，可及时发现地质异常；光面爆破技术在岩溶段应用，减少对围岩扰动；高压旋喷灌浆用于断层处理，提高围岩稳定性；系统锚杆支护在高应力段应用，有效控制岩爆风险；BIM技术贯穿全过程，提高管理效率。这些技术的综合应用，能够有效应对该工程的各种地质挑战，提高施工质量和效率。

3抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工关键技术验证

3.1 现场试验与数据采集

现场试验和数据采集是验证关键技术效果的基础。针对精细化爆破技术，通过调整装药量进行对比试验，采集超挖量和碎石粒度数据；高压旋喷灌浆技术重点监测注浆参数和扩散效果；系统锚杆支护技术关注锚杆受力和围岩变形情况；TSP超前探测技术通过不同频率试验优化探测效果；BIM应用则对比模型精度与实际情况。

3.2 技术效果分析与评估

通过对采集数据的分析，对各项关键技术的效果进行评估。精细化爆破技术有效控制了超挖，实际超挖率8.5%低于目标值；高压旋喷灌浆技术显著改善了围岩渗透性，渗透系数达到8.7×10⁻⁷cm/s；系统锚杆支护技术有效控制了围岩变形，最大变形量为25mm；TSP超前探测技术的预报准确率达到92%，超过预期；BIM应用提升施工效率18%，高于目标值。总体来看，各项关键技术在实际应用中均取得了良好效果，部分技术甚至超过了预期目标。这些结果证明了所选技术的有效性和适用性，为工程的顺利实施提供了有力支持。

3.3 优化改进与经验总结

通过实践，总结了各项技术的优化方向和经验。精细化爆破技术需要引入智能装药系统，提高参数调整的精确性；高压旋喷灌浆技术在处理大型溶洞时效果不佳，需开发新型材料；系统锚杆支护在高应力区存在失效风险，可考虑采用让压锚杆；TSP超前探测的深部探测精度有待提高；BIM应用需要解决数据实时更新问题。这些优化措施针对性强，有助于进一步提升技术效果。

结束语

抽水蓄能电站压力隧洞掘进施工关键技术的研究和应用，对于提高工程质量、保障施工安全、提升经济效益具有重要意义。通过本研究，我们不仅验证了多项关键技术的有效性，还总结了宝贵的实践经验。然而，随着工程规模的不断扩大和地质条件的日益复杂，未来仍需要在技术创新和优化方面持续努力。建议进一步加强产学研合作，深化智能化、信息化技术在隧道工程中的应用，不断提高我国抽水蓄能电站建设的技术水平。

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