中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：不久前，我國(guó)西南地區(qū)首座百萬千瓦級(jí)大型抽水蓄能電站——國(guó)網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站全面投產(chǎn)發(fā)電。該電站安裝4臺(tái)單機(jī)容量30萬千瓦的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量120萬千瓦，設(shè)計(jì)年發(fā)電量20.04億千瓦時(shí)，年抽水電量26.72億千瓦時(shí)，以一回500千伏線路接入重慶電網(wǎng)。該電站全部投運(yùn)后，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤15.23萬噸，減少二氧化碳排放39.87萬噸，對(duì)保障西南電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)清潔能源消納具有重要意義。
蟠龍抽水蓄能電站于2015年9月開工建設(shè)，歷時(shí)近9年全部完工，實(shí)現(xiàn)了在我國(guó)軟巖區(qū)建設(shè)大型抽水蓄能電站的重大突破。在軟巖區(qū)建設(shè)抽水蓄能電站有多難？建設(shè)者是如何克服這些難題的？
山體脆弱氣候潮濕
蟠龍抽水蓄能電站建設(shè)難度極大
蟠龍抽水蓄能電站位于重慶市綦江區(qū)中峰鎮(zhèn)境內(nèi)，地處四川盆地東南邊緣。當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件復(fù)雜，泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖多，且?guī)r層為水平結(jié)構(gòu)。整體巖石強(qiáng)度低，遇水易軟化，開挖裸露后易風(fēng)化崩解。
重慶屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，空氣濕潤(rùn)、降水豐沛，大部分地區(qū)年降水量在1000毫米至1350毫米間。同時(shí)，重慶受到位于盆地、三面環(huán)山的地形環(huán)境影響，一年近三分之一的時(shí)間被霧氣籠罩。潮濕的氣候環(huán)境加劇了軟巖區(qū)地質(zhì)條件的不穩(wěn)定性。
要在如此脆弱的山體中建設(shè)一座工程開挖量大的抽水蓄能電站實(shí)為不易。國(guó)內(nèi)在軟巖區(qū)修建大型地下洞室群的先例不多，蟠龍抽水蓄能電站建設(shè)者可借鑒的施工建設(shè)經(jīng)驗(yàn)極少。該電站的建設(shè)可謂是“摸著石頭過河”。
錨索加固+仿真分析
為抽水蓄能電站打造“鋼筋鐵骨”
蟠龍抽水蓄能電站由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房和地面開關(guān)站等部分組成，主要涉及開挖部分為地下廠房與輸水系統(tǒng)，其中開挖量最大的是地下廠房。
為提高地下廠房整體的穩(wěn)固性，保證蟠龍抽水蓄能電站安全施工以及后期安全運(yùn)行，建設(shè)者強(qiáng)化支護(hù)措施，使用1300余根長(zhǎng)約30米的錨索，按照4.5米的間距和排距，將地下廠房的頂部及邊墻、下水庫(kù)進(jìn)出水口高邊坡、溢洪道高邊坡等牢牢錨固住。在支護(hù)要求稍低的地方，建設(shè)者用3至9米長(zhǎng)的錨桿插入巖體進(jìn)行淺層支護(hù)，表面及時(shí)噴上混凝土，防止巖石裸露變形失穩(wěn)。淺層錨噴支護(hù)加上深層錨索支護(hù)形成了有效的支護(hù)體系，確保地下廠房及高邊坡的整體穩(wěn)定性。
同時(shí)，蟠龍抽水蓄能電站建設(shè)者加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，聯(lián)合高校開展軟巖區(qū)大型地下洞室群變形機(jī)理及施工方法研究，構(gòu)建三維分析模型，模擬地下廠房洞室群施工過程，通過數(shù)據(jù)仿真與對(duì)比分析評(píng)價(jià)地下洞室群圍巖穩(wěn)定性，確定最佳支護(hù)時(shí)機(jī)。模型仿真工作配合施工進(jìn)度，每挖完一層，模型會(huì)及時(shí)調(diào)整，以驗(yàn)證開挖支護(hù)設(shè)計(jì)成果能否滿足相應(yīng)的受力需求，及時(shí)跟進(jìn)支護(hù)措施。由此，蟠龍抽水蓄能電站形成了一套在軟巖區(qū)建設(shè)地下廠房的施工及支護(hù)方案，為國(guó)內(nèi)在軟巖區(qū)建設(shè)抽水蓄能電站提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
創(chuàng)新運(yùn)用遙感遙測(cè)技術(shù)
讓復(fù)雜地質(zhì)條件下工程建設(shè)更精準(zhǔn)
抽水蓄能電站的輸水系統(tǒng)深埋在山體中，對(duì)地下施工的安全性、精準(zhǔn)性要求極高，其中引水系統(tǒng)對(duì)施工精準(zhǔn)度的要求最高。蟠龍抽水蓄能電站引水系統(tǒng)設(shè)置三級(jí)斜井，最長(zhǎng)斜井長(zhǎng)261米。因地質(zhì)條件復(fù)雜，斜井施工難度很大。
蟠龍抽水蓄能電站斜井采用反井鉆法施工，即先用定向鉆從上往下打一個(gè)直徑20多厘米的導(dǎo)孔用來定位，再用反井鉆從下往上反拉擴(kuò)孔到直徑2米左右，形成導(dǎo)井，最后用鉆爆法將導(dǎo)井?dāng)U挖到需要的尺寸，至此斜井開挖完成。整個(gè)施工過程中，導(dǎo)孔打得精準(zhǔn)是關(guān)鍵。
為保證斜井施工精度，蟠龍抽水蓄能電站采用了遙感隨鉆測(cè)斜儀。定向鉆前部安裝遙感隨鉆測(cè)斜儀，在打?qū)Э走^程中測(cè)量鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，并將參數(shù)實(shí)時(shí)上傳至地面的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。當(dāng)鉆進(jìn)軌跡參數(shù)超過設(shè)置的警戒值時(shí)，建設(shè)者可驅(qū)動(dòng)螺桿鉆具來定向糾偏，并通過采取調(diào)整鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、泥漿濃度和流速等措施來確保設(shè)備成功穿越各個(gè)巖層。在“遙感隨鉆測(cè)斜儀+定向鉆+反井鉆”施工工法的支撐下，該電站6條斜井的偏斜率均在1.6‰以內(nèi)，優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
在軟巖區(qū)建設(shè)大型抽水蓄能電站，地質(zhì)災(zāi)害防治是重中之重。為做好建設(shè)期地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)防，蟠龍抽水蓄能電站在行業(yè)內(nèi)率先應(yīng)用了地質(zhì)災(zāi)害衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含20個(gè)北斗衛(wèi)星形變監(jiān)測(cè)站和13個(gè)圖片視頻監(jiān)測(cè)站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)生活營(yíng)地、渣場(chǎng)、邊坡、場(chǎng)內(nèi)道路等重點(diǎn)區(qū)域的地質(zhì)變化情況，定時(shí)自動(dòng)報(bào)送各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)情況，形成該電站地質(zhì)災(zāi)害一體化智能監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。截至目前，該系統(tǒng)發(fā)布邊坡變形預(yù)警5次，相關(guān)隱患已及時(shí)消除。該系統(tǒng)為該電站地質(zhì)災(zāi)害防治提供了技術(shù)支撐，提升了該電站安全管控能力。
（國(guó)網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站有限公司供圖）
