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摘要：以天山勝利隧道500余m深的通風豎井混凝土施工經(jīng)驗為基礎，討論了抽水蓄能電站超深豎井混凝土施工的主要特點和較為可行的澆筑方案。
關鍵詞：吊灌入倉、溜管入倉、施工支洞
一、重慶武隆銀盤抽蓄電站可研審查引發(fā)的思考
（一）可研階段銀盤抽蓄電站豎井與斜井的比較情況
在可研設計階段，銀盤抽蓄電站裝機容量為4x30萬KW，額定水頭508m，單機額定流量68.3m3/s，多年平均發(fā)電量14.77億KWh，距高比約5.5。地下廠房采用中部偏尾部式布置，引水洞（D=6m）采用兩機一洞布置。引水洞巖性以白云巖為主，其產(chǎn)狀為30°~40°NW40°~50°，Ⅲ類和Ⅳ類圍巖占比分別為70%和30%。設計對一級豎井和兩級斜井進行比較后的結論為：
1.一級豎井和兩級斜井對應的水道長度分別為2.844km和2.582km，前者比后者長0.26km。見圖1。
2.一級豎井施工需要在上平段和下平段各布置一條施工支洞，混凝土入倉由豎井頂部的卷揚機配吊罐完成。兩級斜井施工除了在上平段和下平段各布置一條施工支洞外，還需在中平段再布置一條長度為1.4km的施工支洞。前者施工支洞的總長度比后者短1.4km。
3.一級豎井和兩級斜井對應的水道投資（含施工支洞）分別為3.9億元和4.7億元，前者比后者少0.8億元。
4.由于兩級斜井的洞軸線與巖層的傾向基本平行，隧洞開挖期頂拱的穩(wěn)定問題比較突出，經(jīng)綜合考慮施工安全和投資因素，設計推薦采用一級豎井布置方案。
圖1 引水隧洞一級豎井與兩級斜井比較圖
（二）銀盤抽蓄電站選用一級豎井存在的主要爭議
2024年9月下旬，在銀盤抽蓄電站可研審查期間，對一級超深豎井主要存在以下爭議：
1.可研報告對一級超深豎井所列的臨建投資估計不足，需要細化后補充。
2.一級豎井和兩級斜井對應水頭損失和電量損失略有差別，需要增補該方面的比較內(nèi)容。經(jīng)初步復核，對于圖1所示的一級豎井和兩級斜井，前者的水頭損失比后者大約0.51m，每年相對損失發(fā)電量約148.2萬kWh，相對增加抽水電量約198.3萬kWh。
3.考慮到500m級的超深豎井混凝土施工在水電行業(yè)還缺乏成熟經(jīng)驗，下階段應進一步研究500m級超深豎井混凝土澆筑及鋼管安裝施工保障措施。
二、對抽水蓄能電站500級超深豎井混凝土澆筑方案的進一步探討
（一）交通行業(yè)在超深豎井混凝土澆筑方面的經(jīng)驗
烏（魯木齊）尉（犁）高速公路天山勝利隧道全長22.1km，是目前全世界在建的最長高速公路雙線隧道。隧道在地表共設4處永久通風豎井。其中，1-1號豎井的地表高程為3421m，襯砌后直徑9.5m，深度573.5m，混凝土襯砌量6732.35m3。1-1號豎井從2020年10月開始開挖到2022年9月完成混凝土澆筑共歷時兩年。豎井混凝土澆筑采用吊罐入倉配滑模的施工工藝?；炷恋豕嘤傻孛婢頁P機控制。卷揚機塔架總高度27.03m，基礎邊長17.55m，總重97.56t，見圖2。
圖2 天山勝利隧道1號通風豎井地面施工布置（左）和卷揚機塔架（右）
（二）抽水蓄能電站超深豎井混凝土采用吊罐入倉技術分析
1.抽水蓄能電站超深豎井混凝土的施工特點
與上述交通行業(yè)的超深通風豎井相比，抽水蓄能電站的超深豎井混凝土施工共有3個特點：
（1）卷揚機的布置難度大。從圖2可以看出，起重量30t、起吊高度500余m的卷揚機占用的地下空間較大。在地下豎井頂部布置該設施需要增加較大的臨建投資。
（2）除了混凝土澆筑外，還有平行施工的鋼襯安裝、灌漿等。其施工程序遠比交通行業(yè)的通風豎井復雜。
（3）對于無鋼襯的豎井，混凝土表面的平整度控制要求比較高。
2.對抽水蓄能電站超深豎井混凝土澆筑采用吊罐入倉方案的基本討論
（1）圖2所示的地面卷揚機塔架結構不適合在洞內(nèi)布置,但卷揚機安裝平臺以下的空間高度至少需要10m左右。布置卷揚機所需的空間可采用擴挖形成，也可結合上平段的施工通道，再布置一條較短的爬坡式施工支洞。該施工支洞底板與豎井之間用直徑1m的垂直通道連接。供卷揚機使用的臨時空間需要在后期用混凝土回填，并進行灌漿。
（2）在豎井頂部需設置活動式平臺，用于安放吊罐、鋼襯等。
（3）為保證混凝土吊罐、鋼襯等在超深豎井內(nèi)安全就位，可在井壁上設置滑軌，解決調運過程中的水平擺動問題。
（4）6m3吊罐的入倉能力不宜低于5罐/h。
（三）抽水蓄能電站超深豎井混凝土澆筑的其它可行方案
對于廠房地勘平硐比廠頂高約100m左右，且地勘平硐后期需要擴挖成通風洞的項目，若豎井的地質條件良好，不需要設置鋼襯，則混凝土澆筑可對分段溜管入倉與吊罐入倉兩種方式進行方案比較。其中，分段溜管入倉方案的施工程序是：
1.將廠房地勘平硐擴挖成通風洞后，再爬坡順延到豎井位置，形成豎井中下部施工支洞。
2.豎井中下部混凝土澆筑經(jīng)通風洞順延形成的施工支洞完成水平運輸，再用溜管入倉。中上部混凝土則通過上平段施工支洞完成水平運輸，再用溜管入倉。
3.豎井灌漿結束后，完成施工支洞封堵段施工。
三、結論與展望
1.500m級超深豎井和斜井是抽水蓄能電站施工難度最大、安全風險最高的建筑物之一。前者適用于空間布置條件受限或地質條件制約的項目，后者除了前者的限制條件外，可選擇的余地相對較大。
2.目前，500m級超深豎井和斜井的開挖技術已非常成熟，300m高差左右的混凝土溜管輸送工藝也已成熟。天山勝利隧道通風豎井混凝土襯砌采用吊罐入倉工藝為抽水蓄能電站500級超深豎井混凝土施工提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗。
3.500m級超深豎井的混凝土澆筑方案，需結合項目特點，統(tǒng)籌施工通道、混凝土配合比、鋼襯安裝等因素，對頂部吊罐入倉和分段溜管入倉兩種方案進行技術經(jīng)濟比較后才能確定。目前正在開挖期的貴陽抽蓄、浙江松陽抽蓄等超深豎井將為水電行業(yè)探索出更為豐富的混凝土施工經(jīng)驗。
