寻找最佳位置：探洞的逐步优化

根据厂房位置、高压管道位置布置探洞，探洞往往就沿主要的压力管道向上游打，不必平行高压管道轴线另打一个探洞，也不必在高压管道轴线顶上打一由地面垂直直达管中心高程的探洞。因为如果是这样，将来还要封堵这条探洞，费了工又费了钱，而且又耽误了时间，如果没堵严，反而造成漏水漏气。

探洞就沿高压管道往上游掘进，那么其开挖尺寸也就是高压管道的尺寸，这将使施工十分方便。

在挖掘到覆盖厚度已足够的地方，可以根据当地岩性、岩石产状作一判断。如果已适合于做气垫室，可以做水力劈裂试验及压水试验，如果试验结果较好，最小主应力已满足要求，漏水量也不大，小于1Lu，那么就可以作为一个候选场点。当这点离厂房距离比较近，小于1000m时，还可继续往围岩深部继续探求是否有更好的位置。气垫室要求围岩质量更好一些，漏水质量更少一些。而这往往在围岩更深一些地方。由于山岩覆盖厚度更大，地应力更大，岩石质量也更好一些，因此，在探洞再往上游前进100～200m时再选择一个位置再做水力劈裂及压水试验，看看应力增加到多少，漏水量减少到多少，同时考虑新位置岩石质量是否更好，产状是否更有利，如此逐步开挖高压隧洞，逐步做试验，最后在离厂房距离1000m之内，选定一段岩石较好、离厂房最近的位置做气垫室。

气垫式调压室应做在靠河一侧，还是靠山一侧？通常气垫室应做在更深入围岩的靠山一侧，理由仍然一样，是选地应力更大、岩石风化程度更小的一侧。

气垫室做成什么形状，这决定于地质条件是可以做成口字形、日字形还是一字形。一字形比较简单，但漏气面积较大，而口字形、日字形，则占面积最小，漏气面积也较少，气垫室的水平面积按托马稳定面积来计算，一般是窄高的，一是对围岩稳定有利，二是对稳定断面要求可以小些。

气垫室的稳定面积可用下式计算：

式中 A常——常规开敞式的稳定面积，m2；

P0——气垫室正常气压水柱+1个大气压的水柱，m；

h0——气垫室气体边墙高度，m，即气垫室全高扣除水垫高度，水垫一般为3～4m。

1.4为系数，绝热变化时用1.4，在小波动情况时，考虑的绝热温升；而常规调压室的稳定面积A常，用下式可以求出：

式中 L——隧道长度，m；

f——隧道断面面积，m2；Lf可用∑Lifi（等于各段断面面积与各段相应长度乘积的总和）来代替；

g——重力加速度，9.81m/s2；(www.xing528.com)

hw——隧洞水头总损失，包括摩阻损失与局部损失，m；

v——隧洞流速，m/s；

v1——调压室与隧洞连接管中的流速，m/s；

H0——电站最低水头，m；

ht——高压管道水头损失，m。

由式（1）可知，气垫式调压室的稳定面积比常规调压室要大很多，而且气压越大，大的倍数越多，边墙越高，大的倍数则越少。

例如，对于400m水头来讲P0=410m，气垫室有气体边墙高为10m，那么倍数就是

如果空气的边墙A高度为5m，那面积就大致要加大一倍。

气垫式面积要大，那么气垫室平面位置要占较大的范围。

稳定断面采用的数值是按式（1）算出的值乘上一个安全因数，挪威10个气垫室的平均安全系数用1.6，它的安全系数最小的是1.1，最大的是3.2。

当水电站在系统中运行，当几个电站同时承担调频任务时，这个安全系数就可以小于1.0。为安全计，我国有电站用到1.05，世界上成千上万个引水式水电站，只有1个电站发生过小波动不稳定问题，因而推导出了托马稳定断面。我们也可以把安全系数降为1.1，这样气垫式调压室面积可以不用太大。在寻找气垫室的位置时可以方便一些，漏气量可以少一些。