Torpa水电站是挪威惟一的一个事先设计了水幕的气垫室电站,它的地质地形条件都不太理想。地质上是变质的黏土岩比较软弱,并且有一系列的断层构造带,如图3所示。地形上覆盖厚度并不大,只是仅仅达到了覆盖准则厚度的要求,岩石的平均固有透水率仅为3×10-15m2,即相当于渗透系数K=0.3×10-7m/s,是挪威10个气垫式调压室中较小的一个,见表2所示,调压室做成口字形,总容积为12000m3,上部气体容积为10000m3。断面形状为狭高的城门洞形,宽9.5m,高12~13m,先开挖上部7m高的导洞。当透水率大于10-14m2时 (相当于1Lu),先做水泥灌浆。在气垫室上部10m布置了水幕廊道,廊道中布置36个直径为64mm,孔深为40~70m的水幕孔,形成伞形,覆盖住气垫室。用竖井通向廊道,水幕中的水压力大于气垫室中气压0.5MPa,如图4所示。
图2 实际形成水幕
图3 Torpa水电站气垫室附近地质图 (单位:m)
气垫式投入运行后,若水幕不投入运行,漏气量将达400Nm3/h,显然比较大,空压机负荷会很大,一旦水幕投入运行,漏气量立刻减少到0。效果非常好。
总结Torpa电站气垫室的经验,虽然它的地形地质条件并不优越,但在设计中有几条经验值得借鉴。
(1)气垫室做成“口”字形,缩小了范围,比做成“一字”形的透气面积要小。
(2)气垫室的水幕做在中心,没有做在气垫室的顶上,气垫室外围岩只受到一次开挖过程的破坏,而不是受到二次的震动破坏(挖气垫室一次,挖水幕室又一次)。
(3)挖气垫室顶部遇到岩石透水率大于1Lu,已做了水泥灌浆。(www.xing528.com)
(4)水幕孔比较深,钻孔深至40~70m,充分覆盖了气垫室,使气体不易漏出去。
总之,从以上几个例子可以充分说明,在岩石很好的条件下,不做水幕就能不漏气,是最佳的选择。
在岩石不太好的情况下,如果能查清漏水通道,进行灌浆,尤其是化学灌浆,也能大幅度地减少漏气,可以正常地运行。
在岩石条件很不好的情况下,合理布置气垫室,合理布置水幕,合理地进行堵塞段施工可以藉水幕达到闭气的要求,同样可以做到正常运行。
在上述都无法做到的情况下,用加大空压机容量,加大水泵容量,加高水泵压力来勉强维持水幕气垫室的运行是不得已的措施。
图4 托帕水电站气垫室及水幕
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