◎ 高鑫 新疆水利水电勘测设计研究院

1.工程概况

某水电站工程水库的正常蓄水位为2000m，设计洪水位为2000m、校核洪水位为2003.5m；水电站的装机容量为5×300MW，水电站多年发电量均值为51.5×108kWh。防洪建筑中右岸的水平旋转内消能泄洪洞是通过原有导流洞建筑改造而成，由进水口、竖井、旋转内消能段、水垫塘段以及退水洞段所构成。其中旋转内消能段设计水头为110m，在工程的校核水位条件下的泄洪流量可达到1060m3/s；此段总长度为50m，建筑的断面呈现为圆形，直径为10.5m，原导流洞结构断面为长方形，尺寸为15m（h）×12m（w）。水垫塘段与旋转内消能段连接部位断面为圆渐变方形的形式，水垫塘段的长度为50m，由前段套衬厚度为0.5m的钢筋混凝土改造，结构的断面为长方形，尺寸14m（h）×11m（w）。水垫塘段后部经过收缩后与导流洞相连接，而导流洞则被作为退水洞。

2.高外水压力对水工隧道的影响因素

2.1 渗透系数分析

本工程中引水隧洞的渗透系数只考虑固结灌浆圈与衬砌，其中衬砌的内径为3.5m，外径为4.5m；固结灌浆圈的厚度为6m。将外水水头假设为150m，衬砌的外水计算公式可以表示为：

式中：p—表示衬砌外水压力数值；γW—表示水容重；H—表示外水的水头；r0—表示衬砌的内径尺寸；r1—表示衬砌的外径尺寸；rg—表示固结灌浆圈外径尺寸。

在保持围岩及固结灌浆圈渗透系数不发生变化的情况下，衬砌上的外水压力将与衬砌渗透系数呈现反比的关系；衬砌的渗透系数不断增加的情况下，外水压力的减小变化情况也会增加；在衬砌的渗透系数不发生变化的情况下，固结灌浆圈以及围岩的渗透系数将呈现增长趋势，并且其作用在衬砌的外水压力也将增加。……