中國儲能網(wǎng)訊：不久前，我國西南地區(qū)首座百萬千瓦級大型抽水蓄能電站——國網(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臺單機容量30萬千瓦的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量120萬千瓦，設計年發(fā)電量20.04億千瓦時，年抽水電量26.72億千瓦時，以一回500千伏線路接入重慶電網(wǎng)。該電站全部投運后，每年可節(jié)約標準煤15.23萬噸，減少二氧化碳排放39.87萬噸，對保障西南電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、促進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，歷時近9年全部完工，實現(xiàn)了在我國軟巖區(qū)建設大型抽水蓄能電站的重大突破。在軟巖區(qū)建設抽水蓄能電站有多難？建設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?shù)氐刭|(zhì)條件復雜，泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖多，且?guī)r層為水平結構。整體巖石強度低，遇水易軟化，開挖裸露后易風化崩解。
重慶屬亞熱帶季風性濕潤氣候，空氣濕潤、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，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一座工程開挖量大的抽水蓄能電站實為不易。國內(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者可借鑒的施工建設經(jīng)驗極少。該電站的建設可謂是“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、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房和地面開關站等部分組成，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行，建設者強化支護措施，使用1300余根長約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、下水庫進出水口高邊坡、溢洪道高邊坡等牢牢錨固住。在支護要求稍低的地方，建設者用3至9米長的錨桿插入巖體進行淺層支護，表面及時噴上混凝土，防止巖石裸露變形失穩(wěn)。淺層錨噴支護加上深層錨索支護形成了有效的支護體系，確保地下廠房及高邊坡的整體穩(wěn)定性。
同時，蟠龍抽水蓄能電站建設者加強核心技術攻關，聯(lián)合高校開展軟巖區(qū)大型地下洞室群變形機理及施工方法研究，構建三維分析模型，模擬地下廠房洞室群施工過程，通過數(shù)據(jù)仿真與對比分析評價地下洞室群圍巖穩(wěn)定性，確定最佳支護時機。模型仿真工作配合施工進度，每挖完一層，模型會及時調(diào)整，以驗證開挖支護設計成果能否滿足相應的受力需求，及時跟進支護措施。由此，蟠龍抽水蓄能電站形成了一套在軟巖區(qū)建設地下廠房的施工及支護方案，為國內(nèi)在軟巖區(qū)建設抽水蓄能電站提供了可借鑒的經(jīng)驗。
創(chuàng)新運用遙感遙測技術
讓復雜地質(zhì)條件下工程建設更精準
抽水蓄能電站的輸水系統(tǒng)深埋在山體中，對地下施工的安全性、精準性要求極高，其中引水系統(tǒng)對施工精準度的要求最高。蟠龍抽水蓄能電站引水系統(tǒng)設置三級斜井，最長斜井長261米。因地質(zhì)條件復雜，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直徑20多厘米的導孔用來定位，再用反井鉆從下往上反拉擴孔到直徑2米左右，形成導井，最后用鉆爆法將導井擴挖到需要的尺寸，至此斜井開挖完成。整個施工過程中，導孔打得精準是關鍵。
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斜儀。定向鉆前部安裝遙感隨鉆測斜儀，在打?qū)Э走^程中測量鉆進軌跡參數(shù)，并將參數(shù)實時上傳至地面的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。當鉆進軌跡參數(shù)超過設置的警戒值時，建設者可驅(qū)動螺桿鉆具來定向糾偏，并通過采取調(diào)整鉆機轉(zhuǎn)速、泥漿濃度和流速等措施來確保設備成功穿越各個巖層。在“遙感隨鉆測斜儀+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)標準。
在軟巖區(qū)建設大型抽水蓄能電站，地質(zhì)災害防治是重中之重。為做好建設期地質(zhì)災害監(jiān)測預防，蟠龍抽水蓄能電站在行業(yè)內(nèi)率先應用了地質(zhì)災害衛(wèi)星遙感監(jiān)測預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含20個北斗衛(wèi)星形變監(jiān)測站和13個圖片視頻監(jiān)測站，實時監(jiān)測生產(chǎn)生活營地、渣場、邊坡、場內(nèi)道路等重點區(qū)域的地質(zhì)變化情況，定時自動報送各點位監(jiān)測情況，形成該電站地質(zhì)災害一體化智能監(jiān)測預警體系。截至目前，該系統(tǒng)發(fā)布邊坡變形預警5次，相關隱患已及時消除。該系統(tǒng)為該電站地質(zhì)災害防治提供了技術支撐，提升了該電站安全管控能力。
（國網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站有限公司供圖）
