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摘要：以天山胜利隧道500余m深的通风竖井混凝土施工经验为基础，讨论了抽水蓄能电站超深竖井混凝土施工的主要特点和较为可行的浇筑方案。
关键词：吊灌入仓、溜管入仓、施工支洞
一、重庆武隆银盘抽蓄电站可研审查引发的思考
（一）可研阶段银盘抽蓄电站竖井与斜井的比较情况
在可研设计阶段，银盘抽蓄电站装机容量为4x30万KW，额定水头508m，单机额定流量68.3m³/s，多年平均发电量14.77亿KWh，距高比约5.5。地下厂房采用中部偏尾部式布置，引水洞（D=6m）采用两机一洞布置。引水洞岩性以白云岩为主，其产状为30°~40°NW40°~50°，Ⅲ类和Ⅳ类围岩占比分别为70%和30%。设计对一级竖井和两级斜井进行比较后的结论为：
1.一级竖井和两级斜井对应的水道长度分别为2.844km和2.582km，前者比后者长0.26km。见图1。
2.一级竖井施工需要在上平段和下平段各布置一条施工支洞，混凝土入仓由竖井顶部的卷扬机配吊罐完成。两级斜井施工除了在上平段和下平段各布置一条施工支洞外，还需在中平段再布置一条长度为1.4km的施工支洞。前者施工支洞的总长度比后者短1.4km。
3.一级竖井和两级斜井对应的水道投资（含施工支洞）分别为3.9亿元和4.7亿元，前者比后者少0.8亿元。
4.由于两级斜井的洞轴线与岩层的倾向基本平行，隧洞开挖期顶拱的稳定问题比较突出，经综合考虑施工安全和投资因素，设计推荐采用一级竖井布置方案。
图1 引水隧洞一级竖井与两级斜井比较图
（二）银盘抽蓄电站选用一级竖井存在的主要争议
2024年9月下旬，在银盘抽蓄电站可研审查期间，对一级超深竖井主要存在以下争议：
1.可研报告对一级超深竖井所列的临建投资估计不足，需要细化后补充。
2.一级竖井和两级斜井对应水头损失和电量损失略有差别，需要增补该方面的比较内容。经初步复核，对于图1所示的一级竖井和两级斜井，前者的水头损失比后者大约0.51m，每年相对损失发电量约148.2万kWh，相对增加抽水电量约198.3万kWh。
3.考虑到500m级的超深竖井混凝土施工在水电行业还缺乏成熟经验，下阶段应进一步研究500m级超深竖井混凝土浇筑及钢管安装施工保障措施。
二、对抽水蓄能电站500级超深竖井混凝土浇筑方案的进一步探讨
（一）交通行业在超深竖井混凝土浇筑方面的经验
乌（鲁木齐）尉（犁）高速公路天山胜利隧道全长22.1km，是目前全世界在建的最长高速公路双线隧道。隧道在地表共设4处永久通风竖井。其中，1-1号竖井的地表高程为3421m，衬砌后直径9.5m，深度573.5m，混凝土衬砌量6732.35m³。1-1号竖井从2020年10月开始开挖到2022年9月完成混凝土浇筑共历时两年。竖井混凝土浇筑采用吊罐入仓配滑模的施工工艺。混凝土吊灌由地面卷扬机控制。卷扬机塔架总高度27.03m，基础边长17.55m，总重97.56t，见图2。
图2 天山胜利隧道1号通风竖井地面施工布置（左）和卷扬机塔架（右）
（二）抽水蓄能电站超深竖井混凝土采用吊罐入仓技术分析
1.抽水蓄能电站超深竖井混凝土的施工特点
与上述交通行业的超深通风竖井相比，抽水蓄能电站的超深竖井混凝土施工共有3个特点：
（1）卷扬机的布置难度大。从图2可以看出，起重量30t、起吊高度500余m的卷扬机占用的地下空间较大。在地下竖井顶部布置该设施需要增加较大的临建投资。
（2）除了混凝土浇筑外，还有平行施工的钢衬安装、灌浆等。其施工程序远比交通行业的通风竖井复杂。
（3）对于无钢衬的竖井，混凝土表面的平整度控制要求比较高。
2.对抽水蓄能电站超深竖井混凝土浇筑采用吊罐入仓方案的基本讨论
（1）图2所示的地面卷扬机塔架结构不适合在洞内布置,但卷扬机安装平台以下的空间高度至少需要10m左右。布置卷扬机所需的空间可采用扩挖形成，也可结合上平段的施工通道，再布置一条较短的爬坡式施工支洞。该施工支洞底板与竖井之间用直径1m的垂直通道连接。供卷扬机使用的临时空间需要在后期用混凝土回填，并进行灌浆。
（2）在竖井顶部需设置活动式平台，用于安放吊罐、钢衬等。
（3）为保证混凝土吊罐、钢衬等在超深竖井内安全就位，可在井壁上设置滑轨，解决调运过程中的水平摆动问题。
（4）6m³吊罐的入仓能力不宜低于5罐/h。
（三）抽水蓄能电站超深竖井混凝土浇筑的其它可行方案
对于厂房地勘平硐比厂顶高约100m左右，且地勘平硐后期需要扩挖成通风洞的项目，若竖井的地质条件良好，不需要设置钢衬，则混凝土浇筑可对分段溜管入仓与吊罐入仓两种方式进行方案比较。其中，分段溜管入仓方案的施工程序是：
1.将厂房地勘平硐扩挖成通风洞后，再爬坡顺延到竖井位置，形成竖井中下部施工支洞。
2.竖井中下部混凝土浇筑经通风洞顺延形成的施工支洞完成水平运输，再用溜管入仓。中上部混凝土则通过上平段施工支洞完成水平运输，再用溜管入仓。
3.竖井灌浆结束后，完成施工支洞封堵段施工。
三、结论与展望
1.500m级超深竖井和斜井是抽水蓄能电站施工难度最大、安全风险最高的建筑物之一。前者适用于空间布置条件受限或地质条件制约的项目，后者除了前者的限制条件外，可选择的余地相对较大。
2.目前，500m级超深竖井和斜井的开挖技术已非常成熟，300m高差左右的混凝土溜管输送工艺也已成熟。天山胜利隧道通风竖井混凝土衬砌采用吊罐入仓工艺为抽水蓄能电站500级超深竖井混凝土施工提供了可借鉴的宝贵经验。
3.500m级超深竖井的混凝土浇筑方案，需结合项目特点，统筹施工通道、混凝土配合比、钢衬安装等因素，对顶部吊罐入仓和分段溜管入仓两种方案进行技术经济比较后才能确定。目前正在开挖期的贵阳抽蓄、浙江松阳抽蓄等超深竖井将为水电行业探索出更为丰富的混凝土施工经验。
