水電站調(diào)壓井設(shè)計優(yōu)化與主要施工技術(shù)研究

蔡澤東

（惠州市弘基水利工程有限公司 廣東惠州 516008）

水電站調(diào)壓井設(shè)計優(yōu)化與主要施工技術(shù)研究

蔡澤東

（惠州市弘基水利工程有限公司 廣東惠州 516008）

調(diào)壓井是用于水電站等地的機(jī)械設(shè)備，其主要作用在于調(diào)節(jié)水壓。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國水電工程的規(guī)模也在日漸增大，人們對于水電工程的質(zhì)量也有了更高的要求。在現(xiàn)實生活中調(diào)壓井工程對水電工程的建設(shè)有著重大影響，基于此，本文對水電站調(diào)壓井設(shè)計優(yōu)化與施工技術(shù)進(jìn)行研究。

水電站；調(diào)壓井；設(shè)計優(yōu)化

水力發(fā)電作為我國重要的電力生產(chǎn)來源，有著很大的優(yōu)勢。①能源資源較豐富而且是可再生資源。②開發(fā)技術(shù)較成熟且可開發(fā)的裝機(jī)容量也比較大?，F(xiàn)階段我國的一些水電工程由于受到地形及水力條件等因素的影響需要采取引水式的開發(fā)方式，所以，一些大型的調(diào)壓井工程就會不可避免的介入，而且調(diào)壓井工程的質(zhì)量會嚴(yán)重影響整個水電工程建設(shè)的總體進(jìn)度。因此，對于調(diào)壓井工程的優(yōu)化設(shè)計以及施工技術(shù)我們應(yīng)該要做更深層次的研究。

1 水電站調(diào)壓井的作用和工作原理

如果水電站的引水道比較長時，就可以在壓力管道和隧道的交界處設(shè)置一個調(diào)壓室。調(diào)壓室主要有三種形式，它們分別是調(diào)壓塔、調(diào)壓井以及它們兩者混合組成的結(jié)構(gòu)。調(diào)壓塔主要就是在地面建立的塔式結(jié)構(gòu)，調(diào)壓井就是在山體中挖出來的井式結(jié)構(gòu)。如果機(jī)組運(yùn)行的過程中突然出現(xiàn)甩負(fù)荷關(guān)閉導(dǎo)葉的情況，就會很容易損壞發(fā)電設(shè)備，因為水流的慣性作用會產(chǎn)生很強(qiáng)的水錘效應(yīng)，如果沒有調(diào)壓井，水錘就會損壞導(dǎo)水葉以及其它的過流部件。調(diào)井壓的設(shè)置可以有效地緩和水擊的壓強(qiáng)，也可以縮短管道的長度，給水錘提供一個可以釋放的通道，這樣就能改善機(jī)組的運(yùn)行條件[1]。

一般調(diào)壓室它的容積比較大，它能將水電站因為負(fù)荷變化而引發(fā)的有壓系統(tǒng)非恒定流現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為不同性質(zhì)但是又緊密聯(lián)系的兩個部分：①壓力管道的水擊現(xiàn)象；②水庫到引水道再到調(diào)壓室之間的水流波動現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象的本質(zhì)有很大的差別。管道水擊現(xiàn)象就是指水擊波的傳播，它的變化是非?？斓?，一般會在很短時間內(nèi)迅速消失，而調(diào)壓室的水位波動通常都持續(xù)幾百秒甚至更長的時間，它主要是由于水體的往復(fù)運(yùn)動而引起的，特點就是變化慢且振幅小。

當(dāng)電站丟棄全部負(fù)荷之后的短時間里，水輪機(jī)的流量會變成零，壓力管道中就會有水擊的現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)水流經(jīng)過很短的時間后就會停止流動，這時候因為慣性作用引水道中的水流就會流向調(diào)壓室，使得調(diào)壓室水位變高，引水道兩端的水位減小，所以，流速就會逐漸的減小。當(dāng)調(diào)壓室的水位到達(dá)庫水位的時候，引水道兩邊的水位差就變成了零，但之中的水流還是會因為慣性向調(diào)壓室中流，這時調(diào)壓室的水位在引水道流速為零之前會不斷地升高，一直達(dá)到最高點。這主要是因為調(diào)壓室水位比庫水位要高，水流直接流入水庫，引水道的末端又有新的水位差形成，這樣就形成了相反的流動，使調(diào)壓室的水位逐漸降低[2]。

2 水電站調(diào)壓井的施工技術(shù)

水電站調(diào)壓井施工之前應(yīng)該在其中央的位置打檢查鉆孔，這樣做的原因是可以提前了解到調(diào)壓井穿過的巖層以及表土的性質(zhì)、構(gòu)造以及涌水量等因素的信息，不僅如此它還有利于改善調(diào)壓井的通風(fēng)條件，可以作為輸水管道以及升降鋼絲等的通道，還能當(dāng)掏槽的空心眼，這樣有利于提高爆破的效率。水電站調(diào)壓井的施工有幾個主要的方面。它們分別是表土施工、鉆孔施工、反井施工、擴(kuò)井以及砌壁。

表土施工首先就是要了解到表土層的巖性，可以使用取樣鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，之后再用十字標(biāo)樁法標(biāo)出調(diào)壓井的中心，這個中心一定要是很精確的，之后就可以做掘進(jìn)工作了。隨后對混凝土井頸壁進(jìn)行澆注，澆注的時候要注意是從下往上的，最后再挖一個防水溝，這個防護(hù)溝必須要在地表沿井筒的周圍而且還要是環(huán)形的。鉆孔施工就是用鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)去的長度大概在7m左右，然后開始下套管，套管的長度跟型號根據(jù)工程來定，最后用鋼砂鉆頭換徑一直到終孔，孔深也是根據(jù)工程來定，在鉆進(jìn)的過程中一定要注意不能讓鉆孔偏斜，而且在此過程中要及時的編錄巖心。反井掘進(jìn)的反井?dāng)嗝嬉O(shè)計成長方形，它的尺寸就根據(jù)相關(guān)規(guī)格來界定。在擴(kuò)井的時候工作人員一定要注意自身的安全，一般擴(kuò)井工作都是從上到下進(jìn)行的，先用卷揚(yáng)機(jī)懸著吊起吊盤，然后再把它下降到工作面進(jìn)行轉(zhuǎn)眼、裝藥以及爆破，這個操作最好要一次成型。調(diào)壓井可以使用的年限很長，砌壁就是根據(jù)工程的地質(zhì)條件、巖性以及水文地質(zhì)來采用不同的材料和不同的施工方法。關(guān)于調(diào)壓井系統(tǒng)施工程序如圖1所示。

圖1 調(diào)壓井系統(tǒng)施工程序

3 水電站調(diào)壓井的工程質(zhì)量的要求

3.1 對反井鉆機(jī)成孔質(zhì)量的要求

水電站調(diào)壓井工程一般都是很復(fù)雜的，它包含的程序也比較多，在水電站調(diào)壓井工程的每個環(huán)節(jié)中都有著不一樣的要求。在開泵鉆孔前一定要做一個空載壓力試驗，要保證泵壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)；在最開始的時候要采用開孔扶正器幫助矯正；要合理有效的布置鉆具，選好合適的鉆速與鉆壓；對于主鉆機(jī)架的安裝要要保證其精度；當(dāng)出現(xiàn)卡鉆或是塌穴等現(xiàn)象的時候要采用深孔灌漿法或是泥漿固壁法來應(yīng)對；在空洞的開孔與終孔周圍3～ 5cm之間應(yīng)該采用低壓鉆進(jìn)，這樣可以防止鉆桿內(nèi)絲以及刀具等

的損壞。

3.2 對開挖質(zhì)量的要求

在布控測量各施工控制點的時候一定要注意控制點的精度；在爆破的時候，爆破的參數(shù)必須要結(jié)合實際情況來確定；對于一些地質(zhì)條件不好的地段，要加強(qiáng)支護(hù)的質(zhì)量；要根據(jù)相關(guān)的方針與規(guī)定來建設(shè)調(diào)壓井的穹頂。

3.3 對支護(hù)質(zhì)量的要求

一般孔位偏差要小于100mm，孔向偏差不能超過2%，孔深偏差要大于或是等于50mm；安裝好錨桿注漿滯后要靜置3d；在進(jìn)行噴射混凝土之前一定要把被噴射面清理干凈，這樣有利于混凝土的粘結(jié)，而且在噴射的過程中，每一個環(huán)節(jié)都應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的要求來進(jìn)行，保障風(fēng)壓的正常穩(wěn)定以及供料的充足。

3.4 對于施工監(jiān)測的要求

在調(diào)壓井工程建設(shè)的過程中一定要注意對施工的監(jiān)測，可以多埋設(shè)一點錨桿應(yīng)力計和多點位移計在調(diào)壓井?dāng)嗝婀潭ǖ奈恢?，一般可以從檢測計量儀上看出施工過程的問題，而后再根據(jù)這些問題制定出相應(yīng)的應(yīng)對措施[3]。

4 結(jié)束語

綜上所訴，水電工程對于我國的發(fā)展有著十分重要的意義，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，日常生活中人們對于水電工程的質(zhì)量也有了更高的要求?，F(xiàn)階段我國很多的水電工程都需要融入大型的調(diào)壓井工程，調(diào)壓井工程的建設(shè)質(zhì)量直接影響著整個水電工程的進(jìn)度，所以我們還需要繼續(xù)完善調(diào)壓井工程的施工質(zhì)量與施工技術(shù)，希望在未來我國大型水電工程中的調(diào)壓井工程能引進(jìn)更先進(jìn)的施工技術(shù)，它的設(shè)計也能夠不斷的完善優(yōu)化。

[1]李兵.寶興水電站調(diào)壓井設(shè)計優(yōu)化與主要施工技術(shù)研究[D].西安理工大學(xué)，2007，09.

[2]江啟升.大內(nèi)徑調(diào)壓井結(jié)構(gòu)及洞室圍巖穩(wěn)定三維有限元分析[D].四川大學(xué)，2004，05.

[3]吳昊.水電站調(diào)壓井設(shè)計與施工技術(shù)研究[J].河南水利與南水北調(diào)，2013（07）：51～52.

TV732.51

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1673-0038（2015）46-0201-02

2015-10-28

蔡澤東（1993-），男，廣東惠州人，施工員，?？疲瑥氖滤┕す芾砉ぷ?。