小型水電站引水系統(tǒng)的施工技術

◎ 朱國權　清遠市水利水電建筑工程有限公司

小型水電站引水系統(tǒng)的施工技術

◎ 朱國權清遠市水利水電建筑工程有限公司

在小型水電站中，引水系統(tǒng)大多采用隧洞形式，目的在于盡可能的減少工程建設對周圍耕地的占用。論文針對小型水電站引水系統(tǒng)的施工技術進行研究，對壓力管道施工這一新工藝進行了重點介紹并結(jié)合具體案例對引水系統(tǒng)的進水口、引水隧洞、調(diào)壓井以及隧洞式壓力管道的施工技術進行了探討。

小型水電站引水系統(tǒng)施工

小型水電站的組成包括：攔河壩、引水渠道以及壓力管道等。近年來，隨著人們環(huán)境保護意識的不斷增強，小型水電工程中的引水系統(tǒng)大多采用隧洞形式而摒棄了渠道和明鋼管引水等，其主要目的在于盡可能的減少對環(huán)境的影響。發(fā)電引水系統(tǒng)的組成包括：進水口、引水隧洞、調(diào)壓井、隧洞式壓力管道等。下文對該工程的施工技術進行探討，其中包括混凝土泵以及滑模等施工技術。

1.引水渠道施工

在電站的傍山渠道中很多都存在漏水和塌方等病害，維護加固起來十分困難。當前，針對渠道預防加固的方法很多，其中澆筑混凝土防滲是有效方法之一。對于土質(zhì)渠道的施工應該做好充分的內(nèi)水壓力排放工作，在渠頂設置相應的混凝土蓋板，將雨水擋在混凝土與土堤的外面，可有效防止內(nèi)水壓力將混凝土層頂破。一般情況下，小型水電站的傍山渠道線路都較長，所處的地質(zhì)環(huán)境也較為復雜，很可能出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象。當出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象時渠道將會被堵塞，水會溢滿出來造成渠道的塌方，從而出現(xiàn)大面積的沖刷。對此在施工過程中應建立溢流側(cè)堰。在渠道經(jīng)過山溝時應該采用暗涵形式，將砂石和枯枝敗葉送出渠道外。

2.壓力管道安裝

針對電站壓力前池地處地勢陡峭的情況，在管道施工中如果采用鋼尺進行距離的測定，采用水平儀進行高程控制，盡管高程控制精度很高，但地形等因素會影響到距離測量的精度。對此，在安裝壓力管道之前，先不預砌支墩。在進行水泥管安裝時，應該采用方木支墊，在結(jié)束安裝之后再進行支墩以及鎮(zhèn)墩施工。在開挖和砌筑管床、澆筑支墩的過程中都應該進行施工放樣。將管線的彎點坐標找出，通過經(jīng)偉儀角度控制進行施工放樣。將固定樁打在管線的彎點處，對樁頂進行高程測量并安裝經(jīng)緯儀。對好中線后通過設計角度對壓力前池前墻進行照準，同時將水平線繪畫于前墻；之后固定好經(jīng)緯儀，根據(jù)相應坐標對設計圖紙與地形的準確度進行校核。在管線兩側(cè)進行打樁和拉線操作，在拉線過程中應該注意線應與管軸線相垂直。同時該線的水平與高度應該由經(jīng)緯儀的中絲進行控制。在支墩放樣過程中，應該從打樁拉線的高程往下進行放樣，保證管床的準確性以及完整性。

圖1　行車草圖

在壓力管道的安裝中，由人工進行抬運采用行車吊裝壓力管道的方法進行施工，具體步驟包括：1）管床的砌筑。按照標準的管床設計施工，分為：側(cè)墻兩個，踏步和支墩各兩個，橫斷面為：側(cè)墻-踏步-支墩-踏步-側(cè)墻。2）行車的制作。采用鋼管制作行車，并采用桁架式的結(jié)構形式，如圖1所示。將兩個具有足夠起吊能力的葫蘆安裝在行車上。3）安裝卷揚機。當安裝好斜坡第一節(jié)壓力管之后，即可開始進行鎮(zhèn)墩的澆筑；待鎮(zhèn)墩的強度滿足要求后，將相應的卷揚機安裝于鎮(zhèn)墩上，同時將固定法輪安裝于壓力前池的進水室內(nèi)，行車和牽引鋼絲繩最后安裝。4）吊裝。當水泥管被運送至鎮(zhèn)墩上之后，采用行車將水泥管掉起，同時將卷揚機開啟，將水泥管送至預定位置，使用方木墊將其墊好；使用葫蘆將水泥管承插入到水泥管中。

表1　隧洞開挖爆破的參數(shù)表

表2　泵送混凝土配比表

3.工程案例分析

連南瑤族自治縣板洞一級水電站是一個以發(fā)電、防洪和灌溉為一本體的水利樞紐，水電站的總裝機容量為7200kW，水庫發(fā)電引水隧洞的全長為2665m，壓力管1742m其進水口采用的是豎井式結(jié)構；引水隧洞采用的是壓圓形洞；調(diào)壓井的結(jié)構為圓筒式調(diào)壓井；壓力管道的組成包括：斜洞、下平洞、上平洞段、岔管以及支管等。

3.1施工總體布置

工程共設置三個進洞點，分別為：進水口、施工支洞以及廠房下平洞。在布置隧洞時與實際地形相結(jié)合，同時要注意施工工期的要求。將兩臺6m3/min的空壓機安置于進水口工，其作用是進行水口邊坡石方、平洞以及閘門豎井等的開挖；將一臺10m3/min的空壓機安置于支洞工區(qū)，其作用是進行引水平洞和調(diào)壓井石方的開挖；將一臺6m3/min的空壓機安置于下平洞工區(qū)，進行下平洞和斜洞石方的開挖。生產(chǎn)和生活用水采用溪水以及山澗水作為生活用水；支洞明渠中的水作為工區(qū)生產(chǎn)用水。將一臺200kVA變壓器安裝于進水口附近，并配備相應的低壓總配電箱用于施工用電，從變壓器低壓端接線出來供生產(chǎn)生活使用。砂石料的篩分系統(tǒng)采用裝載機進行喂料進行加工?；炷恋陌韬拖到y(tǒng)采用一臺350的攪拌機、一臺混凝土60泵安置于進水口；一臺350攪拌機安置于支洞口并設置一間水泥庫房；一臺350攪拌機安置于下平洞出口，并設置堆放黃砂和骨料的位置等。

3.2隧洞開挖

在隧洞開挖通過預留光爆層二次爆破法進行掘進，施工中事先挖開直徑為2m爆破洞，預留50cm的光爆層，用于二次爆破成洞。在鉆孔和爆破中，使用YTP-24的氣腿風鉆配合金鉆頭濕式進行鑿巖，使用鍍鋅管導入并采用巖石粉狀炸藥進行爆破。爆破設置4只空孔，5只裝藥孔，各個孔之間的距離保持在7～10cm，孔的深度保證在2.5m。隧洞的開挖爆破參數(shù)如表1所示。

3.3隧洞及調(diào)壓井混凝土的襯砌

隧洞混凝土襯砌包括：平洞抹底混凝土的襯砌、進水平洞混凝土的襯砌以及閘門井混凝土的襯砌。在調(diào)壓井混凝土的襯砌中，對于高程在275m以下的井身段混凝土采用滑模工藝進行襯砌，高程在275m以上的采用吊罐進行混凝土的提升并采用人工立模進行澆筑。模板拼接采用標準鋼模板進行，豎向圍檁采用100槽鋼，同時與滑模平臺梁進行焊接，水平圍檁用角鋼三道，其與模板之間采用鋼筋焊接進行固定。施工中應注意起始塊混凝土施工、混凝土澆搗與模板滑升以及混凝土運輸?shù)取?/p>

3.4斜洞和下平洞混凝土的襯砌

下平洞和斜洞下彎段的襯砌采用鋼襯回填混凝土法施工。每12m鋼管段為一個澆筑單元，通過木模板將端部封住并采用鋼筋內(nèi)拉條進行固定。從模板口將混凝土泵管導入，用插入式振搗器進行鋼管下半部的振搗并利用混凝土泵將上半部結(jié)構擠壓密實。在此過程中，混凝土料的配比十分關鍵，表2給出了具體配比情況。

4.結(jié)語

通過結(jié)合工程實際對小型水電站引水系統(tǒng)的施工技術進行探討并重點對壓力管道施工工藝進行了分析，施工結(jié)束進行充水試驗并獲得一次性成功，說明其不但能夠有效提高管床施工放樣的精度，同時具有安全可靠的優(yōu)點。此次施工為保障電站建設進度和電站安全、穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。

［1］SL279—2002.水工隧洞設計規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社.2003.

［2］DL/T5017—2007.水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規(guī)范［S］.中國電力出版社.2007（第一版）.

［3］楊照明.張金承.周垂富.小斷面長距離引水隧洞的施工設計［J］.水利規(guī)劃與設計.2011（03）：55-57.

［4］李厚賢.功果橋水電站引水發(fā)電系統(tǒng)施工通道布置［S］.水利技術監(jiān)督.2010.（01）：55-57.

［5］JGJ55-2011，普通混凝土配合比設計規(guī)程［S］.北京：光明日報出版社.2011.