抽水蓄能電站施工關(guān)鍵技術(shù)探究

文/趙克華，湖南炳嘉建設(shè)工程有限公司

引言

在電力行業(yè)，抽水蓄能電站是一種新興的電站，它起步較晚，但功能先進(jìn)，在節(jié)約電能、調(diào)節(jié)高峰評(píng)估估電能差以及閉合等方面都有突出作用。這種蓄能電站的組成部分主要有上下水庫(kù)、地下廠房、引水結(jié)構(gòu)等，與傳統(tǒng)電站相比，抽水蓄能電站工作內(nèi)容復(fù)雜，包括防滲漏、地下開挖等，其施工過程中具有一系列關(guān)鍵點(diǎn)。

1 工程概況

該工程位于湖南東部，靠近長(zhǎng)沙、株洲和湘潭等城市，地理位置優(yōu)越。該蓄電站規(guī)劃總裝機(jī)容量為1200MW,計(jì)劃建成后每年可發(fā)電約16億千瓦時(shí)，投資總金額為31億元。

工程中，上水庫(kù)面積為1.12平方千米，蓄水位為400米，庫(kù)容為1146萬(wàn)平方千米；下水庫(kù)面積為11.2平方千米，蓄水位為103.7米，庫(kù)容為959萬(wàn)平方米。

2 防滲漏施工技術(shù)

該工程的上水庫(kù)工程為新建，下水庫(kù)大部分則是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和擴(kuò)建，一小部分為新建。

在整個(gè)工程中，防滲透技術(shù)至關(guān)重要，它關(guān)系到整個(gè)工程質(zhì)量。在選址時(shí)，為了使水量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，上水庫(kù)建立在峰頂處，在地勢(shì)較平緩的山谷建造。由于海拔較高，上水庫(kù)基本無(wú)河流補(bǔ)給水源，所以上水庫(kù)的防滲漏工程極其重要，要把滲漏比例控制在極小的范圍內(nèi)。需要引起重視的是，頂峰處地質(zhì)條件復(fù)雜，防滲漏工作做好，不但能提高電站效率，還能保障安全。

2.1 新建水庫(kù)防滲漏工程

總體來(lái)說(shuō)，水庫(kù)防滲漏工程有以下幾種:全庫(kù)防漏、補(bǔ)分防漏以及不設(shè)防漏。個(gè)體防漏指的是全部防漏結(jié)構(gòu)都統(tǒng)一防漏方式，整體防漏則是根據(jù)不同部位的特性選擇不同防漏方式。

2.2 水庫(kù)底部土壤鋪墊技術(shù)

該水庫(kù)采用的是土壤墊底、混凝土圍欄和瀝青壩結(jié)合的方式，由于水庫(kù)底部土壤的特殊特性，技術(shù)人員創(chuàng)造性的提出了對(duì)水庫(kù)底部土壤覆蓋實(shí)行分期施工的方法，既推動(dòng)了工程進(jìn)度，又保證了質(zhì)量達(dá)到較高水準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

2.3 瀝青混凝土施工技術(shù)

瀝青混凝土具有一系列優(yōu)點(diǎn)，比如密度較大，可塑性強(qiáng)，維修方便等，然而它需要高質(zhì)量的瀝青做保證，并且施工條件多變，價(jià)格較高。瀝青混凝土面板分為復(fù)式和簡(jiǎn)式，其中復(fù)式是由閉合層、防漏層、導(dǎo)水排水層和底部防滲層等構(gòu)成，而簡(jiǎn)式則包括內(nèi)部層、外流層和全平膠層。復(fù)式斷面的構(gòu)造復(fù)雜，施工情況多變，成本也較高。從瀝青混凝土的配合比例來(lái)看，通常情況下閉合層選用的瀝青為石油瀝青，其他結(jié)構(gòu)采用的則是普通瀝青，要經(jīng)過多次試驗(yàn)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)反復(fù)對(duì)比，確立最佳配比方案。從施工工藝方面來(lái)看，當(dāng)瀝青溫度達(dá)到一百攝氏度及以上時(shí)，其可塑性可充分發(fā)揮。從機(jī)械方面來(lái)看，瀝青的運(yùn)輸、調(diào)和、涂抹以及定型都應(yīng)該采用專業(yè)化設(shè)備。

2.4 陡坡混凝土施工技術(shù)

在水庫(kù)防滲漏方面，常用的材料是鋼筋混凝土，因?yàn)樗茌^好貼合陡坡，目前施工水準(zhǔn)已經(jīng)相當(dāng)高，施工較順利，性能突出。鋼筋混凝土主要用于上游壩頂和庫(kù)邊護(hù)欄。鋼筋混凝土運(yùn)用于多種無(wú)軌技術(shù)，這種無(wú)軌技術(shù)在我國(guó)發(fā)展已經(jīng)取得一定成就。

受地形地勢(shì)影響，水庫(kù)邊緣陡坡的坡度較大，應(yīng)該利用有軌技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)混凝土托力過大的問題。然而，一個(gè)水庫(kù)是有多個(gè)坡面的，在坡面交接處，有軌技術(shù)并不適用，因此只能采用無(wú)軌技術(shù)，無(wú)軌技術(shù)的缺點(diǎn)是瀝青的托力較大，安全系數(shù)不高。

在對(duì)無(wú)軌技術(shù)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總結(jié)能得出結(jié)論，混凝土剛開始澆灌時(shí)，托力甚至比澆灌后期都要大。所以當(dāng)滑模固定后，要在滑模兩側(cè)設(shè)置錨桿以固定滑模，也可以在滑模上固定一定數(shù)目的鋼筋再開始施工。與此同時(shí)，要做好試驗(yàn)工作，要對(duì)混凝土取樣，為了證明滑模達(dá)到開工標(biāo)準(zhǔn)，要在混凝土澆灌大半后，用手指按壓，確定其是否開始凝結(jié)，當(dāng)頂部凝結(jié)后，說(shuō)明底部也已經(jīng)凝結(jié)，這樣混凝土的托力會(huì)大幅減小，要去除起固定作用的錨桿或者去掉配重的鋼筋。

綜上所述，水庫(kù)坡面的無(wú)軌技術(shù)工程，為了固定滑模，減小卷?yè)P(yáng)機(jī)的作用力，要記住以下幾點(diǎn):第一，工程開始前要固定滑模，也可以用鋼筋增加滑模重量；第二，澆筑混凝土后用手指判斷是否開始凝結(jié)；第三，確認(rèn)凝結(jié)后去除固定錨桿，或者去掉鋼筋配重；第四，施工過程中控制滑模速度平穩(wěn)。

2.5 長(zhǎng)坡坡庫(kù)底層墊料施工技術(shù)

水庫(kù)庫(kù)底墊料是防漏層和壩體中間的過渡層，對(duì)防漏層起輔助作用。

2.5.1 施工特點(diǎn)

對(duì)于水庫(kù)庫(kù)底墊層施工來(lái)說(shuō)，要先把水庫(kù)岸底挖出，然后用墊料鋪墊。與其他部位相比，長(zhǎng)坡陡岸的施工對(duì)技術(shù)要求高，施工難度也較高。長(zhǎng)坡陡岸由于其特殊性，不能利用車運(yùn)輸物料，導(dǎo)致工程進(jìn)度緩慢，效率不高，庫(kù)底不平整之處還容易發(fā)生事故。

2.5.2 工程技術(shù)措施

第一，布料問題，有兩種方法，第一種方法是利用牽引機(jī)和平鋪機(jī)，施工全過程都能嚴(yán)格把關(guān)，但所需成本較高，第二種方法是利用牽引力加布料車，施工人員負(fù)責(zé)剩余任務(wù)。

第二，加水問題。通常情況下是在布料之前對(duì)墊層料灑一定的水，平鋪后進(jìn)行二次灑水，灑水量根據(jù)實(shí)際情況決定，水庫(kù)坡面部位的灑水是由水管引水自上而下進(jìn)行灑水。

第三，碾壓。采用牽引機(jī)和碾車，要在水庫(kù)各連接處用液壓板固定。針對(duì)不平整部位，碾步要控制邊緣，避免漏壓。

3 地下工程施工技術(shù)

3.1 地下洞室群施工技術(shù)

地下洞室群是一個(gè)繁瑣且復(fù)雜的項(xiàng)目，各洞室深居地下，地下環(huán)境復(fù)雜和惡劣，各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，有一定的危險(xiǎn)性，所以，地下洞室的施工要先對(duì)地下情況進(jìn)行充分了解，確定無(wú)危險(xiǎn)的情況下，再進(jìn)行施工，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，提高施工效率和質(zhì)量。在工作過程中，還要注意地下的通風(fēng)情況。

3.2 長(zhǎng)斜井施工技術(shù)

在抽水蓄能電站中，斜長(zhǎng)井是重要部分之一，因?yàn)槌樗钅茈娬舅^較高的原因，相應(yīng)的斜井也比較長(zhǎng)，施工難度較普通水電工程偏大。

3.2.1 導(dǎo)井開挖技術(shù)

斜井和豎井的開挖有全挖和側(cè)挖兩種方法，一般面積較大時(shí)采用全挖法，面積較小時(shí)采用側(cè)挖法。

斜井導(dǎo)井的開挖有三種施工方案。第一種指的是正導(dǎo)井和反導(dǎo)井同時(shí)開挖；第二種是反井反向開挖；第三種是各種開挖方案的融合。

3.2.2 擴(kuò)挖和支護(hù)技術(shù)

斜井開挖是在鋼平臺(tái)進(jìn)行的，該作業(yè)平臺(tái)車由四層組成，能滿足同時(shí)擴(kuò)挖和噴錨，也有利于打孔。

3.2.3 斜井混凝土施工技術(shù)

一般情況下，斜井混凝土是自下而上的，其中模板問題是核心也是難點(diǎn)，三種模板中有兩種是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的，一種是引進(jìn)西方的。

3.2.4 斜井鋼襯施工技術(shù)

以往經(jīng)驗(yàn)顯示，鋼混在六百米左右時(shí)，安全系數(shù)最低。鋼襯放置和拼接以及填土是施工關(guān)鍵步驟，為了使鋼筋順利入井，卷?yè)P(yáng)機(jī)正常運(yùn)行，要在上彎段開挖，當(dāng)鋼襯移動(dòng)到合適位置時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)緩慢下降。因?yàn)殇撘r和斜井空隙狹小，所以采用單面焊接技術(shù)。

3.3 地下廠房施工技術(shù)

抽水蓄能電站具有地下廠房結(jié)構(gòu)復(fù)雜，邊墻較高，洞室較多等特點(diǎn)。廠房因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以采用多種開挖方式結(jié)合的方法。廠房的第一層采用主線開挖，兩側(cè)輔挖的方式進(jìn)行，

而第二層和第三層廠房的開挖，采用先鉆孔，后爆破的方式進(jìn)行，通常情況下為了保證巖臺(tái)成型，要采用特殊爆破法。

3.4 巖壁梁施工技術(shù)

巖壁梁施工技術(shù)是廠房開挖的一部分，它也是廠房建筑之一，它的開挖之前，要留出預(yù)留層，從中部開挖，開挖前還要設(shè)置預(yù)裂孔，以保證保護(hù)層不受干擾。值得注意的是，雖然巖壁梁的混凝土施工較常見，但模板不能反復(fù)使用，模板投入資金大。為了避免混凝土溫度升高過快，要在混凝土內(nèi)埋入水管降溫。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)抽水蓄能電站起步較晚，但發(fā)展迅猛，工程技術(shù)飛速提高，工程質(zhì)量也有了很大提高，這有力促進(jìn)了我國(guó)水電行業(yè)發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供穩(wěn)定動(dòng)力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅紹基.劉學(xué)山.抽水蓄能電站地下工程關(guān)鍵技術(shù)探究.水電與抽水蓄能，2016，2（5）:1-6.

[2]郭冬梅.抽水蓄能電站地下工程關(guān)鍵技術(shù)探究.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（14）.

[3]張利榮.大型抽水蓄能電站施工關(guān)鍵技術(shù)綜述.水能與抽水蓄能，2016，2（3）:49-59.