小型水電站引水系統(tǒng)施工技術(shù)研討

陳 聰，涂 胤

（1.江西省水利水電開發(fā)有限公司，江西 南昌 330096；2.中國安能集團第二工程局有限公司南昌分公司，江西 南昌 330100）

由于人們的環(huán)保意識逐漸增強，給小型水電工程部分工作帶來了一定影響。以往以渠道、明鋼管為主的引水系統(tǒng)設(shè)計會占用耕地且對環(huán)境造成一定程度的破壞，而隧洞形式遵循了綠色環(huán)保設(shè)計理念，能夠避免環(huán)境受到影響，故而成為了當前引水系統(tǒng)的主流設(shè)計形式。小型水電站引水系統(tǒng)由進水口、調(diào)壓井、壓力管道及引水隧洞等組成，下文逐一探討了相關(guān)組成部分的施工技術(shù)。

1 小型水電站引水系統(tǒng)設(shè)計

某小型水電站引水隧洞洞長總計1 682 m，主要作用為防洪、發(fā)電，供水和灌溉等功能。采用豎井式的進水口，圓形有壓的引水隧洞，隧洞開挖洞徑為4.0 m、縱坡i=0.01；采用上室高16.0 m的簡單圓筒式調(diào)壓井，開挖直徑7.0 m、襯后直徑6.0 m，調(diào)壓井高度總計69.1 m，豎井高53.1 m、開挖直徑4.4 m、襯后直徑3.4 m。

壓力管道包含上下平洞段、支管、岔管、斜洞[1]。上平洞段屬于引水隧道延伸地段，選擇鋼筋混凝土全斷面實施襯砌，開挖洞徑4.2 m、襯后斷面直徑3.2 m、襯后內(nèi)徑3.2 m、斜洞傾角45°。除首部鋼板內(nèi)襯段39.58 m之外，皆為鋼筋混凝土襯砌；下平洞總計長度為235.23 m，皆為鋼板內(nèi)襯，開挖洞涇3.6 m、襯后洞涇2.6 m，隧洞出口前選用2.2 m直徑鋼 筋；隧洞出口處的岔管，選擇“卜”形岔。

2 工程施工總體布置

在全面考察地形情況的基礎(chǔ)上，合理布置隧洞施工，以便保證施工的工期。

（1）施工供風。進水口工區(qū)安放兩臺空壓機（6 m·min-1），負責開挖進水口邊坡石方、平洞、閘門整井。支洞工區(qū)安放一臺空壓機（10 m·min-1），負責引水平洞和調(diào)壓井石方開挖。下平洞工區(qū)安放一臺空壓機（6 m·min-1），負責下平洞及斜洞石方開挖。

（2）施工用電。進水口、下平洞及支洞附近，各自裝置一臺變壓器（200 kVA），同時將變壓器附近作為低壓總配電箱的安置地點，各個生產(chǎn)生活用電與變壓器低壓端相連。

（3）砂石料系統(tǒng)。砂石料篩分系統(tǒng)安裝時，選擇攔河壩上游200 m作為安置點，砂石料加工中采用裝載機喂料，通過自制鋼筋網(wǎng)篩完成粗篩，過篩的半成品混合料經(jīng)過振動篩分機篩分后，篩分機上配有可供沖洗的兩臺水泵，按照設(shè)計要求對振動篩分后的骨料、黃砂進行分類堆放，后續(xù)向各個施工作業(yè)點運輸砂石料。

3 隧洞開挖

鉆孔、爆破期間，選用合金鉆頭、氣腿風鉆，實施濕式鑿巖，爆破時選擇巖石粉狀炸藥，且需在導(dǎo)入鍍鋅管后實施[2]。爆破設(shè)置裝藥孔5只、空孔4只，孔深2.5 m，相鄰孔之間間隔7 cm～10 cm。

4 引水渠道施工

由于電站傍山渠道內(nèi)發(fā)生漏水及塌方的可能性較高，此類災(zāi)害一旦出現(xiàn)就會導(dǎo)致維護及加固工作受到影響。通常情況下，小型水電站皆有傍山渠道路線，并且道路較長，并位于較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，發(fā)生滑坡的可能性極高。而當滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)時，就會造成渠道堵塞，此時水很快會溢滿隧道并引發(fā)渠道塌方，最終會導(dǎo)致大面積沖刷現(xiàn)象。為規(guī)避此類問題，施工過程中需要落實溢流側(cè)堰的建立，渠道經(jīng)過山溝時選擇暗涵形式，以便往渠道外輸送砂石及枯枝敗葉等。

5 壓力管道安裝

安裝壓力管道時，主要采取人工形式抬運，并選擇行車吊裝壓力管道。該過程中主要涉及以下幾個步驟：其一，管床砌筑。以標準管床設(shè)計為依據(jù)展開施工，各自包含兩個側(cè)墻、踏步及支墩，側(cè)墻-踏步-支墩-踏步-側(cè)墻為橫斷面。其二，制作行車。采用鋼管制作行車，結(jié)構(gòu)形式選擇桁架式。行車上安裝兩個起吊能力充足的滑輪。其三，安裝卷揚機。待完成斜坡第一節(jié)壓力管的裝置后，便可實施鎮(zhèn)墩澆筑。

6 各部位混凝土襯砌

6.1 隧洞混凝土襯砌

首先，襯砌平洞抹底混凝土。隧洞抹底混凝土作業(yè)期間，確保50 m為一個單元，通過人工徹底清洗地基，于斷面巖壁兩側(cè)繪制抹底高程線，間距5 m繪制一次。徹底排除巖石面積碴與積水，可進行混凝土開倉，由里至外澆筑混凝土，用插入式振搗器振搗混凝土，通過人工操作抹平。其次，實施水平洞混凝土襯砌。采用鋼模板進行水平洞全襯段立模，由里至外插入式振搗混凝土，施工順序依次為底板、邊墻、頂拱。圍繞方變圓結(jié)構(gòu)實施進水漸變段混凝土襯砌作業(yè)，采用木板加工制作模板，完成加工后運輸至現(xiàn)場直接拼裝即可。人工進料平倉澆筑，具體施工中需保持均勻上升的態(tài)勢實施模板兩側(cè)混凝土下料，以免模板出現(xiàn)位移的情況。最后，襯砌閘門井混凝土。分層分塊的實施閘門井混凝土襯砌，施工過程中總計11層，由下往上進行。采用U形卡扣連接標準鋼模模板，對稱固定鋼管圍檁。插入式振搗器振搗后，選擇人工的方式平倉，振搗應(yīng)在混凝土下料厚度達到40 cm時開始。

6.2 調(diào)壓井混凝土襯砌

在襯砌高度未超出275 m的井身段混凝土時，選擇滑模工藝；如果高度超出275 m，則選擇吊罐往上輸送混凝土，并以人工立模的方式展開澆筑。確定豎向圍檁為100槽鋼，水平圍檁為角鋼三道，選擇鋼筋通過滑模平臺焊接使其固定在模板上。實際施工中，需要對起始塊混凝土施工予以關(guān)注，且混凝土澆筑、混凝土運輸及模板滑升也要著重考慮。

6.3 斜洞和下平洞混凝土襯砌

將鋼襯回填混凝土用于襯砌下平洞，并以相同的方式方法襯砌斜洞下彎段，施工中將一個澆筑單元確定為12 m鋼管段長，實施襯砌回填，選擇木模板將端部封堵。混凝土料和易性是澆筑期間不可忽視的關(guān)鍵性內(nèi)容，同時要做好管線排氣排水工作。

通過洞頂斜拉鋼絲運輸鋼筋，牽引時主要依靠卷揚機，往吊籃內(nèi)裝入已下料好的鋼筋，定滑輪勻速滑動的基礎(chǔ)上從斜洞頂向施工作業(yè)面運輸鋼筋。

7 結(jié)語

本文以某小型水電站引水系統(tǒng)為例，探討了相關(guān)施工技術(shù)，深入分析了壓力管道施工工藝。在完成工程施工之后，通過沖水實驗取得了一次性的成功，表明此次施工不但有利于關(guān)窗施工放樣精度的提升，并且更加安全、可靠。通過本文的研究，可為小型水電站引水系統(tǒng)的安全建設(shè)及穩(wěn)定運行提供必要的參考。