◎ 朱國(guó)權(quán)　清遠(yuǎn)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(shù)

◎ 朱國(guó)權(quán)清遠(yuǎn)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(shè)對(duì)周圍耕地的占用。論文針對(duì)小型水電站引水系統(tǒng)的施工技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)壓力管道施工這一新工藝進(jìn)行了重點(diǎn)介紹并結(jié)合具體案例對(duì)引水系統(tǒng)的進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井以及隧洞式壓力管道的施工技術(shù)進(jìn)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(lái)，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，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(duì)環(huán)境的影響。發(fā)電引水系統(tǒng)的組成包括：進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、隧洞式壓力管道等。下文對(duì)該工程的施工技術(shù)進(jìn)行探討，其中包括混凝土泵以及滑模等施工技術(shù)。

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(hù)加固起來(lái)十分困難。當(dāng)前，針對(duì)渠道預(yù)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(duì)于土質(zhì)渠道的施工應(yīng)該做好充分的內(nèi)水壓力排放工作，在渠頂設(shè)置相應(yīng)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(zhǎng)，所處的地質(zhì)環(huán)境也較為復(fù)雜，很可能出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象時(shí)渠道將會(huì)被堵塞，水會(huì)溢滿出來(lái)造成渠道的塌方，從而出現(xiàn)大面積的沖刷。對(duì)此在施工過(guò)程中應(yīng)建立溢流側(cè)堰。在渠道經(jīng)過(guò)山溝時(shí)應(yīng)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(duì)電站壓力前池地處地勢(shì)陡峭的情況，在管道施工中如果采用鋼尺進(jìn)行距離的測(cè)定，采用水平儀進(jìn)行高程控制，盡管高程控制精度很高，但地形等因素會(huì)影響到距離測(cè)量的精度。對(duì)此，在安裝壓力管道之前，先不預(yù)砌支墩。在進(jìn)行水泥管安裝時(shí)，應(yīng)該采用方木支墊，在結(jié)束安裝之后再進(jìn)行支墩以及鎮(zhèn)墩施工。在開(kāi)挖和砌筑管床、澆筑支墩的過(guò)程中都應(yīng)該進(jìn)行施工放樣。將管線的彎點(diǎn)坐標(biāo)找出，通過(guò)經(jīng)偉儀角度控制進(jìn)行施工放樣。將固定樁打在管線的彎點(diǎn)處，對(duì)樁頂進(jìn)行高程測(cè)量并安裝經(jīng)緯儀。對(duì)好中線后通過(guò)設(shè)計(jì)角度對(duì)壓力前池前墻進(jìn)行照準(zhǔn)，同時(shí)將水平線繪畫于前墻；之后固定好經(jīng)緯儀，根據(jù)相應(yīng)坐標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙與地形的準(zhǔn)確度進(jìn)行校核。在管線兩側(cè)進(jìn)行打樁和拉線操作，在拉線過(guò)程中應(yīng)該注意線應(yīng)與管軸線相垂直。同時(shí)該線的水平與高度應(yīng)該由經(jīng)緯儀的中絲進(jìn)行控制。在支墩放樣過(guò)程中，應(yīng)該從打樁拉線的高程往下進(jìn)行放樣，保證管床的準(zhǔn)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(jìn)行抬運(yùn)采用行車吊裝壓力管道的方法進(jìn)行施工，具體步驟包括：1）管床的砌筑。按照標(biāo)準(zhǔn)的管床設(shè)計(jì)施工，分為：側(cè)墻兩個(gè)，踏步和支墩各兩個(gè)，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(gòu)形式，如圖1所示。將兩個(gè)具有足夠起吊能力的葫蘆安裝在行車上。3）安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)。當(dāng)安裝好斜坡第一節(jié)壓力管之后，即可開(kāi)始進(jìn)行鎮(zhèn)墩的澆筑；待鎮(zhèn)墩的強(qiáng)度滿足要求后，將相應(yīng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝于鎮(zhèn)墩上，同時(shí)將固定法輪安裝于壓力前池的進(jìn)水室內(nèi)，行車和牽引鋼絲繩最后安裝。4）吊裝。當(dāng)水泥管被運(yùn)送至鎮(zhèn)墩上之后，采用行車將水泥管掉起，同時(shí)將卷?yè)P(yáng)機(jī)開(kāi)啟，將水泥管送至預(yù)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(kāi)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(jí)水電站是一個(gè)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(jī)容量為7200kW，水庫(kù)發(fā)電引水隧洞的全長(zhǎng)為2665m，壓力管1742m其進(jìn)水口采用的是豎井式結(jié)構(gòu)；引水隧洞采用的是壓圓形洞；調(diào)壓井的結(jié)構(gòu)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(shè)置三個(gè)進(jìn)洞點(diǎn)，分別為：進(jìn)水口、施工支洞以及廠房下平洞。在布置隧洞時(shí)與實(shí)際地形相結(jié)合，同時(shí)要注意施工工期的要求。將兩臺(tái)6m3/min的空壓機(jī)安置于進(jìn)水口工，其作用是進(jìn)行水口邊坡石方、平洞以及閘門豎井等的開(kāi)挖；將一臺(tái)10m3/min的空壓機(jī)安置于支洞工區(qū)，其作用是進(jìn)行引水平洞和調(diào)壓井石方的開(kāi)挖；將一臺(tái)6m3/min的空壓機(jī)安置于下平洞工區(qū)，進(jìn)行下平洞和斜洞石方的開(kāi)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(tái)200kVA變壓器安裝于進(jìn)水口附近，并配備相應(yīng)的低壓總配電箱用于施工用電，從變壓器低壓端接線出來(lái)供生產(chǎn)生活使用。砂石料的篩分系統(tǒng)采用裝載機(jī)進(jìn)行喂料進(jìn)行加工?；炷恋陌韬拖到y(tǒng)采用一臺(tái)350的攪拌機(jī)、一臺(tái)混凝土60泵安置于進(jìn)水口；一臺(tái)350攪拌機(jī)安置于支洞口并設(shè)置一間水泥庫(kù)房；一臺(tái)350攪拌機(jī)安置于下平洞出口，并設(shè)置堆放黃砂和骨料的位置等。

3.2隧洞開(kāi)挖

在隧洞開(kāi)挖通過(guò)預(yù)留光爆層二次爆破法進(jìn)行掘進(jìn)，施工中事先挖開(kāi)直徑為2m爆破洞，預(yù)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(fēng)鉆配合金鉆頭濕式進(jìn)行鑿巖，使用鍍鋅管導(dǎo)入并采用巖石粉狀炸藥進(jìn)行爆破。爆破設(shè)置4只空孔，5只裝藥孔，各個(gè)孔之間的距離保持在7～10cm，孔的深度保證在2.5m。隧洞的開(kāi)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(jìn)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(duì)于高程在275m以下的井身段混凝土采用滑模工藝進(jìn)行襯砌，高程在275m以上的采用吊罐進(jìn)行混凝土的提升并采用人工立模進(jìn)行澆筑。模板拼接采用標(biāo)準(zhǔn)鋼模板進(jìn)行，豎向圍檁采用100槽鋼，同時(shí)與滑模平臺(tái)梁進(jìn)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(jìn)行固定。施工中應(yīng)注意起始?jí)K混凝土施工、混凝土澆搗與模板滑升以及混凝土運(yùn)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(gè)澆筑單元，通過(guò)木模板將端部封住并采用鋼筋內(nèi)拉條進(jìn)行固定。從模板口將混凝土泵管導(dǎo)入，用插入式振搗器進(jìn)行鋼管下半部的振搗并利用混凝土泵將上半部結(jié)構(gòu)擠壓密實(shí)。在此過(guò)程中，混凝土料的配比十分關(guān)鍵，表2給出了具體配比情況。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合工程實(shí)際對(duì)小型水電站引水系統(tǒng)的施工技術(shù)進(jìn)行探討并重點(diǎn)對(duì)壓力管道施工工藝進(jìn)行了分析，施工結(jié)束進(jìn)行充水試驗(yàn)并獲得一次性成功，說(shuō)明其不但能夠有效提高管床施工放樣的精度，同時(shí)具有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。此次施工為保障電站建設(shè)進(jìn)度和電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。

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