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        海南瓊中抽水蓄能電站高壓電纜洞施工技術(shù)方案

        2017-10-19 00:11:16阮旭光
        水能經(jīng)濟 2017年12期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        阮旭光

        【摘要】海南瓊中抽水蓄能電站(以下簡稱“海蓄電站”)位于海南省瓊中縣境內(nèi),電站安裝3臺單機容量200MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組,總?cè)萘?00MW,工程建成后其主要任務(wù)是承擔(dān)海南電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動等任務(wù)。電站計劃于2014年4月開工,2017年12月底首臺機組投產(chǎn),總工期為45個月,工期要求為國內(nèi)蓄能電站之最。海蓄電站高壓電纜洞為斜井式,設(shè)計全長544.70m,其中下平洞長130.03m,斜井段長393.49m,上平洞長21.21m。電纜洞上端與地面開關(guān)站電纜層相接,下端位于主變排風(fēng)機室底板,上下髙差176.80m。電纜洞斜洞段標準斷面為城門洞型,開挖斷面為5.0*5.0m,設(shè)計采用0.4m厚全斷面襯砌,底部設(shè)人行踏步。

        【關(guān)鍵詞】抽水蓄能;高壓電纜

        一、開挖方案

        目前,國內(nèi)豎井、斜井工程開挖方法主要有全斷面開挖和先開挖導(dǎo)洞再進行擴大開挖兩種。

        (1)全斷面開挖法。一般采用自上而下進行,全斷面一次爆破成型。該法適用于井底無出渣條件,從井底出渣工期不能滿足要求,或斜井傾角小無法布置溜渣的隧道。

        (2)先開挖導(dǎo)井再擴大開挖成型法。導(dǎo)井開挖可采用普通法、一次鉆孔分段爆破法、吊罐法、爬罐法和反井鉆機法。前4種方法由于作業(yè)條件差,鉆孔偏斜率大,只能用于較淺的井。采用反井鉆機法后,用勞動力少,適用性強,開挖速度快,此法已成為導(dǎo)井開挖的主要方法。

        電纜洞斜洞段長393.49m,單一坡度為26.17°,根斜洞長度及坡度,選擇最優(yōu)施工方案,分析如下:

        1)斜井開挖優(yōu)先考慮采用反井鉆機法,根據(jù)《水電水利工程斜井豎井施工規(guī)范(DL/T 5407-2009)》,“長度小于250m,傾角大于45°的斜井,導(dǎo)井開挖宜采用反井鉆機,也可采用爬罐;長度大于250m的斜井,宜采用爬罐開挖反導(dǎo)井,必要時人工開挖正導(dǎo)井相配合,正導(dǎo)井的長度不宜超過150m”,斜井反井鉆施工一般要求坡度大于45°,長度不大于250m,否則反井鉆受重力作用,導(dǎo)孔將偏差較大,加之電纜洞斷面較小,容易造成導(dǎo)孔施工時無法找到,或?qū)Э孜恢脽o法滿足后續(xù)施工要求,而且溜渣坡度一般不低于32°,否則無法實現(xiàn)自然溜渣,電纜洞采用爬罐法同樣存在溜渣問題,且施工難度、作業(yè)風(fēng)險更大。

        2)若采用扒渣機出渣的正井全斷面開挖法,經(jīng)過對國內(nèi)扒渣機市場調(diào)查,目前扒渣機主要用于煤礦和礦井,通常坡度均小于25°,否則因坡度較大,扒渣機扒渣時易失去平衡,且礦料易從斗車中滾落或在輸送皮帶上打滾。

        基于上述考慮,經(jīng)多方論證,將斜洞段調(diào)整為不同坡度的上、下兩段。斜井下段擬采用自下而上施工,即人工配合平臺架手風(fēng)鉆鉆孔爆破,全斷面開挖,并在底板鋪設(shè)鋼板輔助溜渣,洞挖料以爆破后自然溜渣至下平洞段為主,反鏟、人工輔助溜渣。為實現(xiàn)自然溜渣,斜井下段坡度調(diào)整為33°,長度為150.00m(超過150m后工效嚴重降低),則斜井上段坡度約為22°,長度為245.20m,可滿足扒渣機正井法施工要求。調(diào)整后,高壓電纜洞長度僅增加1.71m,投資增加較小,但因分段施工,有效解決出渣問題,工期可大大縮短。

        二、襯砌方案

        針對海蓄電站地下水豐富,以及高壓電纜洞使用功能需求,高壓電纜洞設(shè)計采用0.4m厚全斷面襯砌,底板設(shè)人行踏步。

        若采用常規(guī)組合模板分倉澆筑,按照先邊頂拱,后底板及踏步的順序澆筑,斜洞上段按9m一倉,斜洞下段按7m一倉分段澆筑,共計50倉,每倉安排4天,至少需要200天,同時還應(yīng)考慮底板穿插施工的干擾。

        為縮短工期,滿足電站投產(chǎn)目標,經(jīng)分析論證,擬采用滑模技術(shù)進行底板及邊墻混凝土澆筑,而頂拱襯砌則調(diào)整為拱形波紋鋼屋蓋。調(diào)整斷面時主要考慮如下:

        1)除圍巖破碎段,其余洞段全斷面襯砌主要考慮防水及美觀,拱形波紋鋼屋蓋可以將洞室滲水引排至兩側(cè)邊墻頂部排水溝,再引排至底板兩側(cè)邊溝,同樣能夠達到防水及美觀的效果,同時可避免因部分襯砌混凝土質(zhì)量缺陷而導(dǎo)致防水失效。

        2)高壓電纜洞傾角較小,頂拱混凝土自重產(chǎn)生的徑向分力則會較大,滑模時機難以控制,過早滑動模板,則頂拱混凝土易變形、塌落,過晚滑動模板,則容易拉裂混凝土,產(chǎn)生橫向裂縫,以及影響后續(xù)的原漿抹面。同時,頂拱襯砌調(diào)整為鋼屋蓋,在滑模系統(tǒng)復(fù)雜程度、整體工期及造價方面均有一定改善。

        綜上所述,海蓄高壓電纜洞斜洞段,除樁號130.030~166.554段因平面拐彎難以采用滑模外,其余洞段均采用滑模連續(xù)澆筑邊墻及底板,全斷面襯砌段則待滑模后采用組合模板澆筑頂拱混凝土。

        電纜洞滑模澆筑混凝土主要施工工藝如下:

        1)底板浮渣采用簡易溜槽配合人工,自上而下清理,鋼筋安裝緊跟底板清理,同樣自上而下施工。鋼筋運輸由運輸小車自上平段運輸至工作面,運輸小車由開挖階段的10t絞車牽引,小車軌道為固定在底板鋼筋上的[12槽鋼。同時,在斜洞右側(cè)布置80cm寬鋼制樓梯,作為人員上、下高壓電纜斜洞的通道,鋼樓梯隨混凝土向上澆筑逐漸拆除。

        2)滑模系統(tǒng)在加工廠提前制作,因斜洞下段和上段坡度不同,滑模至變坡處需進行改造,為節(jié)省改造時間,采用兩套滑模分別施工斜洞上、下段。

        3)混凝土采用溜槽由上平洞運輸至倉面,人工配合入倉,底板踏步采用人工立模同時施工。

        4)滑模拆除后,斜洞全襯段頂拱采用定型鋼、9mm厚木模進行澆筑,拱形波紋鋼屋蓋同樣緊隨其后施工。

        2016年7月28日電纜洞開始底板鋼筋安裝,11月10日完成頂拱襯砌及鋼屋蓋安裝,共歷時102天,比原方案節(jié)省約一半的工期。

        三、結(jié)束語

        海蓄電站高壓電纜洞施工過程中對原(常規(guī))方案進行了調(diào)整、優(yōu)化,其目的均是在未大幅增加投資的前提下,通過減小施工難度,減少不確定因素,加快施工進度。其中,開挖方案通過小幅調(diào)整斜洞坡度,有效解決了小斷面、緩傾角、長距離隧洞洞挖出渣問題,為該類型隧洞施工提供了新的思路。同時,在襯砌混凝土施工中引進滑模技術(shù),結(jié)合設(shè)計意圖,提出了可行的替代方案,調(diào)整了施工工藝,加快施工進度。

        參考文獻:

        [1]馬洪琪,周宇,和孫文.中國水利水電地下工程施工[M].北京:中國水利水電出版社,2011

        [2] DL/T5407-20O9,水電水利工程斜井豎井施工規(guī)范[S].北京:中國電力出版社,2009

        [3]DL/T5099-2011,水工建筑物地下工程開挖施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國電力出版社,2009

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