水電站調(diào)壓井設(shè)計(jì)優(yōu)化與主要施工技術(shù)研究

蔡澤東

（惠州市弘基水利工程有限公司 廣東惠州 516008）

水電站調(diào)壓井設(shè)計(jì)優(yōu)化與主要施工技術(shù)研究

蔡澤東

（惠州市弘基水利工程有限公司 廣東惠州 516008）

調(diào)壓井是用于水電站等地的機(jī)械設(shè)備，其主要作用在于調(diào)節(jié)水壓。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)水電工程的規(guī)模也在日漸增大，人們對(duì)于水電工程的質(zhì)量也有了更高的要求。在現(xiàn)實(shí)生活中調(diào)壓井工程對(duì)水電工程的建設(shè)有著重大影響，基于此，本文對(duì)水電站調(diào)壓井設(shè)計(jì)優(yōu)化與施工技術(shù)進(jìn)行研究。

水電站；調(diào)壓井；設(shè)計(jì)優(yōu)化

水力發(fā)電作為我國(guó)重要的電力生產(chǎn)來(lái)源，有著很大的優(yōu)勢(shì)。①能源資源較豐富而且是可再生資源。②開(kāi)發(fā)技術(shù)較成熟且可開(kāi)發(fā)的裝機(jī)容量也比較大。現(xiàn)階段我國(guó)的一些水電工程由于受到地形及水力條件等因素的影響需要采取引水式的開(kāi)發(fā)方式，所以，一些大型的調(diào)壓井工程就會(huì)不可避免的介入，而且調(diào)壓井工程的質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)水電工程建設(shè)的總體進(jìn)度。因此，對(duì)于調(diào)壓井工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)我們應(yīng)該要做更深層次的研究。

1 水電站調(diào)壓井的作用和工作原理

如果水電站的引水道比較長(zhǎng)時(shí)，就可以在壓力管道和隧道的交界處設(shè)置一個(gè)調(diào)壓室。調(diào)壓室主要有三種形式，它們分別是調(diào)壓塔、調(diào)壓井以及它們兩者混合組成的結(jié)構(gòu)。調(diào)壓塔主要就是在地面建立的塔式結(jié)構(gòu)，調(diào)壓井就是在山體中挖出來(lái)的井式結(jié)構(gòu)。如果機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中突然出現(xiàn)甩負(fù)荷關(guān)閉導(dǎo)葉的情況，就會(huì)很容易損壞發(fā)電設(shè)備，因?yàn)樗鞯膽T性作用會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的水錘效應(yīng)，如果沒(méi)有調(diào)壓井，水錘就會(huì)損壞導(dǎo)水葉以及其它的過(guò)流部件。調(diào)井壓的設(shè)置可以有效地緩和水擊的壓強(qiáng)，也可以縮短管道的長(zhǎng)度，給水錘提供一個(gè)可以釋放的通道，這樣就能改善機(jī)組的運(yùn)行條件[1]。

一般調(diào)壓室它的容積比較大，它能將水電站因?yàn)樨?fù)荷變化而引發(fā)的有壓系統(tǒng)非恒定流現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為不同性質(zhì)但是又緊密聯(lián)系的兩個(gè)部分：①壓力管道的水擊現(xiàn)象；②水庫(kù)到引水道再到調(diào)壓室之間的水流波動(dòng)現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象的本質(zhì)有很大的差別。管道水擊現(xiàn)象就是指水擊波的傳播，它的變化是非常快的，一般會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)迅速消失，而調(diào)壓室的水位波動(dòng)通常都持續(xù)幾百秒甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，它主要是由于水體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而引起的，特點(diǎn)就是變化慢且振幅小。

當(dāng)電站丟棄全部負(fù)荷之后的短時(shí)間里，水輪機(jī)的流量會(huì)變成零，壓力管道中就會(huì)有水擊的現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)水流經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后就會(huì)停止流動(dòng)，這時(shí)候因?yàn)閼T性作用引水道中的水流就會(huì)流向調(diào)壓室，使得調(diào)壓室水位變高，引水道兩端的水位減小，所以，流速就會(huì)逐漸的減小。當(dāng)調(diào)壓室的水位到達(dá)庫(kù)水位的時(shí)候，引水道兩邊的水位差就變成了零，但之中的水流還是會(huì)因?yàn)閼T性向調(diào)壓室中流，這時(shí)調(diào)壓室的水位在引水道流速為零之前會(huì)不斷地升高，一直達(dá)到最高點(diǎn)。這主要是因?yàn)檎{(diào)壓室水位比庫(kù)水位要高，水流直接流入水庫(kù)，引水道的末端又有新的水位差形成，這樣就形成了相反的流動(dòng)，使調(diào)壓室的水位逐漸降低[2]。

2 水電站調(diào)壓井的施工技術(shù)

水電站調(diào)壓井施工之前應(yīng)該在其中央的位置打檢查鉆孔，這樣做的原因是可以提前了解到調(diào)壓井穿過(guò)的巖層以及表土的性質(zhì)、構(gòu)造以及涌水量等因素的信息，不僅如此它還有利于改善調(diào)壓井的通風(fēng)條件，可以作為輸水管道以及升降鋼絲等的通道，還能當(dāng)掏槽的空心眼，這樣有利于提高爆破的效率。水電站調(diào)壓井的施工有幾個(gè)主要的方面。它們分別是表土施工、鉆孔施工、反井施工、擴(kuò)井以及砌壁。

表土施工首先就是要了解到表土層的巖性，可以使用取樣鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，之后再用十字標(biāo)樁法標(biāo)出調(diào)壓井的中心，這個(gè)中心一定要是很精確的，之后就可以做掘進(jìn)工作了。隨后對(duì)混凝土井頸壁進(jìn)行澆注，澆注的時(shí)候要注意是從下往上的，最后再挖一個(gè)防水溝，這個(gè)防護(hù)溝必須要在地表沿井筒的周?chē)疫€要是環(huán)形的。鉆孔施工就是用鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)去的長(zhǎng)度大概在7m左右，然后開(kāi)始下套管，套管的長(zhǎng)度跟型號(hào)根據(jù)工程來(lái)定，最后用鋼砂鉆頭換徑一直到終孔，孔深也是根據(jù)工程來(lái)定，在鉆進(jìn)的過(guò)程中一定要注意不能讓鉆孔偏斜，而且在此過(guò)程中要及時(shí)的編錄巖心。反井掘進(jìn)的反井?dāng)嗝嬉O(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形，它的尺寸就根據(jù)相關(guān)規(guī)格來(lái)界定。在擴(kuò)井的時(shí)候工作人員一定要注意自身的安全，一般擴(kuò)井工作都是從上到下進(jìn)行的，先用卷?yè)P(yáng)機(jī)懸著吊起吊盤(pán)，然后再把它下降到工作面進(jìn)行轉(zhuǎn)眼、裝藥以及爆破，這個(gè)操作最好要一次成型。調(diào)壓井可以使用的年限很長(zhǎng)，砌壁就是根據(jù)工程的地質(zhì)條件、巖性以及水文地質(zhì)來(lái)采用不同的材料和不同的施工方法。關(guān)于調(diào)壓井系統(tǒng)施工程序如圖1所示。

圖1 調(diào)壓井系統(tǒng)施工程序

3 水電站調(diào)壓井的工程質(zhì)量的要求

3.1 對(duì)反井鉆機(jī)成孔質(zhì)量的要求

水電站調(diào)壓井工程一般都是很復(fù)雜的，它包含的程序也比較多，在水電站調(diào)壓井工程的每個(gè)環(huán)節(jié)中都有著不一樣的要求。在開(kāi)泵鉆孔前一定要做一個(gè)空載壓力試驗(yàn)，要保證泵壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)；在最開(kāi)始的時(shí)候要采用開(kāi)孔扶正器幫助矯正；要合理有效的布置鉆具，選好合適的鉆速與鉆壓；對(duì)于主鉆機(jī)架的安裝要要保證其精度；當(dāng)出現(xiàn)卡鉆或是塌穴等現(xiàn)象的時(shí)候要采用深孔灌漿法或是泥漿固壁法來(lái)應(yīng)對(duì)；在空洞的開(kāi)孔與終孔周?chē)?～ 5cm之間應(yīng)該采用低壓鉆進(jìn)，這樣可以防止鉆桿內(nèi)絲以及刀具等

的損壞。

3.2 對(duì)開(kāi)挖質(zhì)量的要求

在布控測(cè)量各施工控制點(diǎn)的時(shí)候一定要注意控制點(diǎn)的精度；在爆破的時(shí)候，爆破的參數(shù)必須要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)確定；對(duì)于一些地質(zhì)條件不好的地段，要加強(qiáng)支護(hù)的質(zhì)量；要根據(jù)相關(guān)的方針與規(guī)定來(lái)建設(shè)調(diào)壓井的穹頂。

3.3 對(duì)支護(hù)質(zhì)量的要求

一般孔位偏差要小于100mm，孔向偏差不能超過(guò)2%，孔深偏差要大于或是等于50mm；安裝好錨桿注漿滯后要靜置3d；在進(jìn)行噴射混凝土之前一定要把被噴射面清理干凈，這樣有利于混凝土的粘結(jié)，而且在噴射的過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的要求來(lái)進(jìn)行，保障風(fēng)壓的正常穩(wěn)定以及供料的充足。

3.4 對(duì)于施工監(jiān)測(cè)的要求

在調(diào)壓井工程建設(shè)的過(guò)程中一定要注意對(duì)施工的監(jiān)測(cè)，可以多埋設(shè)一點(diǎn)錨桿應(yīng)力計(jì)和多點(diǎn)位移計(jì)在調(diào)壓井?dāng)嗝婀潭ǖ奈恢茫话憧梢詮臋z測(cè)計(jì)量?jī)x上看出施工過(guò)程的問(wèn)題，而后再根據(jù)這些問(wèn)題制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所訴，水電工程對(duì)于我國(guó)的發(fā)展有著十分重要的意義，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，日常生活中人們對(duì)于水電工程的質(zhì)量也有了更高的要求。現(xiàn)階段我國(guó)很多的水電工程都需要融入大型的調(diào)壓井工程，調(diào)壓井工程的建設(shè)質(zhì)量直接影響著整個(gè)水電工程的進(jìn)度，所以我們還需要繼續(xù)完善調(diào)壓井工程的施工質(zhì)量與施工技術(shù)，希望在未來(lái)我國(guó)大型水電工程中的調(diào)壓井工程能引進(jìn)更先進(jìn)的施工技術(shù)，它的設(shè)計(jì)也能夠不斷的完善優(yōu)化。

[1]李兵.寶興水電站調(diào)壓井設(shè)計(jì)優(yōu)化與主要施工技術(shù)研究[D].西安理工大學(xué)，2007，09.

[2]江啟升.大內(nèi)徑調(diào)壓井結(jié)構(gòu)及洞室圍巖穩(wěn)定三維有限元分析[D].四川大學(xué)，2004，05.

[3]吳昊.水電站調(diào)壓井設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究[J].河南水利與南水北調(diào)，2013（07）：51～52.

TV732.51

A

1673-0038（2015）46-0201-02

2015-10-28

蔡澤東（1993-），男，廣東惠州人，施工員，專(zhuān)科，從事水利施工管理工作。