淺談錦屏一級水電站大壩滲漏集水井清淤技術

邵 鵬 哲， 王 國 千， 徐 金 順， 代 啟 元， 余 強

(1.雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051；2. 四川二灘建設咨詢有限公司，四川 成都 610021)

1 工程概況

錦屏一級水電站大壩滲漏水匯集于大壩內高程1 595.00 m處排水廊道內的集水井，集水井布置在13#、14#壩段內，尺寸30 m×3 m×4.5 m(長×寬×高)，容積約405 m3。水泵房位于大壩下游側高程1 664.00 m處的平臺上。泵房內安裝有4臺深井潛水泵，1主3備。單臺泵流量為450 m3/h，揚程為90 m。集水井內安裝有水位計來控制深井潛水泵的啟停，集水井底高程為1 590.50 m，高程1 592.65 m為停泵水位，高程1 593.90 m為第一臺泵啟動水位，高程1 594.20 m為第二臺泵啟動水位。水泵出水管采用單管DN350，向水墊塘內排水，大壩滲漏集水井來水為兩側排水廊道。集水井兩側排水廊道來水流量共為183 m3/h，左側來水占大壩滲漏來水量的70%以上。

自錦屏一級水電站運行以來，未對大壩滲漏集水井進行清理。由于大壩滲漏來水鈣化物含量較重，日積月累，鈣化物析出、結塊現象嚴重，對深井潛水泵進水口濾網造成淤堵，運行期間多次發生深井潛水泵流量降低、超時報警的情況，為確保滲漏水及時抽排、深井潛水泵安全穩定運行，亟需徹底清理集水井。

2 集水井清淤特點

(1)清淤工程量大。由于長期未清理，大壩集水井及兩側廊道底板、邊墻鈣化析出物固結、淤積現象嚴重，清運工程量大。

(2)固結鈣化物清理難度大。固結鈣化物堅硬，需人工清撬，因原深井潛水泵為清水泵，鑿除后的塊體或粉碎后的顆粒物無法通過原深井潛水泵進行抽排。

(3)原設計停泵水位以下2.15 m范圍內無法通過原深井潛水泵進行抽排。

(4)大壩滲漏集水井至抽排出口水墊塘處平臺高差大，為73.5m，且運輸路徑皆為坡度陡于1:1的爬梯廊道，人工清運安全風險大。

(5)有限空間作業。集水井尺寸為30 m×3 m×4.5 m(長×寬×高)，大型抽水設備無法使用。

3 清淤技術

3.1 總體思路

結合集水井清淤特點，通過對施工環境綜合勘察，集水井清淤主要為對大量固結鈣化物的清理，運用施工導、截流技術，借鑒河道采砂模式，通過破碎固結鈣化物，采用多級排污泵接力運輸方式[1]進行清理。該清淤技術在克服有限空間作業、人工清淤安全風險大等難點的前提下，可系統全面的完成集水井及兩側廊道清淤工作。具體工作流程如圖1：

3.2 數據計算

3.2.1 集水井

集水井長30 m，寬3 m，高4.5 m，井底高程為1 590.50 m，停泵水位高程為1 592.65 m，停泵時集水井內水容量高為1 592.65 m-1 590.50 m=2.15 m，水容量為30 m×3 m×2.15 m=193.5 m3。

3.2.2 集水井廊道

左側廊道長90 m，寬3 m(設置2.5 m高臨時圍堰，2 m為蓄水高度)，可蓄水量為90 m×3 m×2 m=540 m3。

右側廊道長70 m，寬3 m(設置2.5 m高臨時圍堰，2 m為蓄水高度)，可蓄水量為70 m×3 m×2 m=420 m3。

集水井廊道可蓄水量為540 m3+420 m3=960 m3。(兩側水廊道內有連接管道，將其互通可作為一個整體蓄水池，不考慮兩邊來水量的大小)

3.2.3 排污時間

集水井內水抽干時間為193.5 m3/(100 m3/h×6)=0.323 h=19.35 min(排污泵排污量為100 m3/h，根據現場情況，擬定6臺排污泵同時抽水，根據時間要求可增減排污泵數量)

3.2.4 廊道蓄水時間

選取額定滲漏量為183 m3/h，排污泵排污量為100 m3/h，廊道可蓄水量為960-193.5=766.5 m3，可蓄水時間為766.5 m3/(183 m3/h-100 m3/h)=9.23 h。(符合工作時間要求)

3.2.5 塑膠集水箱的尺寸

高1.2 m，直徑1.8 m，容積為3.05 m3。(廊道樓梯間平臺寬為2.6 m，滿足尺寸要求)

3.2.6 內水回流量

考慮到施工、運輸方便及水壓等，輸送管路采用消防水帶。每段消防水帶(直徑為0.1 m)內水的回流量為：

1#水泵至2#水泵消防管內水容量3.14×0.052×93=0.73 m3<3.05 m3。

2#水泵至3#水泵消防管內水容量3.14×0.052×10=0.08 m3<3.05 m3。

3#水泵至4#水泵消防管內水容量3.14×0.052×45=0.35 m3<3.05 m3。

4#水泵至5#水泵消防管內水容量3.14×0.052×22.8=0.18 m3<3.05 m3。

5#水泵至6#水泵消防管內水容量3.14×0.052×31.2=0.24 m3<3.05 m3。

3.2.7 消防水帶強度測試

為保障施工、檢修便利，清淤運輸管道采用消防水帶，消防水帶廠家試驗參數：

1 MPa=1 000 000 pa=ρ水gh=1 000×10×h，h=100 m，約為100 m水柱產生的壓強，滿足使用需求。

3.3 施工準備

包括施工所需機、器具等材料準備，及施工人員安全、技術交底培訓等。

3.4 多級排污泵及管路安裝

(1)采用φ100 mm的消防水帶，沿著集水井廊道爬梯、樓梯敷設至高程1 664.00 m水墊塘平臺處，全長約650 m管路。

(2)在集水井平臺EL.1 595.00至水墊塘平臺處EL.1 664.00，設置4臺排污泵且與連接好的消防水管一起置于塑膠集水箱中(每個集水箱水泵接力處設置專人看守)，1臺布置于沿泥砂沉積物移動抽砂。

(3)在1 664.00 m高程廊道排水出口處設置1臺接力排污泵直接將污水沿左岸繞過水墊塘排至江內。

3.5 兩側廊道清理

(1)在確保各類安全措施落實后，將排污泵深入集水井廊道內，逐級啟動排污泵，開始排污。

(2)在排污過程中，安排專人在各處水泵接力處值守，確保水泵工作正常。

(3)底部可抽排污物清理完畢后，施工人員確認做好各項安全措施，將集水井廊道內的可破碎沉積物用打砂機破碎，將其排出。

3.6 集水井清理

(1)集水井廊道清理完畢之后，針對滲漏來水量大的特點，為保證集水井清淤作業時間，運用施工導截流技術，設置臨時圍堰(焊接長3 m，寬0.5 m，高2.5 m的鋼筋籠，籠內利用清理出來的固結鈣化物裝袋填滿)。

(2)利用原來的深井潛水泵將集水井內的水排至停泵水位以下，因水中顆粒物較多，深井潛水泵需設置濾網。

(3)使用6臺排污泵將集水井內的水排至集水井左側廊道圍堰中。

(4)待集水井內水排干之后，施工人員確認做好各項安全措施，將集水井內可破碎的沉積物用打砂機破碎，將其排出。

(5)集水井內安裝臨時爬梯，現場安排專人觀察兩側圍堰水位變動情況，超過圍堰蓄水水位或圍堰有較大滲漏時立即組織井內作業人員撤離。

(6)在集水井及廊道內全部清理干凈后，通過圍堰放部分清水至集水井，逐個啟動大壩滲漏潛水泵試運行，確保抽排水效果滿足運行要求。

3.7 安全措施

(1)現場作業需穿戴好勞動防護用品，下水作業穿著下水服，現場所有作業人員必須穿著救生衣，現場配置數量充足的救生圈。

(2)危險地段物資搬運需設置安全平臺，施工人員系好安全帶，利用繩索上下拖運(30 kg以上的搬運必須多人協作)。

(3)施工作業區需警戒隔離。集水井人員、材料上下孔洞周圍必須設置安全圍欄，人員上下系好安全帶，做好防墜落措施；材料、設備通過孔洞運輸須綁扎牢固，做好防墜落打擊措施。

(4)施工各環節點有安全員看護，保持通訊暢通(電話或對講機)。

(5)施工人員配發足量、完好的照明設備(電筒、頭燈等)。

(6)現場臨時用電符合相關規程規范。

(7)特殊工種持證上崗。

4 結 語

針對錦屏一級水電站大壩滲漏集水井及兩側廊道滲漏來水量大、固結鈣化物多、清淤揚水高程大、有限空間作業條件、人工清運安全風險大等治理難點，實踐中運用施工導截流技術，保障清淤有效作業時間，借鑒河道采砂模式，通過破碎固結鈣化物，采用多級排污泵接力方式，保障清淤施工效率與施工安全，全面解決了各項清淤難點，取得了良好的清淤效果，確保了大壩滲漏水及時的抽排及深井潛水泵安全穩定運行。