小型水電站引水系統施工技術研討

陳 聰，涂 胤

（1.江西省水利水電開發有限公司，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設計會占用耕地且對環境造成一定程度的破壞，而隧洞形式遵循了綠色環保設計理念，能夠避免環境受到影響，故而成為了當前引水系統的主流設計形式。小型水電站引水系統由進水口、調壓井、壓力管道及引水隧洞等組成，下文逐一探討了相關組成部分的施工技術。

1 小型水電站引水系統設計

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的簡單圓筒式調壓井，開挖直徑7.0 m、襯后直徑6.0 m，調壓井高度總計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、襯后內徑3.2 m、斜洞傾角45°。除首部鋼板內襯段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。支洞工區安放一臺空壓機（10 m·min-1），負責引水平洞和調壓井石方開挖。下平洞工區安放一臺空壓機（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，各個生產生活用電與變壓器低壓端相連。

（3）砂石料系統。砂石料篩分系統安裝時，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，通過自制鋼筋網篩完成粗篩，過篩的半成品混合料經過振動篩分機篩分后，篩分機上配有可供沖洗的兩臺水泵，按照設計要求對振動篩分后的骨料、黃砂進行分類堆放，后續向各個施工作業點運輸砂石料。

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，且需在導入鍍鋅管后實施[2]。爆破設置裝藥孔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發生漏水及塌方的可能性較高，此類災害一旦出現就會導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，并位于較為復雜的地質環境內，發生滑坡的可能性極高。而當滑坡現象出現時，就會造成渠道堵塞，此時水很快會溢滿隧道并引發渠道塌方，最終會導致大面積沖刷現象。為規避此類問題，施工過程中需要落實溢流側堰的建立，渠道經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。以標準管床設計為依據展開施工，各自包含兩個側墻、踏步及支墩，側墻-踏步-支墩-踏步-側墻為橫斷面。其二，制作行車。采用鋼管制作行車，結構形式選擇桁架式。行車上安裝兩個起吊能力充足的滑輪。其三，安裝卷揚機。待完成斜坡第一節壓力管的裝置后，便可實施鎮墩澆筑。

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。圍繞方變圓結構實施進水漸變段混凝土襯砌作業，采用木板加工制作模板，完成加工后運輸至現場直接拼裝即可。人工進料平倉澆筑，具體施工中需保持均勻上升的態勢實施模板兩側混凝土下料，以免模板出現位移的情況。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，振搗應在混凝土下料厚度達到40 cm時開始。

6.2 調壓井混凝土襯砌

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鍵性內容，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，往吊籃內裝入已下料好的鋼筋，定滑輪勻速滑動的基礎上從斜洞頂向施工作業面運輸鋼筋。

7 結語

本文以某小型水電站引水系統為例，探討了相關施工技術，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的安全建設及穩定運行提供必要的參考。