淺談婺源清華水電站引水隧洞加固及壓力管道工程施工

汪小明

（婺源縣水利水電建筑工程有限公司,江西 上饒 333200）

婺源清華水電站位于樂安河清華水的鄣河上，電站壩址位于婺源縣清華鎮浮溪村，電站距離婺源縣城32 km，電站始建于1958年。由于當年建設正處于“大躍進”的特殊年代，一方面工程資金極其緊張，能省盡省，鋼材、水泥緊張；另一方面由于群眾運動方式施工，工程質量不高。先天的不足加上電站經過幾十年運行，電站建筑物年久失修，滲漏氣蝕嚴重，機電設備老化，故障頻頻，安全堪憂，效益低下，未能發揮出設計效益，因此清華水電站工程改造勢在必行。本文圍繞婺源清華水電站引水隧洞加固及壓力管道工程施工展開探討。

1 工程概況

婺源清華水電站位于樂安河清華水的鄣河上，電站壩址位于婺源縣清華鎮浮溪村，電站距離婺源縣城32 km。壩址以上是全縣最高最遠最偏僻的大鄣山鄉，海撥達900 余米，境內群山綿亙，地勢北高南低，最高為北隅贛、皖交界處的擂鼓尖主峰，海拔1629.8 m；南面最低的電站站址的浮溪村海拔僅為102.5 m。受交通瓶頸的制約嚴重，土地貧瘠，資源匱乏；全鄉屬東南季風濕潤溫暖山區氣候，年平均氣溫15.3℃，無霜期約200 天左右，年降雨量約2300 mm，是縣內降雨量最多的鄉鎮之一[1]。

電站樞紐工程由水庫大壩、引水隧洞、發電廠房和升壓站等建筑物組成，始建于1958 年，水庫大壩建成后經多次除險加固成現狀，尤其是2013 年～2014 年對防洪與灌溉等公益效益的水庫建筑物進行了除險加固工程施工，故目前本電站的擋水與泄水建筑物安全可靠，運行良好。可是發電建筑物卻沒有資金進行除險加固，且電站當年建設正處于“大躍進”的特殊年代，工程資金極其緊張，且受施工環境及技術的限制，使得工程建設質量比較差。

2 施工條件分析

婺源清華水電站引水隧洞加固及壓力管道施工條件較好，施工現場位于婺源清華水電站樞紐的大壩、廠房附近，電站距主干公路僅300 m，交通較方便，但是需要過一座拱橋，其建造時間較早，承載力有限，且須經過村莊，大型車輛不能通過；電站附近2 km有一家商品混凝土攪拌站，現場施工所需的水、電、路均已開通。當前存在的主要問題是發電廠房較小，布置很緊湊，大型汽車不能直接進入廠房卸車，廠內行車只有10 t，在施工過程中設備須解體運來，廠內擺不下，部分設備須卸在站外遠處空地上，待一步步安裝到位后再運進來安裝，增加了二次運輸成本。

經過分析，施工中存在主要問題包括：

（1）婺源清華水電站大壩控制流域面積達183 km2，來水量較大，且大壩已經竣工運行，原設計沒有放空洞，在進水閘門加固施工期間無法導流，只能將庫區來水蓄在水庫內，盡快施工完成。如果來年春水早，水庫溢洪，工程如未完工，會造成發電損失。

（2）工程施工工期短，工程招標規定的施工工期為2017 年10 月至2018 年3 月，只有6 個月的時間，期間還有春節假期，施工任務相當的繁重，需要夜間進行加班施工。

（3）由于是改造工程，要保留原發電廠房，工程施工中土建和拆除、安裝交叉進行，相互影響很大，效率低下，速度慢，安全隱患大。

（4）原水輪發電機組埋在鋼筋混凝土中拆除設備和破碎老混凝土互相影響，施工難度很大。

（5）廠房內的行車老舊，運行時間長，額定起重量小，只有10 t。安裝過程中，行車使用頻繁，存在超載、剎車失靈等安全風險。

3 引水隧洞及壓力管道施工

清華水電站加固工程屬季節性工程，而且工期緊、工序復雜、干擾因素多、作業環境差、土建安裝交叉作業，必須充分利用無雨期，周密計劃、合理安排，加強現場控制，利用無雨期搶出基礎工程。

3.1 引水隧洞加固施工

3.1.1 施工工序

（1）進口閘門段施工程序

進口圍堰堵水—拆除老木質門槽埋件—老閘門混凝土面打毛—加工新門槽埋件—種植鋼筋—新門槽膠結安裝—灌漿止水—門槽防腐—下閘擋水。

（2）調壓井段施工程序

搭設腳手架—鏟除老混凝土面的抹面砂漿—老混凝土面打毛—灌漿止水—高強聚合物砂漿抹面—拆除腳手架。

（3）隧洞出口段施工程序

小型草袋圍堰—PVC管導流—老混凝土面清污、打毛—化學灌漿止水—局部種植鋼筋—加固鋼筋制安—模板制安—澆筑高強聚合物砂漿或抹面—粘貼高強碳纖維布—清理、拆除圍堰。

3.1.2 隧洞加固施工方法

婺源清華水電站引水隧洞加固工程主要采用聚合物砂漿澆筑、抹面[2]、粘貼高強碳纖維布[3]的方式進行加固。

（1）模板安裝：加固工程襯護邊墻模板采用松木模板，制作枋木組合模板。模板安裝時嚴格控制上口及側向的平整度及垂直與橫向平整度。模板安裝的下部誤差采用砂漿找平層調整。后澆塊將先澆塊混凝土側面清除干凈，鋪筑砂漿。

（2）混凝土澆筑：用0.1 m3雙輪手推車從滑槽接運至串筒料斗入倉。每層布料厚度30 cm～40 cm，并在全倉面攤平后及時振搗，振搗器插入模前方約10 cm～20 cm，振搗間距不大于40 cm，深度達到新澆筑層底部以下5 cm，使用的振搗器直徑不大于50 mm，振搗密實。

（3）砼養護：砼澆筑完成6 h～12 h內開始進行養護，養護時間不少于7 d，重要部位養護時間不少于14 d。養護采用水泵抽水澆淋，始終保持混凝土表面濕潤。

3.2 壓力管道施工

電站原有三臺機組壓力管道是現澆混凝土管，滲漏較為嚴重，還有汽蝕、蜂窩、麻面等多種病害現象發生，且直徑較小，只有1.2 m，不能滿足機組滿發的流量要求，所以對三臺機組的壓力管進行更換，改為直徑1.6 m的壓力鋼管，并進行外包鋼筋混凝土澆筑。本工程鋼管總量為48 m，分三臺機，因此每根均不是很長，都是十余米長。

3.2.1 施工步驟

壓力管道施工按照“先地下、后地上，先主管、后支管，先大管、后小管”的原則進行施工[4]。施工步驟見圖1。

圖1 壓力管道施工步驟

3.2.2 主要施工程序

土石方開挖—老壓力管砼拆除—新壓力鋼管安裝—鋼筋制安—模板制安—C20砼澆筑—砼養護—壓力鋼管內壁防腐涂裝。

3.2.3 施工方法

（1）基礎和老砼開挖:管道基礎開挖線按施工圖紙進行放樣定線。基礎開挖分兩階段：采用挖掘機開挖基礎,石塊土料由挖掘機從基坑內挖出，用裝載機運至指定地點堆放；按施工圖紙放樣定線開挖左右邊土、石方,用風鎬挖至設計要求位置。

（2）壓力鋼管安裝就位：用汽車將外購的直徑1.6 m鋼管分段運至廠內，卸車后，行車吊至廠房基坑內，用手拉葫蘆拖到廠外與原壓力管連接，用鋼琴線校正鋼管的水平位置、標高、坡比達設計要求后，用臨時角鋼支撐固定，防止移位和變形。

（3）壓力鋼管與老混凝土管的連接：老混凝土管開挖至直徑1.7 m處，在老混凝土管的縱向截面上，按間距150 mm的要求均勻造孔，種植長1.5 m～2.0 mφ20 的鋼筋，并將鋼筋與壓力鋼管焊接牢固，鋼筋的焊接長度不小于20d，壓力鋼管與老混凝土管之間留下0.3m的長度，用0.3m長的鋼管割分成管片，焊接成漸變段，使其過度順暢。

（4）壓力鋼管安裝的對接：每臺機組的壓力鋼管分為2～4 段，對接時嚴格按照規范的要求，控制對接的留接余量，以及錯邊量,內壁不能大于1 mm，外壁不能大于2 mm，對坡口切削形狀也作了嚴格要求。

（5）壓力管道焊接：不得在焊件表面引弧或試驗電流，焊件表面不得有電弧擦傷等缺陷；在焊接中確保起弧與收弧的質量，收弧時應將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應相互錯開；除焊接工藝有特殊要求外，每條焊縫應一次連續焊完，如因故被迫中斷，應采取防裂措施；在保證焊透及熔合良好的條件下，應選用小的焊接工藝參數，采用短電弧和多層多道焊接工藝，層間溫度應按焊接作業指導書予以控制；焊接完成后，及時將焊縫表面的溶渣及附近的飛濺物清理干凈[5]。用超聲波對每道焊縫逐一進行探傷檢查，合格后進入鋼筋砼施工工序。

以后的鋼筋、外包模板制安和混凝土澆筑等一般施工工序就按常規方法施工，不再復述。

4 結論及建議

4.1 結論

婺源清華水電站引水隧洞加固完成3 個分部工程，3 個分部工程質量全部合格，施工中未發生質量事故。為確保工程施工質量，針對本工程的施工特點，施工項目部進行了精心組織、合理安排。在施工時，嚴格按照設計文件、招標文件技術要求、有關規程規范要求和監理指令，嚴格執行“三檢制”[6]，狠抓施工人員素質，全面樹立“質量第一”的思想，真正確保了在施工時沒有發生任何質量事故及安全事故。婺源縣清華水電站技術改造工程大量地使用了植筋、化學灌漿、高強聚合物砂漿修補、粘貼碳纖維布補強等多項新材料、新技術、新工藝，取得了很好的效果，為其他改造工程應用積累了很好經驗。

4.2 建議

婺源清華水電站技術改造工程完工后，三臺機組能同時滿負荷運行，效益提高相當明顯，至今未出現任何問題。但是本工程畢竟是加固改造工程，電站水工建筑物（特別是引水隧洞）和未進行改造的尾水渠，過水流量增大是否會引起其他方面的問題有待進一步的觀察。因此加強后期運行管理檢查與觀測，特別是水工建筑物和電氣設備的觀測尤其重要，以確保工程安全運行。