小型水电站引水系统的施工技术

摘 要：在小型水电站中，引水系统大多采用隧洞形式，目的在于尽可能的减少工程建设对周围耕地的占用。论文针对小型水电站引水系统的施工技术进行研究，对压力管道施工这一新工艺进行了重点介绍并结合具体案例对引水系统的进水口、引水隧洞、调压井以及隧洞式压力管道的施工技术进行了探讨。

关键词：小型水电站 引水系统 施工

小型水电站的组成包括：拦河坝、引水渠道以及压力管道等。近年来，随着人们环境保护意识的不断增强，小型水电工程中的引水系统大多采用隧洞形式而摒弃了渠道和明钢管引水等，其主要目的在于尽可能的减少对环境的影响。发电引水系统的组成包括：进水口、引水隧洞、调压井、隧洞式压力管道等。下文对该工程的施工技术进行探讨，其中包括混凝土泵以及滑模等施工技术。

1.引水渠道施工

在电站的傍山渠道中很多都存在漏水和塌方等病害，维护加固起来十分困难。当前，针对渠道预防加固的方法很多，其中浇筑混凝土防渗是有效方法之一。对于土质渠道的施工应该做好充分的内水压力排放工作，在渠顶设置相应的混凝土盖板，将雨水挡在混凝土与土堤的外面，可有效防止内水压力将混凝土层顶破。一般情况下，小型水电站的傍山渠道线路都较长，所处的地质环境也较为复杂，很可能出现滑坡的现象。当出现滑坡现象时渠道将会被堵塞，水会溢满出来造成渠道的塌方，从而出现大面积的冲刷。对此在施工过程中应建立溢流侧堰。在渠道经过山沟时应该采用暗涵形式，将砂石和枯枝败叶送出渠道外。

2.压力管道安装

针对电站压力前池地处地势陡峭的情况，在管道施工中如果采用钢尺进行距离的测定，采用水平仪进行高程控制，尽管高程控制精度很高，但地形等因素会影响到距离测量的精度。对此，在安装压力管道之前，先不预砌支墩。在进行水泥管安装时，应该采用方木支垫，在结束安装之后再进行支墩以及镇墩施工。在开挖和砌筑管床、浇筑支墩的过程中都应该进行施工放样。将管线的弯点坐标找出，通过经伟仪角度控制进行施工放样。将固定桩打在管线的弯点处，对桩顶进行高程测量并安装经纬仪。对好中线后通过设计角度对压力前池前墙进行照准，同时将水平线绘画于前墙；之后固定好经纬仪，根据相应坐标对设计图纸与地形的准确度进行校核。在管线两侧进行打桩和拉线操作，在拉线过程中应该注意线应与管轴线相垂直。同时该线的水平与高度应该由经纬仪的中丝进行控制。在支墩放样过程中，应该从打桩拉线的高程往下进行放样，保证管床的准确性以及完整性。

在压力管道的安装中，由人工进行抬运采用行车吊装压力管道的方法进行施工，具体步骤包括：1）管床的砌筑。按照标准的管床设计施工，分为：侧墙两个，踏步和支墩各两个，横断面为：侧墙-踏步-支墩-踏步-侧墙。2）行车的制作。采用钢管制作行车，并采用桁架式的结构形式，如图1所示。将两个具有足够起吊能力的葫芦安装在行车上。3）安装卷扬机。当安装好斜坡第一节压力管之后，即可开始进行镇墩的浇筑；待镇墩的强度满足要求后，将相应的卷扬机安装于镇墩上，同时将固定安装于压力前池的进水室内，行车和牵引钢丝绳最后安装。4）吊装。当水泥管被运送至镇墩上之后，采用行车将水泥管掉起，同时将卷扬机开启，将水泥管送至预定位置，使用方木垫将其垫好；使用葫芦将水泥管承插入到水泥管中。

3.工程案例分析

连南瑶族自治县板洞一级水电站是一个以发电、防洪和灌溉为一本体的水利枢纽，水电站的总装机容量为7200kW，水库发电引水隧洞的全长为2665m，压力管1742m其进水口采用的是竖井式结构；引水隧洞采用的是压圆形洞；调压井的结构为圆筒式调压井；压力管道的组成包括：斜洞、下平洞、上平洞段、岔管以及支管等。

3.1施工总体布置

工程共设置三个进洞点，分别为：进水口、施工支洞以及厂房下平洞。在布置隧洞时与实际地形相结合，同时要注意施工工期的要求。将两台6m3/min的空压机安置于进水口工，其作用是进行水口边坡石方、平洞以及闸门竖井等的开挖；将一台10m3/min的空压机安置于支洞工区，其作用是进行引水平洞和调压井石方的开挖；将一台6m3/min的空压机安置于下平洞工区，进行下平洞和斜洞石方的开挖。生产和生活用水采用溪水以及山涧水作为生活用水；支洞明渠中的水作为工区生产用水。将一台 200kVA变压器安装于进水口附近，并配备相应的低压总配电箱用于施工用电，从变压器低压端接线出来供生产生活使用。砂石料的筛分系统采用装载机进行喂料进行加工。混凝土的拌和系统采用一台350的搅拌机、一台混凝土60泵安置于进水口；一台350搅拌机安置于支洞口并设置一间水泥库房；一台350搅拌机安置于下平洞出口，并设置堆放黄砂和骨料的位置等。

3.2隧洞开挖

在隧洞开挖通过预留光爆层二次爆破法进行掘进，施工中事先挖开直径为2m爆破洞，预留50cm的光爆层，用于二次爆破成洞。在钻孔和爆破中，使用YTP-24的气腿风钻配合金钻头湿式进行凿岩，使用镀锌管导入并采用岩石粉状炸药进行爆破。爆破设置4只空孔，5只装药孔，各个孔之间的距离保持在7～10cm，孔的深度保证在2.5m。隧洞的开挖爆破参数如表1所示。

3.3隧洞及调压井混凝土的衬砌

隧洞混凝土衬砌包括：平洞抹底混凝土的衬砌、进水平洞混凝土的衬砌以及闸门井混凝土的衬砌。在调压井混凝土的衬砌中，对于高程在275m以下的井身段混凝土采用滑模工艺进行衬砌，高程在275m以上的采用吊罐进行混凝土的提升并采用人工立模进行浇筑。模板拼接采用标准钢模板进行，竖向围檩采用100槽钢，同时与滑模平台梁进行焊接，水平围檩用角钢三道，其与模板之间采用钢筋焊接进行固定。施工中应注意起始块混凝土施工、混凝土浇捣与模板滑升以及混凝土运输等。

3.4斜洞和下平洞混凝土的衬砌

下平洞和斜洞下弯段的衬砌采用钢衬回填混凝土法施工。每12m钢管段为一个浇筑单元，通过木模板将端部封住并采用钢筋内拉条进行固定。从模板口将混凝土泵管导入，用插入式振捣器进行钢管下半部的振捣并利用混凝土泵将上半部结构挤压密实。在此过程中，混凝土料的配比十分关键，表2给出了具体配比情况。

4.结语

通过结合工程实际对小型水电站引水系统的施工技术进行探讨并重点对压力管道施工工艺进行了分析，施工结束进行充水试验并获得一次性成功，说明其不但能够有效提高管床施工放样的精度，同时具有安全可靠的优点。此次施工为保障电站建设进度和电站安全、稳定运行发挥了重要作用。

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