小型水电站工程施工技术探讨

摘要：结合某小型水电站工程的施工实际，对基坑及调压井开挖施工，施工导流，主体结构施工等关键施工技术进行了探讨，可供同类工程参考。

关键词：水电站工程；结构施工；施工技术

Abstract: combined with the actual construction of a small hydropower station project, on the foundation and surge tank excavation, construction diversion, key construction technology of the main structure of the construction are discussed, which to offer a reference for similar engineering.

Keywords: Hydropower Engineering; construction; construction technology

中图分类号：TV742文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1 工程概况

某小型水电站工程，主要由混凝土面板堆石坝、溢洪道、泄洪排沙洞、引水隧洞、调压井、设备厂房及升压站等结构物组成，水库库容约3600万m3，电站总装机4.50万kW，年发电量约1.32亿kW·h；堆石坝最大坝高85.60m，右岸溢洪道长约256m，排沙洞长约285m，洞径4.20m×4.20m，引水隧洞长约862m，洞径约4.50m。主要工程量包括基坑开挖和坝体填筑的总土石方量约152万m3，浇筑混凝土约6 万m3，钢筋制安约2365t，固结灌浆施工约33 660m。工程场地施工条件恶劣，河槽相对窄深，岸坡陡峭，且工期仅23个月，工程施工较具挑战性。

2 基坑及调压井开挖施工

中标后，迅速组织施工队伍进行临建设施搭设施工，同时开展基坑开挖施工。开挖施工前，应准确复核报建单位提供的测量水准点和控制点的点位坐标，复测报告报经监理单位审批通过后进行开挖施工，根据各个时段开挖的土石方工程量大小安排相应运输量的机械和台数。

根据场地地质、水文、气象和施工机械等具体情况，开挖基坑的底部应预留有0.30～0.50m 厚度的保护层，在基坑底部工程施工前进行人工分块开挖并清理干净。不论是枢纽基坑、厂房基础，还是施工导流设施的开挖，都应挖设相应的集水井和排水沟，结合场地情况选择适当型号的水泵进行基坑降水和排水。布置水泵时应考虑整个水电站施工过程中的经常性排水降水要求，特别是河道汛期涨水期间的加强性排水。调压井设置为圆形断面，其开挖直径为18m，深度为36.60m，场地围岩由板岩夹千枚岩构成，岩石主要以Ⅲ类为主，局部为Ⅱ类，岩石断裂带或裂隙密集带判定为Ⅳ类，开挖稳定性相对较差。针对场地地质、水文条件，采用先开挖导井，后扩挖成型的工序进行开挖施工。导井开挖采用一次性钻爆贯通技术，井身采用自上而下全断面分层、分块爆破方式进行扩挖，采用液压钻机钻孔进行岩石爆破，同时利用反铲翻渣顺导井溜至引水洞内将土石碴排出，解决了由上而下进行大直径深井开挖的技术难题。

3 施工导流

3.1 围堰做法

采用混凝土和浆砌石围堰进行防渗处理效果当然最好，但投入成本高，应全面考虑水电站工程的级别及其重要性进行选择。一般的小型水电站，通常采用土石进行围堰即可。施工导流的标准多按5a 一遇的洪水进行设置设计，围堰施工应尽量选择在河道枯水期进行。

3.2 防渗处理

小型水电站选择土石围堰进行施工导流后，其防渗处理非常关键。围堰的黏土心墙及迎水面上应铺设相应的土工布或防渗膜，防止河水对土石的直接冲刷。但无论围堰采取哪种防渗处理措施，在其迎水面设置相应的钢筋混凝土块石护面都是必要的。在进行围堰防渗处理过程中，对围堰与河床及左右两岸的连接区域应重点注意，针对局部非岩性地基要进行齿槽开挖处理，将防渗材料充分嵌入齿槽进行加强加固；针对岩性地基可通过将防渗材料高压注入使其与岩石充分黏接，再辅以适当的扁铁钻孔射钉加固等措施，以防止围堰与河床基础黏接部位受拉开裂。

3.3 截流施工

截流施工应尽量选择在河道枯水期进行，如因工期紧张需在汛期进行截流施工，应进行充分周密的施工组织设计，做好人力、物力与技术上的充分准备，并做好水情预报工作。采用立堵法精细截流施工时，在龙口抛投时应尽量用石串、块体串联或栓锚大块石进行，实际截流备料总量应比理论计算值适当增加，通常可设置0.20 左右的增量系数。

4 主体结构施工

4.1 下部结构施工

水电站工程水下部分结构大都由大体积混凝土结构构成。浇注施工时，应根据实际结构形式进行分层、分区浇注。分层、分区浇注时应考虑混凝土自身的浇筑能力及水化放热[1]。对于小型水电站通常采用的立式机组，底板及尾水管部位可按机组数进行分区即可，其底板厚度通常厚度不大（一般不超过1.20m），采用混凝土泵送进行浇注，速度快，无需分层浇注。小型水电站立式机组的尾水管设计，按施工角度考虑一般可分为钢内衬与非钢内衬两种。高水头小流量的水电站大多采用钢内衬形式，施工方便；但对于该工程的低水头大流量水电站，因其尾水管直径相对较大，采用钢内衬形式造价相对较高，不经济，所以在进行尾水管部位混凝土浇注施工时，模板制作安装非常重要。

首先，可按图解法和数解法将尾水管剖面进行分解，在弯肘段按相应截面和剖面尺寸制作木拱架，在相邻木拱架之间通过木模连接光滑，早木模表面再铺设铁皮以减少混凝土结构面层的粗糙程度；在扩散段可考虑采用钢模。尾水管部位单独进行浇注时，一定要加固可靠，防止混凝土在浇注过程中发生移位和上浮现象。浇筑过程中应24小时实时进行监控，观察其在浇注过程中的位移变化。在厂房下部洞室结构相对较多，如集水廊道结构、集水井结构、供排水室结构等，浇注施工时应尽量采用整体浇筑法进行，但顶板与支撑的强度及稳定性一定要满足要求，在浇筑前应进行全面检查和仔细核算，防止发生因整体浇注的速度过快而导致顶板大幅下沉甚至坍塌[2]。待座环支墩浇注施工完并安装好座环后，要对座环基座进行水泥灌浆施工，水泥灌浆施工完成后再进行蜗壳混凝土的浇注，蜗壳模板可采用木模。需要注意的是，蜗壳边墙与顶板不宜一次性进行整体浇筑。蜗壳混凝土浇注完成后，进行水轮机层，以及机墩、发电机层的混凝土分层浇注施工，应注意预留相应的穿线孔洞。机墩浇注时应注意预留二期混凝土，插筋施工要严格按设计图纸进行。下部结构的混凝土施工过程中如在冬季遭遇气温骤降，已浇注成型的混凝土结构暴露表面要采取相应的保温措施进行养护，在低温季节要封闭已浇筑的预留孔洞。

4.2 上部结构施工

上部结构的施工则以机组设备安装为主，土建施工配合。为争取发电机组尽快安装运行，主副厂房的框架采用先排架、圈梁后砌砖充填的工序进行施工。主厂房采用的预制吊车梁构件，应预埋好相应的吊车轨道夹固螺栓或者预留孔洞，安装时直接采用高强螺栓安装固定即可；薄腹梁多采用胎膜平面法进行现场预制，为节约场地可重叠3 层堆放，但吊装扶正时应采取相应措施以防止上层的预制梁滑落造成破坏。厂房梁、板吊装施工应根据实际情况提前进行施工组织设计，采用汽车吊装。在立式机组厂房内由于空间过小进不了吊车，应设计好吊车在外面如何进行就位吊装的施工措施。屋面工程的施工也很重要，选择7cm厚的FSG保温材料。FSG保温材料相对传统屋面保温材料重量更轻，效果更好；防水设计采用了4mm厚的SBS 改性沥青防水卷材，在卷材铺设施工时，一定要严格控制卷材的质量和铺设施工质量，一旦施工不当出现漏水现象将很难修补。

参考文献

[1] DL/ 5128- 2001,混凝土面板堆石坝施工规范[S].

[2] DL/ T5 193- 2004,水利水电工程施工组织设计规范[S].