松坡水电站引水系统设计方案优化与施工探究

番华芬

摘 要：云南松坡水电站是一个高水头电站，引水系统采用水库、埋管和明管相结合布置形式。结合松坡水电站地形地质条件及布置特点，对引水系统方案进行优化设计及施工方案进行研究。

关键词：松坡水电站;引水系统优化设计;施工

中图分类号：TV732 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0181-02

1 工程概况

松坡水电站位于德宏州盈江县盏西镇的勐龙河流域上，距盈江县城90km，距昆明882km。电站由4座拦河坝、3条引水隧洞、压力管道、厂区枢纽、升压站等建筑物组成。调节水库位于白龙河上游小地方附近，坝址以上流域面积18.57km2，河长5.07km，平均坡降12.6%，坝址海拔高程1922m，多年平均流量1.03m3/s，多年平均径流量0.32亿m3，地理位置：东经98°13′，北纬25°06′。厂址位于槟榔江干流上，厂址以上槟榔江流域面积1149.63km2，河长73.8km，平均坡降3.28%，厂址海拔高程1020m，地理位置：东经98°11′，北纬25°05′。主厂房、副厂房、升压站布置在槟榔江干流左岸。

松坡水电站为引水式开发，装机容量21MW，设计水头796.29m，保证出力4.83MW，年发电量11189万kw.h，年利用小时5328h，引水流量3.3m3/s，为四等小（1）型工程。电站可研概算总投资20324.14万元，静态总投资19739.14万元，单位千瓦投资9678元，单位千瓦静态投资9400元。

2 引水系统设计方案优化分析

原设计引水方案：1#有压引水隧洞从1#坝引水至压力管道，隧洞长1370m;2#无压引水隧洞从2#坝引水至小地方调节水库，隧洞长2130m;3#无压引水隧洞从3#坝引水至2#坝，隧洞长2480m;4#无压引水隧洞从4#坝引水至3#坝，隧洞长1320m;1#引水隧洞与长2368.44m的压力管道连接后至厂房发电。原设计方案设计水头为796.29m。

调整后的引水方案：1#无压引水隧洞从1#坝的刀河凹子右岸引水至2#坝，隧洞长1619m;2#无压引水隧洞从2#坝的天花板凹子河右岸引水至3#坝，隧洞长2732m;3#无压引水隧洞从3#坝的松坡河干流右岸引水至小地方水库，隧洞长2342m;从小地方水库左岸通过长2989.77m的有压引水隧洞引水与2405.767m长的压力管道连接后至厂房发电，由于厂房位置的变更压力管道位置和走向也随之变更。变更后设计水头为874.96m。

因厂房位置变化，压力管道由14#镇墩起向变更厂址改线，压力管道走向及布置也有相应变化。原压力管道布置在一宽厚山脊，地貌形态为浅切割低中山缓坡地形，地形上缓下陡，地形坡度较陡，山体较厚实，发育有两条小的冲沟和几个小规模的坍滑体，这几个小的坍滑体为浅切割表层的第四系覆盖层滑动，自然边坡中等稳定，管道线距离两侧大的冲沟700～100m，无滑坡，泥石流等不良物理地质现象发育，不存在高陡边坡。

地层岩性为下古生界高黎贡山群（Pzlgl）混合岩化片麻岩，泥盆系下统关上组下段（D1g1）炭质砂质板岩。管道沿线多为第四系残坡积（Qedl）层所覆盖，岩性为粘性土夹碎石，层厚2.0～3.0m，局部5～6m，结构松散～中密;下伏全风化混合岩化片麻岩，层厚5～8m，岩层较软弱。管道沿线发育区域性断裂长岭岗——顿海压扭性断裂的次一级断层（f1）。地下水位埋深大于15m，为地下潜水，全～强风化基岩透水性为弱～中等。管道处于山脊上，地下水排泄条件较好。

从14#镇墩起向变更厂址改线，线路沿着山脊部位布置，地形坡度30～40，此段地层岩性为泥盆系下统关上组下段（D1g1）炭质粉砂质板岩，泥盆系下统关上组上段（D1g2）泥质条带状灰岩，片理面倾向山内，有利于边坡稳定。变更后的管线布置形式开挖量相对少，自然边坡稳定，进厂段的管线坡度缓，对压力管道和厂房布置极为有利，故管线按本方案布置，考虑开挖边坡较陡，为管道安全稳定，对0#～2#镇墩、16#～17#镇墩之间的管段采用C20混凝土包管，厚80cm。

3 施工要点分析

3.1 施工導流标准与方式

施工导流标准，松坡水电站装机容量为2×13.5MW。1#～3#拦河坝采用浆砌石重力坝，小地方调节水库为埋石混凝土重力坝。按照《防洪标准》（GB50201-94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）的规定，依据水工建筑物级别和坝型，工程等别为四等，工程规模为小（1）型，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物级别为5级，导流标准按5年一遇设计，水工建筑物结构安全级别为Ⅲ级。根据工程枢纽布置特点、规模和施工进度规划，确定施工导流时段为12月1日至次年4月30日，松坡水电站1#坝相应导流设计流量为5m3/s，2#坝相应导流设计流量为7m3/s，3#坝相应导流设计流量为5.44m3/s;小地方调节水库相应导流设计流量为12.8m3/s。厂房距离槟榔江较远，高于槟榔江左岸滩地35m，故不需要导流。

导流方式，因各道坝均为重力坝，枯期流量小，可作为主要施工期，汛期可利用坝身泄洪过水，故采用枯期明渠导流方式。枯期采用上游浆砌石围堰挡水，1#坝、2#坝、3#坝第一个枯期采用左岸导流明渠过水，第二个枯期采用冲沙闸过水，汛期由坝体临时断面过水。小地方水库拦河坝第一个枯期采用右岸导流明渠过水，第二个枯期采用冲沙闸过水，汛期由坝体临时断面过水。

3.2 引水发电隧道施工

隧洞开挖时对局部不稳定段采用砂浆锚杆加固，对成洞条件差的开挖后应及时支护或超前支护。洞挖与出渣，洞内用7655气腿手风钻钻孔，人工装药爆破，全断面一次开挖。为满足隧洞开挖出渣强度要求，采用人工推运0.6m3V型有轨矿车出渣，线路布置为单线，轻便铁道轨距为600mm;采用人工装渣，人工推运出渣。洞挖石方总量：16180m3。运至弃渣场堆放。临时支护：在围岩较差的洞段及断层破碎带洞段须按设计要求，进行锚喷临时支护，锚杆用手风钻造孔，人工安装锚杆，注浆机注浆。混凝土喷射机喷混凝土。通风：由设置在施工支洞洞口的轴流风机将风压入 φ500mm风管送至施工掌子面，总供风量为100m3/min。钢筋混凝土工程，引水隧洞钢筋混凝土衬砌一般应安排在洞挖完成后进行，引水隧洞全面贯通后进行施工，浇筑应先浇边、顶拱，最后浇筑底板。边、顶拱使用定型组合钢模（渐变段可使用部分木模），人工立模，混凝土衬砌宜采用分洞段浇筑。混凝土原材料用自卸汽车从砂石料加工厂及水泥库房运至施工支洞口及引水隧洞明洞口设置的混凝土拌合站，混凝土由各拌合站拌制供给，由1t翻斗车运输混凝土至洞内，混凝土泵送入仓，人工平仓，插入式振捣器进行振捣。底板混凝土浇筑可人工抹平。回填灌浆：顶拱回填灌浆分段进行，其分段同混凝土浇筑分段。按设计要求，在隧洞顶拱预埋PVC管，砂浆泵实施灌浆。

3.3 厂房施工

主厂房由主机段和安装间组成，全长34.52m（其中主机段长24.50m，安装间长10.0m），宽14.0m，发电机层高程以上最大高度12.40m，采用钢筋混凝土框架结构。主厂房内布置2台水轮发电机组及相关配电设备和一台双梁桥式起重机。水轮发电机组中心距为12.0m，机组安装高程1034.60m，室内地面高程1041.75m，屋顶高程1054.15m，进水管轴线高程1034.60m。

副厂房在主厂房下游布置，平面尺寸27.14×14.0m，高5.5m。布设中央控制室、低压配电室、高压开关室、载波室、仪表检修间及交接班室组成，室内地面高程1041.75m，屋顶高程1047.25m;副厂房为C25钢筋混凝土排架及板、梁结构。副厂房屋顶设防水层及预制砼块隔热层。开挖，厂房土石方开挖边坡开挖原则上应自上而下进行。土方采用分层用人工及挖掘机开挖、集渣，反铲装5t自卸汽车运输出渣。石方开挖用手风钻钻孔，人工装药，推土机集渣，装载机装5t自卸汽车出渣。开挖石渣运至Ⅵ号弃渣场;锚喷支护，锚杆采用人工搭脚手架，铺設操作平台，手风钻钻孔，人工安装锚杆，注浆机注浆。喷混凝土可在已搭设的边坡脚手架上用混凝土喷射机施喷;钢筋混凝土工程，钢筋由厂区钢筋加工厂制作加工，载重汽车运至施工现场，人工绑扎安装。模板用定型组合钢模，部分采用木模，人工立模安装。厂房混凝土由厂区拌合站拌制。下部混凝土采用1t翻斗车运送，卸入溜槽（筒）入仓，人工平仓、振捣。厂房上部基本为钢结构板、梁、柱安装施工，考虑布置1台50吨汽车吊，吊运构件至安装点，人工安装固定，焊接或螺栓连接;砌体工程，厂房砌砖采用手推车运输，垂直运输用井架式提升机吊运，砂浆由搅拌机拌制，在搭设的钢管脚手架上人工砌砖;机组安装，用汽车起重机先安装厂房桥吊，机组安装由厂房桥吊吊运安装。

3.4 运输方式选择与重大件运输措施

松坡水电站坝址距盈江县城公路里程为85km，现有公路从昆明通至盈江县，公路里程为820km，其中昆明至保山549km，为汽车专用一、二级高等级公路，保山至盈江271km，主要为二级公路。根据机电设计资料，重大件为主变压器，发电机转子总重。省外供货的重大件考虑铁路与公路联合运输方式。从产地由火车运至昆明，转由载重30t拖车运至工地。省内运输考虑采用公路运输，可以满足重大件运输要求。

4 结语

本文以松坡水电站引水系统设计方案优化与施工要点为主题，对松坡水电站概况进行分析，随后提出了引水系统的优化方案。针对施工中可能存在的问题，笔者对工程施工要点进行罗列，并逐一进行详细论述。松坡水电站的建设对于当地经济发展以及生态环境的治理具有重要意义。其它类似工程也可借鉴松坡水电站引水系统设计方案优化与施工结合自身实际水电站建设特点，科学开展各项建设工作，确保工程设计施工科学合理。

参考文献

[1] 栗帅，倪龙，张强.石城子三级电站引水系统优化设计研究[J].中国水能及电气化，2013（7）：59-62.

[2] 曾冬梅，栗帅.石城子二级电站引水系统优化设计研究[J].吉林水利，2012（10）：19-21.

[3] 刘惠娟，赖成联，袁权红，等.高水头小流量电站引水系统方案优化研究[J].南水北调与水利科技，2010，08（5）：149-152.

[4] 田德智，杨光钦.大花水水电站引水发电系统施工优化方案综述[J].水利水电施工，2010（2）：45-48.