小型水电站引水系统施工技术研讨

陈 聪，涂 胤

（1.江西省水利水电开发有限公司，江西 南昌 330096；2.中国安能集团第二工程局有限公司南昌分公司，江西 南昌 330100）

由于人们的环保意识逐渐增强，给小型水电工程部分工作带来了一定影响。以往以渠道、明钢管为主的引水系统设计会占用耕地且对环境造成一定程度的破坏，而隧洞形式遵循了绿色环保设计理念，能够避免环境受到影响，故而成为了当前引水系统的主流设计形式。小型水电站引水系统由进水口、调压井、压力管道及引水隧洞等组成，下文逐一探讨了相关组成部分的施工技术。

1 小型水电站引水系统设计

某小型水电站引水隧洞洞长总计1 682 m，主要作用为防洪、发电，供水和灌溉等功能。采用竖井式的进水口，圆形有压的引水隧洞，隧洞开挖洞径为4.0 m、纵坡i=0.01；采用上室高16.0 m的简单圆筒式调压井，开挖直径7.0 m、衬后直径6.0 m，调压井高度总计69.1 m，竖井高53.1 m、开挖直径4.4 m、衬后直径3.4 m。

压力管道包含上下平洞段、支管、岔管、斜洞[1]。上平洞段属于引水隧道延伸地段，选择钢筋混凝土全断面实施衬砌，开挖洞径4.2 m、衬后断面直径3.2 m、衬后内径3.2 m、斜洞倾角45°。除首部钢板内衬段39.58 m之外，皆为钢筋混凝土衬砌；下平洞总计长度为235.23 m，皆为钢板内衬，开挖洞泾3.6 m、衬后洞泾2.6 m，隧洞出口前选用2.2 m直径钢 筋；隧洞出口处的岔管，选择“卜”形岔。

2 工程施工总体布置

在全面考察地形情况的基础上，合理布置隧洞施工，以便保证施工的工期。

（1）施工供风。进水口工区安放两台空压机（6 m·min-1），负责开挖进水口边坡石方、平洞、闸门整井。支洞工区安放一台空压机（10 m·min-1），负责引水平洞和调压井石方开挖。下平洞工区安放一台空压机（6 m·min-1），负责下平洞及斜洞石方开挖。

（2）施工用电。进水口、下平洞及支洞附近，各自装置一台变压器（200 kVA），同时将变压器附近作为低压总配电箱的安置地点，各个生产生活用电与变压器低压端相连。

（3）砂石料系统。砂石料筛分系统安装时，选择拦河坝上游200 m作为安置点，砂石料加工中采用装载机喂料，通过自制钢筋网筛完成粗筛，过筛的半成品混合料经过振动筛分机筛分后，筛分机上配有可供冲洗的两台水泵，按照设计要求对振动筛分后的骨料、黄砂进行分类堆放，后续向各个施工作业点运输砂石料。

3 隧洞开挖

钻孔、爆破期间，选用合金钻头、气腿风钻，实施湿式凿岩，爆破时选择岩石粉状炸药，且需在导入镀锌管后实施[2]。爆破设置装药孔5只、空孔4只，孔深2.5 m，相邻孔之间间隔7 cm～10 cm。

4 引水渠道施工

由于电站傍山渠道内发生漏水及塌方的可能性较高，此类灾害一旦出现就会导致维护及加固工作受到影响。通常情况下，小型水电站皆有傍山渠道路线，并且道路较长，并位于较为复杂的地质环境内，发生滑坡的可能性极高。而当滑坡现象出现时，就会造成渠道堵塞，此时水很快会溢满隧道并引发渠道塌方，最终会导致大面积冲刷现象。为规避此类问题，施工过程中需要落实溢流侧堰的建立，渠道经过山沟时选择暗涵形式，以便往渠道外输送砂石及枯枝败叶等。

5 压力管道安装

安装压力管道时，主要采取人工形式抬运，并选择行车吊装压力管道。该过程中主要涉及以下几个步骤：其一，管床砌筑。以标准管床设计为依据展开施工，各自包含两个侧墙、踏步及支墩，侧墙-踏步-支墩-踏步-侧墙为横断面。其二，制作行车。采用钢管制作行车，结构形式选择桁架式。行车上安装两个起吊能力充足的滑轮。其三，安装卷扬机。待完成斜坡第一节压力管的装置后，便可实施镇墩浇筑。

6 各部位混凝土衬砌

6.1 隧洞混凝土衬砌

首先，衬砌平洞抹底混凝土。隧洞抹底混凝土作业期间，确保50 m为一个单元，通过人工彻底清洗地基，于断面岩壁两侧绘制抹底高程线，间距5 m绘制一次。彻底排除岩石面积碴与积水，可进行混凝土开仓，由里至外浇筑混凝土，用插入式振捣器振捣混凝土，通过人工操作抹平。其次，实施水平洞混凝土衬砌。采用钢模板进行水平洞全衬段立模，由里至外插入式振捣混凝土，施工顺序依次为底板、边墙、顶拱。围绕方变圆结构实施进水渐变段混凝土衬砌作业，采用木板加工制作模板，完成加工后运输至现场直接拼装即可。人工进料平仓浇筑，具体施工中需保持均匀上升的态势实施模板两侧混凝土下料，以免模板出现位移的情况。最后，衬砌闸门井混凝土。分层分块的实施闸门井混凝土衬砌，施工过程中总计11层，由下往上进行。采用U形卡扣连接标准钢模模板，对称固定钢管围檩。插入式振捣器振捣后，选择人工的方式平仓，振捣应在混凝土下料厚度达到40 cm时开始。

6.2 调压井混凝土衬砌

在衬砌高度未超出275 m的井身段混凝土时，选择滑模工艺；如果高度超出275 m，则选择吊罐往上输送混凝土，并以人工立模的方式展开浇筑。确定竖向围檩为100槽钢，水平围檩为角钢三道，选择钢筋通过滑模平台焊接使其固定在模板上。实际施工中，需要对起始块混凝土施工予以关注，且混凝土浇筑、混凝土运输及模板滑升也要着重考虑。

6.3 斜洞和下平洞混凝土衬砌

将钢衬回填混凝土用于衬砌下平洞，并以相同的方式方法衬砌斜洞下弯段，施工中将一个浇筑单元确定为12 m钢管段长，实施衬砌回填，选择木模板将端部封堵。混凝土料和易性是浇筑期间不可忽视的关键性内容，同时要做好管线排气排水工作。

通过洞顶斜拉钢丝运输钢筋，牵引时主要依靠卷扬机，往吊篮内装入已下料好的钢筋，定滑轮匀速滑动的基础上从斜洞顶向施工作业面运输钢筋。

7 结语

本文以某小型水电站引水系统为例，探讨了相关施工技术，深入分析了压力管道施工工艺。在完成工程施工之后，通过冲水实验取得了一次性的成功，表明此次施工不但有利于关窗施工放样精度的提升，并且更加安全、可靠。通过本文的研究，可为小型水电站引水系统的安全建设及稳定运行提供必要的参考。