中小水电发电引水系统施工技术

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中小水电发电引水系统施工技术

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1815 0


 随着广大设计人员环境保护意识的加强,近年来,越来越多的中小水电工程发电引水系统采用隧洞形式,尽量避免选用渠道、明钢管引水等形式,以尽量减少工程建设对耕地的占用以及对环境的影响。芙蓉水电工程的发电引水系统由进水口、引水隧洞、调压井、隧洞式压力管道等组成,是十分典型的组合方式。该工程施工布置简单、实用,应用了混凝土泵、滑模等施工技术,投资省,施工进度快,符合目前我国民营水电站投资的总体要求。

一、发电引水隧洞设计

  芙蓉水库位于浙江省常山县芙蓉乡,是一个以防洪、发电为主,结合灌溉、供水等综合利用的水利工程。水库总库容9580万m3,电站总装机容量16000kW。

  芙蓉水库发电引水隧洞全长1682m。进水口为竖井式进水口。引水隧洞为有压圆形洞,隧洞开挖洞径4.0m,纵坡i=0.01。调压井为扩大上室的简单圆筒式调压井。调压井竖井开挖直径4.4m,衬后直径3.4m,上室开挖直径7.0m,衬后直径6.0m。调压井上室高16.0m,竖井高53.1m,调压井总高69.1m。

  压力管道由上平洞段、斜洞、下平洞、岔管及支管组成。上平洞段为引水隧洞的延伸,采用C20钢筋混凝土全断面衬砌,衬后断面直径3.2m。斜洞倾角为45º,开挖洞径4.2m,衬后内径3.2m,首部39.58m为钢板内衬段,其余均为钢筋混凝土衬砌。下平洞总长 235.25m,开挖洞径3.6m,钢板内衬,外包C20素混凝土,衬后洞径2.6m,在隧洞出口前将钢管直径渐缩至2.2m。岔管位于隧洞出口,采用“卜”形岔,分岔角为58º,钢岔管和支管均采用C15混凝土外包。

  为了保证施工工期,桩号1+045处设施工支洞,支洞开挖断面为3.5×3.5m城门型断面。

二、施工总布置

  共设三个进洞点,即进水口、施工支洞、厂房下平洞。根据实际地形情况及施工工期需要,进行隧洞施工布置。

  1.施工供风

  进水口工区布置6m3/min空压机二台,用于进水口边坡石方开挖、闸门竖井开挖及平洞开挖。支洞工区布置10m3/min空压机一台,用于引水平洞及调压井石方开挖。下平洞工区布置6m3/min空压机一台,用于下平洞及斜洞石方开挖。

  2.生产和生活用水

  进水口生产生活用水取用溪水和山涧水;支洞工区生产用水从支洞明渠灌溉取水,生活用水取用自来水;下平洞施工生产用水从溢洪道▽180m处修筑的浆砌石坝内引接,生活用水取用自来水。

  3.施工用电

  在进水口、支洞及下平洞附近安装200 KVA变压器各一台,变压器旁边装有低压总配电箱,各工区生产、生活用电均可从变压器低压端接出。

  4.砂石料系统

  砂石料筛分系统布置在拦河坝上游200m处,砂石料加工采用装载机喂料,自制钢筋网筛粗筛分后,将过筛的半成品混合料运至振动筛分机上进行筛分,筛分机上安装二台水泵进行冲洗,经振动筛分后黄砂、骨料按设计要求进行分档堆放,利用2t农用自卸车将砂石料运至各施工作业面。

  5.混凝土拌和系统

  进水口布置350搅拌机一台,混凝土60泵一台,水泥库房一间。支洞口布置350搅拌机一台,水泥库房一间,混凝土采用0.4m3工程车运输。下平洞出口布置350搅拌机一台,黄砂、骨料料仓三处,水泥库房一间,混凝土80泵一台。

三、隧洞开挖

  隧洞开挖采用预留光爆层二次爆破法进行掘进,即施工时超前开挖直径为2.0m的小导洞,预留50cm光爆层,二次爆破成洞的方法进行施工。

  1.钻孔与爆破

  采用YTP-24气腿风钻配φ42合金钻头湿式凿岩,利用各工区空压机供风,镀锌管导入。小导洞与扩洞工作面前后距离控制在6m以上。爆破采用2#岩石粉状炸药和乳胶防水炸药装药,毫秒差非电导爆管簇联起爆。

  2.布孔与钻爆参数

掏槽眼布置9孔,其中空孔4只,装药孔5只,孔向相互平行,孔间距7~10cm,顺洞轴线方向垂直掌子面,孔深2.5m。崩落孔23只,孔深2.3m,沿掏槽眼周围渐开布置,孔间距70~90cm。周边孔20只,孔深2.3m,沿开挖轮廓线匀均布置,打孔外扒角为2°~4°。

3.通风与除尘

  采用11kW轴流风机“压入式”供风,φ500风筒导入,进洞300m后,则采用混流式通风,同时增加一台11kW风机进行吸出,风筒选用胶质材料做成,悬挂在洞壁一侧。为保证洞内施工作业环境符合卫生条件,爆破后及时对炮碴进行喷雾、洒水等综合性防尘措施。

  4.运输与排水

  采用HB-60型耙式装岩机配2m3农用自卸车出碴,循环作业,每200m设回车道一处。隧洞内为自流排水,支洞下流及进水口则采用2.2kW水泵抽水。

四、隧洞混凝土衬砌

  1.平洞抹底混凝土衬砌

  隧洞抹底混凝土以50m为一个单元进行,采用人工清基并清洗干净,每5m断面岩壁两侧画出抹底高程线。混凝土开仓前,排净岩石面的积水和积碴后,采用二台0.4m3工程车运输混凝土,由里向外浇筑,插入式振捣器振捣密实,人工抹平。

  2.进水平洞混凝土衬砌

  水口方洞全衬段采用钢模板立模,人工双胶轮车运料,插入式振捣,由里往外,按先底板、后边墙、再顶拱顺序施工。进水渐变段混凝土衬砌为方变圆结构,模板采用松木板加工制作,在木工房加工完成后,运至现场进行拼装。采用方木进行支撑固定,对拼装的细小缝隙,用胶带纸进行贴面。人工进料平仓浇筑。浇筑时,注意模板两侧混凝土下料应均匀上升,防止模板移位。

  3.闸门井混凝土衬砌

  闸门井混凝土衬砌从下往上、分层分块进行,施工时分为11层,采用混凝土泵输送混凝土入仓浇筑。模板采用标准钢模,U形卡扣连接,钢管围檩对撑固定。混凝土浇筑采用插入式振捣器振捣,人工平仓,混凝土下料40cm厚开始振捣。

五、调压井混凝土衬砌

  调压井垂直高差达69.5m,高程275m以下井身段混凝土采用滑模工艺衬砌,高程275m以上扩大上室段采用吊罐提升混凝土,人工立模浇筑。

  1.滑模衬砌混凝土提升系统布置

  沿调压井中心线位置292m高程布置钢结构天梁一道,天梁顶设滑轮组,利用2t卷扬机进行提升。

  2. 模板拼装

  采用标准钢模板。模板竖向围檩采用100#槽钢,竖向围檩与滑模平台梁焊接,水平围檩采用∠75×6角钢三道,模板高度150cm,每块模板宽度20cm,每块模板与水平围檩采用钢筋焊接固定。为便于滑升,模板拼装时下口必须保持6~10mm的锥度。

  3.起始块混凝土施工

  调压井施工时需保证斜洞作业面的交通畅通,调压井起始块混凝土施工设在井身229m高程,为增加混凝土与岩石面的剪切摩擦力,施工时在起始块混凝土衬段布置了Φ25锚筋12根。混凝土浇筑采用临时提升机架吊混凝土入仓,插入式振捣器振捣。

  4.混凝土浇捣与模板滑升

  调压井井身混凝土施工时,初浇高度控制在60~70cm,待下层混凝土贯入度阻力值达到5~35kg/cm2时,开始提升3~5个千斤顶行程,适时对模板结构及液压系统进行检查,一切正常之后方可继续进行浇筑。浇筑时采用插入式振捣器振捣,每浇20~30cm混凝土后,提升3~5个千斤顶行程。绑扎钢筋、浇筑混凝土、模板滑升须连续循环进行。模板高差不得大于40 mm,且相邻两个提升架上的千斤顶高差不得大于20mm。

  5.钢筋绑扎

  钢筋由钢筋厂下料加工,受力钢筋采用绑扎搭接,搭接长度45d,下料后的钢筋由提升机吊笼运输至滑模平台,进行人工绑扎。

  6.混凝土运输

  混凝土由支洞口搅拌机拌料,2台0.4m3工程车装料并运至调压井吊罐内,由2t卷扬机提升

复合土工膜(复合防渗膜)分为一布一膜和两布一膜,宽幅4-6m,重量为200—1500g/平方米,抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高,产品具有强度高,延伸性能较好,变形模量大,耐酸碱、抗腐蚀,耐老化,防渗性能好等特点。能满足水利、市政、建筑、交通,地铁、隧道、工程建设中的防渗、隔离、补强、防裂加固等土木工程需要。常用于堤坝、排水沟渠的防渗处理,以及废料场的防污处理。

至浇捣仓面。

六、高压管道钢管制作与安装

  1.制作

  斜洞钢管按1.8~2m长单节制作,其余直管按6~8m长一节制作运现场。岔管整体制作并经振动时效处理和水压试验后运现场安装。2.压力钢管安装工艺流程

  压力钢管安装配备固定龙门架和10t电动葫芦用于现场装卸作业。

  斜洞钢管用汽车将钢管运到隧洞出口,用固定龙门架将钢管吊装到自制的小车上(小车安放在铺设的轨道上),人工推运到弯管位置,用卷扬机将放置在轨道上的钢管逐节拖到安装位置,用钢丝绳将钢管固定在洞壁锚筋上。待弯管安装固定后,自下往上逐节安装。

  高压平洞钢管用汽车将钢管运到隧洞出口,用固定龙门架吊装到自制的小车上(小车安放在铺设的轨道上),人工推运到安装位置,从上游往下游逐节安装。

  岔管、厂房进水管先安装岔管,然后从蝶阀端从下游往上游安装支管,将凑合节设置在弯管与岔管之间。

  安装前钢管的中心控制点放样在隧洞顶部,高程点设置在隧洞两侧洞壁上,用水泥钉或红漆作标志。

七、斜洞及下平洞混凝土衬砌

  下平洞及斜洞下弯段为钢衬回填混凝土衬砌,施工时以12m钢管段长为一个浇筑单元进行衬砌回填,端部采用木模板封堵,钢筋内拉条固定。混凝土泵管从模板口导入,80电动泵将混凝土送进浇筑仓面。钢管下半部采用插入式振捣器振捣,上半部结构利用混凝土泵的挤压力挤压密实。泵送混凝土浇筑时,特别需控制好混凝土料的和易性,做好管顶排气排水工作。

  斜洞段钢筋混凝土衬砌采用标准钢模板立模,环向围檩采用钢管加工制成,立模时将围檩与钢模板用铁丝吊牢,采用钢管对撑的办法进行支撑加固。

  混凝土浇筑用泵送混凝土入仓,插入式振捣器振捣。钢筋运输采用洞顶斜拉钢丝索,卷扬机牵引,将已下料好的钢筋装入吊篮内,通过定滑轮匀速滑动,将钢筋从斜洞顶运到施工作业面。混凝土浇筑按9m分块进行衬砌施工。

八、隧洞喷混凝土施工

  喷混凝土所用的黄砂对细度模数、含泥量及含水量要求较高,施工时应严格把好黄砂质量关。

  隧洞喷射混凝土施工时,按先底拱--边拱--顶拱的顺序进行,喷头与受喷岩石面距离控制在100cm左右最佳,喷嘴方向应与工作面垂直,螺旋式喷射,做到岩石面凹凸部位有效衔接。

  喷射混凝土一次喷射厚度控制在5cm左右,第一层喷射混凝土终凝后,立即进行第二层喷射,直至达到设计厚度,如遇终凝超过1小时,则用高压水冲洗干净后,再进行第二层喷射。

  喷混凝土终凝2h后即进行喷水养护,在14d内应使喷层表面经常处于湿润状态。

九、结语

  芙蓉水库工程发电引水系统施工进度快、安全、投资省,质量符合设计和有关规程规范要求,已正常运行半年,施工经验可供类似工程参考。


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