淺談錦屏一級(jí)水電站大壩滲漏集水井清淤技術(shù)

邵 鵬 哲， 王 國(guó) 千， 徐 金 順， 代 啟 元， 余 強(qiáng)

(1.雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610051；2. 四川二灘建設(shè)咨詢(xún)有限公司，四川 成都 610021)

1 工程概況

錦屏一級(jí)水電站大壩滲漏水匯集于大壩內(nèi)高程1 595.00 m處排水廊道內(nèi)的集水井，集水井布置在13#、14#壩段內(nèi)，尺寸30 m×3 m×4.5 m(長(zhǎng)×寬×高)，容積約405 m3。水泵房位于大壩下游側(cè)高程1 664.00 m處的平臺(tái)上。泵房?jī)?nèi)安裝有4臺(tái)深井潛水泵，1主3備。單臺(tái)泵流量為450 m3/h，揚(yáng)程為90 m。集水井內(nèi)安裝有水位計(jì)來(lái)控制深井潛水泵的啟停，集水井底高程為1 590.50 m，高程1 592.65 m為停泵水位，高程1 593.90 m為第一臺(tái)泵啟動(dòng)水位，高程1 594.20 m為第二臺(tái)泵啟動(dòng)水位。水泵出水管采用單管DN350，向水墊塘內(nèi)排水，大壩滲漏集水井來(lái)水為兩側(cè)排水廊道。集水井兩側(cè)排水廊道來(lái)水流量共為183 m3/h，左側(cè)來(lái)水占大壩滲漏來(lái)水量的70%以上。

自錦屏一級(jí)水電站運(yùn)行以來(lái)，未對(duì)大壩滲漏集水井進(jìn)行清理。由于大壩滲漏來(lái)水鈣化物含量較重，日積月累，鈣化物析出、結(jié)塊現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)深井潛水泵進(jìn)水口濾網(wǎng)造成淤堵，運(yùn)行期間多次發(fā)生深井潛水泵流量降低、超時(shí)報(bào)警的情況，為確保滲漏水及時(shí)抽排、深井潛水泵安全穩(wěn)定運(yùn)行，亟需徹底清理集水井。

2 集水井清淤特點(diǎn)

(1)清淤工程量大。由于長(zhǎng)期未清理，大壩集水井及兩側(cè)廊道底板、邊墻鈣化析出物固結(jié)、淤積現(xiàn)象嚴(yán)重，清運(yùn)工程量大。

(2)固結(jié)鈣化物清理難度大。固結(jié)鈣化物堅(jiān)硬，需人工清撬，因原深井潛水泵為清水泵，鑿除后的塊體或粉碎后的顆粒物無(wú)法通過(guò)原深井潛水泵進(jìn)行抽排。

(3)原設(shè)計(jì)停泵水位以下2.15 m范圍內(nèi)無(wú)法通過(guò)原深井潛水泵進(jìn)行抽排。

(4)大壩滲漏集水井至抽排出口水墊塘處平臺(tái)高差大，為73.5m，且運(yùn)輸路徑皆為坡度陡于1:1的爬梯廊道，人工清運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)大。

(5)有限空間作業(yè)。集水井尺寸為30 m×3 m×4.5 m(長(zhǎng)×寬×高)，大型抽水設(shè)備無(wú)法使用。

3 清淤技術(shù)

3.1 總體思路

結(jié)合集水井清淤特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)施工環(huán)境綜合勘察，集水井清淤主要為對(duì)大量固結(jié)鈣化物的清理，運(yùn)用施工導(dǎo)、截流技術(shù)，借鑒河道采砂模式，通過(guò)破碎固結(jié)鈣化物，采用多級(jí)排污泵接力運(yùn)輸方式[1]進(jìn)行清理。該清淤技術(shù)在克服有限空間作業(yè)、人工清淤安全風(fēng)險(xiǎn)大等難點(diǎn)的前提下，可系統(tǒng)全面的完成集水井及兩側(cè)廊道清淤工作。具體工作流程如圖1：

3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算

3.2.1 集水井

集水井長(zhǎng)30 m，寬3 m，高4.5 m，井底高程為1 590.50 m，停泵水位高程為1 592.65 m，停泵時(shí)集水井內(nèi)水容量高為1 592.65 m-1 590.50 m=2.15 m，水容量為30 m×3 m×2.15 m=193.5 m3。

3.2.2 集水井廊道

左側(cè)廊道長(zhǎng)90 m，寬3 m(設(shè)置2.5 m高臨時(shí)圍堰，2 m為蓄水高度)，可蓄水量為90 m×3 m×2 m=540 m3。

右側(cè)廊道長(zhǎng)70 m，寬3 m(設(shè)置2.5 m高臨時(shí)圍堰，2 m為蓄水高度)，可蓄水量為70 m×3 m×2 m=420 m3。

集水井廊道可蓄水量為540 m3+420 m3=960 m3。(兩側(cè)水廊道內(nèi)有連接管道，將其互通可作為一個(gè)整體蓄水池，不考慮兩邊來(lái)水量的大小)

3.2.3 排污時(shí)間

集水井內(nèi)水抽干時(shí)間為193.5 m3/(100 m3/h×6)=0.323 h=19.35 min(排污泵排污量為100 m3/h，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，擬定6臺(tái)排污泵同時(shí)抽水，根據(jù)時(shí)間要求可增減排污泵數(shù)量)

3.2.4 廊道蓄水時(shí)間

選取額定滲漏量為183 m3/h，排污泵排污量為100 m3/h，廊道可蓄水量為960-193.5=766.5 m3，可蓄水時(shí)間為766.5 m3/(183 m3/h-100 m3/h)=9.23 h。(符合工作時(shí)間要求)

3.2.5 塑膠集水箱的尺寸

高1.2 m，直徑1.8 m，容積為3.05 m3。(廊道樓梯間平臺(tái)寬為2.6 m，滿(mǎn)足尺寸要求)

3.2.6 內(nèi)水回流量

考慮到施工、運(yùn)輸方便及水壓等，輸送管路采用消防水帶。每段消防水帶(直徑為0.1 m)內(nèi)水的回流量為：

1#水泵至2#水泵消防管內(nèi)水容量3.14×0.052×93=0.73 m3<3.05 m3。

2#水泵至3#水泵消防管內(nèi)水容量3.14×0.052×10=0.08 m3<3.05 m3。

3#水泵至4#水泵消防管內(nèi)水容量3.14×0.052×45=0.35 m3<3.05 m3。

4#水泵至5#水泵消防管內(nèi)水容量3.14×0.052×22.8=0.18 m3<3.05 m3。

5#水泵至6#水泵消防管內(nèi)水容量3.14×0.052×31.2=0.24 m3<3.05 m3。

3.2.7 消防水帶強(qiáng)度測(cè)試

為保障施工、檢修便利，清淤運(yùn)輸管道采用消防水帶，消防水帶廠家試驗(yàn)參數(shù)：

1 MPa=1 000 000 pa=ρ水gh=1 000×10×h，h=100 m，約為100 m水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，滿(mǎn)足使用需求。

3.3 施工準(zhǔn)備

包括施工所需機(jī)、器具等材料準(zhǔn)備，及施工人員安全、技術(shù)交底培訓(xùn)等。

3.4 多級(jí)排污泵及管路安裝

(1)采用φ100 mm的消防水帶，沿著集水井廊道爬梯、樓梯敷設(shè)至高程1 664.00 m水墊塘平臺(tái)處，全長(zhǎng)約650 m管路。

(2)在集水井平臺(tái)EL.1 595.00至水墊塘平臺(tái)處EL.1 664.00，設(shè)置4臺(tái)排污泵且與連接好的消防水管一起置于塑膠集水箱中(每個(gè)集水箱水泵接力處設(shè)置專(zhuān)人看守)，1臺(tái)布置于沿泥砂沉積物移動(dòng)抽砂。

(3)在1 664.00 m高程廊道排水出口處設(shè)置1臺(tái)接力排污泵直接將污水沿左岸繞過(guò)水墊塘排至江內(nèi)。

3.5 兩側(cè)廊道清理

(1)在確保各類(lèi)安全措施落實(shí)后，將排污泵深入集水井廊道內(nèi)，逐級(jí)啟動(dòng)排污泵，開(kāi)始排污。

(2)在排污過(guò)程中，安排專(zhuān)人在各處水泵接力處值守，確保水泵工作正常。

(3)底部可抽排污物清理完畢后，施工人員確認(rèn)做好各項(xiàng)安全措施，將集水井廊道內(nèi)的可破碎沉積物用打砂機(jī)破碎，將其排出。

3.6 集水井清理

(1)集水井廊道清理完畢之后，針對(duì)滲漏來(lái)水量大的特點(diǎn)，為保證集水井清淤作業(yè)時(shí)間，運(yùn)用施工導(dǎo)截流技術(shù)，設(shè)置臨時(shí)圍堰(焊接長(zhǎng)3 m，寬0.5 m，高2.5 m的鋼筋籠，籠內(nèi)利用清理出來(lái)的固結(jié)鈣化物裝袋填滿(mǎn))。

(2)利用原來(lái)的深井潛水泵將集水井內(nèi)的水排至停泵水位以下，因水中顆粒物較多，深井潛水泵需設(shè)置濾網(wǎng)。

(3)使用6臺(tái)排污泵將集水井內(nèi)的水排至集水井左側(cè)廊道圍堰中。

(4)待集水井內(nèi)水排干之后，施工人員確認(rèn)做好各項(xiàng)安全措施，將集水井內(nèi)可破碎的沉積物用打砂機(jī)破碎，將其排出。

(5)集水井內(nèi)安裝臨時(shí)爬梯，現(xiàn)場(chǎng)安排專(zhuān)人觀察兩側(cè)圍堰水位變動(dòng)情況，超過(guò)圍堰蓄水水位或圍堰有較大滲漏時(shí)立即組織井內(nèi)作業(yè)人員撤離。

(6)在集水井及廊道內(nèi)全部清理干凈后，通過(guò)圍堰放部分清水至集水井，逐個(gè)啟動(dòng)大壩滲漏潛水泵試運(yùn)行，確保抽排水效果滿(mǎn)足運(yùn)行要求。

3.7 安全措施

(1)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品，下水作業(yè)穿著下水服，現(xiàn)場(chǎng)所有作業(yè)人員必須穿著救生衣，現(xiàn)場(chǎng)配置數(shù)量充足的救生圈。

(2)危險(xiǎn)地段物資搬運(yùn)需設(shè)置安全平臺(tái)，施工人員系好安全帶，利用繩索上下拖運(yùn)(30 kg以上的搬運(yùn)必須多人協(xié)作)。

(3)施工作業(yè)區(qū)需警戒隔離。集水井人員、材料上下孔洞周?chē)仨氃O(shè)置安全圍欄，人員上下系好安全帶，做好防墜落措施；材料、設(shè)備通過(guò)孔洞運(yùn)輸須綁扎牢固，做好防墜落打擊措施。

(4)施工各環(huán)節(jié)點(diǎn)有安全員看護(hù)，保持通訊暢通(電話或?qū)χv機(jī))。

(5)施工人員配發(fā)足量、完好的照明設(shè)備(電筒、頭燈等)。

(6)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電符合相關(guān)規(guī)程規(guī)范。

(7)特殊工種持證上崗。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)錦屏一級(jí)水電站大壩滲漏集水井及兩側(cè)廊道滲漏來(lái)水量大、固結(jié)鈣化物多、清淤揚(yáng)水高程大、有限空間作業(yè)條件、人工清運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)大等治理難點(diǎn)，實(shí)踐中運(yùn)用施工導(dǎo)截流技術(shù)，保障清淤有效作業(yè)時(shí)間，借鑒河道采砂模式，通過(guò)破碎固結(jié)鈣化物，采用多級(jí)排污泵接力方式，保障清淤施工效率與施工安全，全面解決了各項(xiàng)清淤難點(diǎn)，取得了良好的清淤效果，確保了大壩滲漏水及時(shí)的抽排及深井潛水泵安全穩(wěn)定運(yùn)行。