松坡水電站引水系統(tǒng)設(shè)計方案優(yōu)化與施工探究

番華芬

摘 要：云南松坡水電站是一個高水頭電站，引水系統(tǒng)采用水庫、埋管和明管相結(jié)合布置形式。結(jié)合松坡水電站地形地質(zhì)條件及布置特點，對引水系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計及施工方案進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：松坡水電站;引水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計;施工

中圖分類號：TV732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0181-02

1 工程概況

松坡水電站位于德宏州盈江縣盞西鎮(zhèn)的勐龍河流域上，距盈江縣城90km，距昆明882km。電站由4座攔河壩、3條引水隧洞、壓力管道、廠區(qū)樞紐、升壓站等建筑物組成。調(diào)節(jié)水庫位于白龍河上游小地方附近，壩址以上流域面積18.57km2，河長5.07km，平均坡降12.6%，壩址海拔高程1922m，多年平均流量1.03m3/s，多年平均徑流量0.32億m3，地理位置：東經(jīng)98°13′，北緯25°06′。廠址位于檳榔江干流上，廠址以上檳榔江流域面積1149.63km2，河長73.8km，平均坡降3.28%，廠址海拔高程1020m，地理位置：東經(jīng)98°11′，北緯25°05′。主廠房、副廠房、升壓站布置在檳榔江干流左岸。

松坡水電站為引水式開發(fā)，裝機(jī)容量21MW，設(shè)計水頭796.29m，保證出力4.83MW，年發(fā)電量11189萬kw.h，年利用小時5328h，引水流量3.3m3/s，為四等?。?）型工程。電站可研概算總投資20324.14萬元，靜態(tài)總投資19739.14萬元，單位千瓦投資9678元，單位千瓦靜態(tài)投資9400元。

2 引水系統(tǒng)設(shè)計方案優(yōu)化分析

原設(shè)計引水方案：1#有壓引水隧洞從1#壩引水至壓力管道，隧洞長1370m;2#無壓引水隧洞從2#壩引水至小地方調(diào)節(jié)水庫，隧洞長2130m;3#無壓引水隧洞從3#壩引水至2#壩，隧洞長2480m;4#無壓引水隧洞從4#壩引水至3#壩，隧洞長1320m;1#引水隧洞與長2368.44m的壓力管道連接后至廠房發(fā)電。原設(shè)計方案設(shè)計水頭為796.29m。

調(diào)整后的引水方案：1#無壓引水隧洞從1#壩的刀河凹子右岸引水至2#壩，隧洞長1619m;2#無壓引水隧洞從2#壩的天花板凹子河右岸引水至3#壩，隧洞長2732m;3#無壓引水隧洞從3#壩的松坡河干流右岸引水至小地方水庫，隧洞長2342m;從小地方水庫左岸通過長2989.77m的有壓引水隧洞引水與2405.767m長的壓力管道連接后至廠房發(fā)電，由于廠房位置的變更壓力管道位置和走向也隨之變更。變更后設(shè)計水頭為874.96m。

因廠房位置變化，壓力管道由14#鎮(zhèn)墩起向變更廠址改線，壓力管道走向及布置也有相應(yīng)變化。原壓力管道布置在一寬厚山脊，地貌形態(tài)為淺切割低中山緩坡地形，地形上緩下陡，地形坡度較陡，山體較厚實，發(fā)育有兩條小的沖溝和幾個小規(guī)模的坍滑體，這幾個小的坍滑體為淺切割表層的第四系覆蓋層滑動，自然邊坡中等穩(wěn)定，管道線距離兩側(cè)大的沖溝700～100m，無滑坡，泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，不存在高陡邊坡。

地層巖性為下古生界高黎貢山群（Pzlgl）混合巖化片麻巖，泥盆系下統(tǒng)關(guān)上組下段（D1g1）炭質(zhì)砂質(zhì)板巖。管道沿線多為第四系殘坡積（Qedl）層所覆蓋，巖性為粘性土夾碎石，層厚2.0～3.0m，局部5～6m，結(jié)構(gòu)松散～中密;下伏全風(fēng)化混合巖化片麻巖，層厚5～8m，巖層較軟弱。管道沿線發(fā)育區(qū)域性斷裂長嶺崗——頓海壓扭性斷裂的次一級斷層（f1）。地下水位埋深大于15m，為地下潛水，全～強風(fēng)化基巖透水性為弱～中等。管道處于山脊上，地下水排泄條件較好。

從14#鎮(zhèn)墩起向變更廠址改線，線路沿著山脊部位布置，地形坡度30～40，此段地層巖性為泥盆系下統(tǒng)關(guān)上組下段（D1g1）炭質(zhì)粉砂質(zhì)板巖，泥盆系下統(tǒng)關(guān)上組上段（D1g2）泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r，片理面傾向山內(nèi)，有利于邊坡穩(wěn)定。變更后的管線布置形式開挖量相對少，自然邊坡穩(wěn)定，進(jìn)廠段的管線坡度緩，對壓力管道和廠房布置極為有利，故管線按本方案布置，考慮開挖邊坡較陡，為管道安全穩(wěn)定，對0#～2#鎮(zhèn)墩、16#～17#鎮(zhèn)墩之間的管段采用C20混凝土包管，厚80cm。

3 施工要點分析

3.1 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與方式

施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，松坡水電站裝機(jī)容量為2×13.5MW。1#～3#攔河壩采用漿砌石重力壩，小地方調(diào)節(jié)水庫為埋石混凝土重力壩。按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）和《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL5180-2003）的規(guī)定，依據(jù)水工建筑物級別和壩型，工程等別為四等，工程規(guī)模為?。?）型，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物級別為5級，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)按5年一遇設(shè)計，水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別為Ⅲ級。根據(jù)工程樞紐布置特點、規(guī)模和施工進(jìn)度規(guī)劃，確定施工導(dǎo)流時段為12月1日至次年4月30日，松坡水電站1#壩相應(yīng)導(dǎo)流設(shè)計流量為5m3/s，2#壩相應(yīng)導(dǎo)流設(shè)計流量為7m3/s，3#壩相應(yīng)導(dǎo)流設(shè)計流量為5.44m3/s;小地方調(diào)節(jié)水庫相應(yīng)導(dǎo)流設(shè)計流量為12.8m3/s。廠房距離檳榔江較遠(yuǎn)，高于檳榔江左岸灘地35m，故不需要導(dǎo)流。

導(dǎo)流方式，因各道壩均為重力壩，枯期流量小，可作為主要施工期，汛期可利用壩身泄洪過水，故采用枯期明渠導(dǎo)流方式。枯期采用上游漿砌石圍堰擋水，1#壩、2#壩、3#壩第一個枯期采用左岸導(dǎo)流明渠過水，第二個枯期采用沖沙閘過水，汛期由壩體臨時斷面過水。小地方水庫攔河壩第一個枯期采用右岸導(dǎo)流明渠過水，第二個枯期采用沖沙閘過水，汛期由壩體臨時斷面過水。

3.2 引水發(fā)電隧道施工

隧洞開挖時對局部不穩(wěn)定段采用砂漿錨桿加固，對成洞條件差的開挖后應(yīng)及時支護(hù)或超前支護(hù)。洞挖與出渣，洞內(nèi)用7655氣腿手風(fēng)鉆鉆孔，人工裝藥爆破，全斷面一次開挖。為滿足隧洞開挖出渣強度要求，采用人工推運0.6m3V型有軌礦車出渣，線路布置為單線，輕便鐵道軌距為600mm;采用人工裝渣，人工推運出渣。洞挖石方總量：16180m3。運至棄渣場堆放。臨時支護(hù)：在圍巖較差的洞段及斷層破碎帶洞段須按設(shè)計要求，進(jìn)行錨噴臨時支護(hù)，錨桿用手風(fēng)鉆造孔，人工安裝錨桿，注漿機(jī)注漿?；炷羾娚錂C(jī)噴混凝土。通風(fēng)：由設(shè)置在施工支洞洞口的軸流風(fēng)機(jī)將風(fēng)壓入 φ500mm風(fēng)管送至施工掌子面，總供風(fēng)量為100m3/min。鋼筋混凝土工程，引水隧洞鋼筋混凝土襯砌一般應(yīng)安排在洞挖完成后進(jìn)行，引水隧洞全面貫通后進(jìn)行施工，澆筑應(yīng)先澆邊、頂拱，最后澆筑底板。邊、頂拱使用定型組合鋼模（漸變段可使用部分木模），人工立模，混凝土襯砌宜采用分洞段澆筑。混凝土原材料用自卸汽車從砂石料加工廠及水泥庫房運至施工支洞口及引水隧洞明洞口設(shè)置的混凝土拌合站，混凝土由各拌合站拌制供給，由1t翻斗車運輸混凝土至洞內(nèi)，混凝土泵送入倉，人工平倉，插入式振搗器進(jìn)行振搗。底板混凝土澆筑可人工抹平?；靥罟酀{：頂拱回填灌漿分段進(jìn)行，其分段同混凝土澆筑分段。按設(shè)計要求，在隧洞頂拱預(yù)埋PVC管，砂漿泵實施灌漿。

3.3 廠房施工

主廠房由主機(jī)段和安裝間組成，全長34.52m（其中主機(jī)段長24.50m，安裝間長10.0m），寬14.0m，發(fā)電機(jī)層高程以上最大高度12.40m，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。主廠房內(nèi)布置2臺水輪發(fā)電機(jī)組及相關(guān)配電設(shè)備和一臺雙梁橋式起重機(jī)。水輪發(fā)電機(jī)組中心距為12.0m，機(jī)組安裝高程1034.60m，室內(nèi)地面高程1041.75m，屋頂高程1054.15m，進(jìn)水管軸線高程1034.60m。

副廠房在主廠房下游布置，平面尺寸27.14×14.0m，高5.5m。布設(shè)中央控制室、低壓配電室、高壓開關(guān)室、載波室、儀表檢修間及交接班室組成，室內(nèi)地面高程1041.75m，屋頂高程1047.25m;副廠房為C25鋼筋混凝土排架及板、梁結(jié)構(gòu)。副廠房屋頂設(shè)防水層及預(yù)制砼塊隔熱層。開挖，廠房土石方開挖邊坡開挖原則上應(yīng)自上而下進(jìn)行。土方采用分層用人工及挖掘機(jī)開挖、集渣，反鏟裝5t自卸汽車運輸出渣。石方開挖用手風(fēng)鉆鉆孔，人工裝藥，推土機(jī)集渣，裝載機(jī)裝5t自卸汽車出渣。開挖石渣運至Ⅵ號棄渣場;錨噴支護(hù)，錨桿采用人工搭腳手架，鋪設(shè)操作平臺，手風(fēng)鉆鉆孔，人工安裝錨桿，注漿機(jī)注漿。噴混凝土可在已搭設(shè)的邊坡腳手架上用混凝土噴射機(jī)施噴;鋼筋混凝土工程，鋼筋由廠區(qū)鋼筋加工廠制作加工，載重汽車運至施工現(xiàn)場，人工綁扎安裝。模板用定型組合鋼模，部分采用木模，人工立模安裝。廠房混凝土由廠區(qū)拌合站拌制。下部混凝土采用1t翻斗車運送，卸入溜槽（筒）入倉，人工平倉、振搗。廠房上部基本為鋼結(jié)構(gòu)板、梁、柱安裝施工，考慮布置1臺50噸汽車吊，吊運構(gòu)件至安裝點，人工安裝固定，焊接或螺栓連接;砌體工程，廠房砌磚采用手推車運輸，垂直運輸用井架式提升機(jī)吊運，砂漿由攪拌機(jī)拌制，在搭設(shè)的鋼管腳手架上人工砌磚;機(jī)組安裝，用汽車起重機(jī)先安裝廠房橋吊，機(jī)組安裝由廠房橋吊吊運安裝。

3.4 運輸方式選擇與重大件運輸措施

松坡水電站壩址距盈江縣城公路里程為85km，現(xiàn)有公路從昆明通至盈江縣，公路里程為820km，其中昆明至保山549km，為汽車專用一、二級高等級公路，保山至盈江271km，主要為二級公路。根據(jù)機(jī)電設(shè)計資料，重大件為主變壓器，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子總重。省外供貨的重大件考慮鐵路與公路聯(lián)合運輸方式。從產(chǎn)地由火車運至昆明，轉(zhuǎn)由載重30t拖車運至工地。省內(nèi)運輸考慮采用公路運輸，可以滿足重大件運輸要求。

4 結(jié)語

本文以松坡水電站引水系統(tǒng)設(shè)計方案優(yōu)化與施工要點為主題，對松坡水電站概況進(jìn)行分析，隨后提出了引水系統(tǒng)的優(yōu)化方案。針對施工中可能存在的問題，筆者對工程施工要點進(jìn)行羅列，并逐一進(jìn)行詳細(xì)論述。松坡水電站的建設(shè)對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的治理具有重要意義。其它類似工程也可借鑒松坡水電站引水系統(tǒng)設(shè)計方案優(yōu)化與施工結(jié)合自身實際水電站建設(shè)特點，科學(xué)開展各項建設(shè)工作，確保工程設(shè)計施工科學(xué)合理。

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