摘要中小水电工程发电引水系统采用隧洞形式，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。要害词引水系统中小水电施工技术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，结合浇灌、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浇灌取水，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、支洞及下平洞四周安装200KVA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，沿掏槽眼四周渐开布置，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°。隧洞开挖爆破参数见表1，爆破效果见表2。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进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，注重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40mm，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，非凡需控制好混凝土料的和易性，做好管顶排气排水工作。泵送混凝土配比见表3。表3泵送混凝土配比表混凝土强度等级水灰比砂率（）坍落度（mm）每立方混凝土材料用量（kg/m3）水泥砂卵石（mm）水5～2020～40泵送混凝土C200.5434140～160352601477716190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。