抽水蓄能电站施工技术创新与实践案例

抽水蓄能电站压力钢管制作施工技术

摘要：文章论述了山东沂蒙抽水蓄能电站不同材质、不同壁厚、不同直径的压力钢管制作施工技术，其施工工艺标准化流程为类似压力钢管制作提供了借鉴性经验。

关键词：压力钢管 制作

1、工程概述

沂蒙抽水蓄能电站压力钢管由引水隧洞段、高压管道上平段、高压管道竖井段、高压管道下平段、高压支管段及尾水支管段钢管组成。主管直径为6.8m→6.2m→5.4m。主管材质为500MPa级钢、600MPa级高强钢及800MPa级高强钢，钢管壁厚为20mm~60mm。钢管设置有加劲环或阻水环，加劲环环高为150mm，阻水环高位300mm，厚度均为24mm。

2、施工技术

（1）钢管制造包括直管、弯管、渐变管、方变圆及加劲环、阻水环和灌浆孔堵头等附件的制造、焊接和防腐等工作。

（2）引水隧洞、上平段、上弯段、竖井段、下弯段、下平段压力钢管设计内径变化依次为6.8m→6.2m→5.4m；尾水支管段压力钢管设计内径5.0m，该段钢管采用两张钢板分瓦片卷制，卷制完成后两瓦片拼接组圆，高压支管段钢管设计内径变化依次为3.8m→2.5m，该段钢管直径较小，该段钢管采用整张钢板卷制完成。

（3）本工程压力钢管单节最大设计长度3m，除特殊管节（凑合节等）外，两节压力钢管组合摞节出厂，组合摞节单节最大长度为6m。

3、施工控制要点

3.1材料采购及存放

（1）钢板存放于钢管加工厂厂房外侧钢板存放区，钢板存放时避免雨淋、锈蚀，钢板叠放与支撑垫条间隔设置合理，避免产生变形。钢板进场后按厚度、材质、试验板等分类存放并整齐堆放，设置标识牌，并做好标记、标识,专用专取；严禁乱堆乱放及不按计划随意用料。

（2）焊接材料设专库存放，防腐材料设专库存放，焊条型号或焊丝代号及其焊剂符合施工图纸及规范的规定，焊接材料、防腐材料都必须具有产品质量合格证。

第３６卷第９期　２０１０年９月　水力发电　

惠州抽水蓄能电站高压灌浆施工技术　

杨俊海　，王仕虎　，张俊龙　

（１．南方电网调峰调频发电公司惠州抽水蓄能电站建设管理局，广东　

惠州５１６１００；２．中国水利水电第十四工程局有限公司，云南　昆明６５００４１）　

摘要：惠州抽水蓄能电站引水水道隧洞混凝土衬砌设计为透水限裂结构。抵御内水压力、控制内水外逃的关键措　施是高压灌浆，高压灌浆质量的好坏直接关系着水道施工的成败。在Ａ厂引水水道充水过程中发生较大渗漏的情况　下，对Ｂ厂引水水道灌浆参数进行了较大的调整，增加灌浆工程量。Ｂ厂水道充水完成后整个水道渗漏量仅为９　ｍ　，　取得了良好的效果。　．　关键词：高压灌浆；化学灌浆；施工技术；惠州抽水蓄能电站　

Ｈｉｇｈ—Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｇｒｏｕｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｐｕｍｐｅｄ－Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　Ｙａｎｇ　Ｊｕｎｈａｉ　ｌ７　Ｗａｎｇ　Ｓｈｉｈｕ　２　Ｚｈａｎｇ　Ｊｕｎｌｏｎｇ　

（１．Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｐｕｍｐｅｄ－Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５１６１００；　２．Ｓｉｎｏｈｙｄｒｏ　Ｂｕｒｅａｕ　１４　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｙｕｎｎａｎ　６５００４１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｌｉｎｉｎｇ　ｏｆ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｎ　Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｐｕｍｐｅｄ—Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ａｎｄ　ａｎｔｉ—ｃｒａｃｋ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｏ　ｗｉｔｈｓｔａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｍｉｚｅ　ｗａｔｅｒ　ｌｅａｋａｇｅ．Ａｌｔｅｒ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｐｌａｎｔ　Ａ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ａ　ｌａｒｇｅ　ａｎｌｏｕｎｔ　ｏｆ　ｌｅａｋａｇｅ，ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　

探究抽水蓄能电站长斜井开挖施工技术

摘要：在我国社会经济快速发展的今天，我国各地政府加大了对地方基建的投入，尤其是水利设施的建设，对于当地的民生和经济发展都大有裨益。抽水蓄能电站对于我国农业建设和发展有着重要意义，而做好其长斜井开挖工作，对于整体工程的质量有着重要保障作用。目前我国长斜井开挖通常以阿力马克爬罐与反井钻机这两种施工方案为主。笔者将结合自身工作经验，对这两种施工方案进行阐述，并提出对应建议。

关键词：长斜井；爬罐；反井钻机

1前言

在我国社会经济快速发展的今天，各级政府都加大了对于基础设施建设的投入，尤其是水利工程的投资，因为这关系到我国农业发展和人口粮食需求。截至目前，我国已经有抽水蓄能电站座四十多座，为人口供水和农业用水提供了巨大帮助。在现有技术水平下，我国的抽水蓄能电站引水系统一般都是选择大坡度、长斜井的设计，无论从土方开挖还是工期而言，都是较为复杂和困难的，也面临着较大的施工风险，属于抽水蓄能电站中的重难点部分。

现在笔者以尤溪抽水蓄能电站为例，对长斜井开挖的两种方案进行分析。该电站位于福建尤溪县内，总装机容量为6000MW，总共由5台MW机组构成。引水系统选择三洞六机斜井式布置，主要建筑物有压力管道、引水隧洞等，下斜井长度为406米，坡度平均为60度。

2开挖施工方案比较

目前我国长斜井的开挖方案以阿力马克爬罐和反井钻机两种施工方案为主。前者因为爬罐施工导井工程量较大，容易耽误施工进度同时施工较为危险，尤其是在其高程超过240M以后通风排烟极为不便。而后者则由于施工成本较低、施工进度快而更受施工单位欢迎，不过同样在高程超过240米以后，导孔的偏斜率不易控制，这也是其主要弊端。笔者在对国内长斜井施工情况进行调查，并结合该工程的地质条件、施工成本等因素，最后决定选择反井钻机与爬罐施工二者结合的施工方案。

方案一是通过反井钻机在斜井顶部钻出一个合适的通气孔，然后结合施工情况确定斜井开挖长度，接着爬罐再顺着斜井底部向上开挖，直到和通气孔接通，从而解决爬罐的通风不畅的问题。方案二则是在斜井中上部增加施工支洞，这样就将斜井分成两部分进行施工，上部利用反井钻孔，下部则是两者结合的方式进行施工，在导井开挖完成后，再由正井扩挖向下直至完成。方案三则是由反井钻机空钻出导孔，同时爬罐开挖导井一定的断面，接着在斜井中部对接后通过爬罐安装反井钻机，通过反井钻机在上部导井扩挖，将爬罐拆除转移到其他斜井继续施工。该方案的缺点在于对于斜井偏斜率的精度要求不低，当然，优势就在于施工量小，能够两部分施工共同推进，减少了施工风险。

３．３灌浆施工　３．３．１施工工艺　灌浆采用先下游排，再施工上游排。同排孔分为两　地基与基础工程　个次序，按先Ｉ序后Ⅱ序逐渐加密的原则施工，水灰比　采用３：】、２：１、１：１、０．８：１、０．５：１五个比级。具　体施工工艺见图１。　表１　不同区域裸岩帷幕灌浆效果比较　段长　压力　抬动变形观测　实验区域　段次　水灰比　钻头　透水率（Ｌｕ）　注入率（ｋｇ／ｍ）　备注　（ｍ）　（ＭＰａ）　（ｍｍ）　１　２　Ｏ．８　２：１、　０．０９５　１：１、　胎体硬度为２Ｏ～　试验一区　２　３　１．１　Ｏ．０１１　２０．１１　４１５．６５　０．８；１、　２５度的金刚石钻头　３　４　１．５　５：１　０．２０６　第三段以下　１　２　Ｏ．６　３　ｌ　１、　０．０３０　为５ｍ　２：１、１：１、　胎体硬度为２５～　试验二区　２　４　０．９　０．０７０　１６．９８　２８８．７７　０．８：１、　３Ｏ度的金刚石钻头　３　５　１．５　０．５；１　０．１０７　注抬动允许值为０．Ｏｌ５ｍｍ。　钻孔至设计　起灌孔深　浇铸孔口　管待凝　第一段钻孔Ｈ冲洗Ｈ压水试验Ｈ灌浆Ｈ自上而下分段钻　

分段冲洗Ｈ分段压水试验Ｈ分段灌浆至终孔Ｈ封孔Ｈ检查孔　图１响水涧抽水蓄能电站上水库库区裸岩帷幕　灌浆施工工艺流程　３．３．２灌浆方法　采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆法施　工，其射浆管距段底不超过０．５ｍ。灌浆分段进行，第一　段段长为２．Ｏｍ，第二段为４．Ｏｍ，以下各段均为５．Ｏｍ。　３．３．３灌浆结束标准以及封孔　帷幕灌浆各灌浆段的结束标准为：在该灌浆段最大　设计压力下，当注入率不大于１Ｌ／ｍｉｎ后，继续灌注　６０ｍｉｎ，再结束灌浆。　帷幕封孑Ｌ采用“全孔灌浆封孔法”，封孔浆液水灰比　为０．５：１，从孔底注浆至孔口后，封闭孔口，采用　１．５ＭＰａ压力孔口纯压１ｈ后结束封孔。　４裸岩帷幕灌浆特殊情况处理　

４．１限量措施　限量待凝按第一段５００ｋｇ／ｍ、第二段３００ｋｇ／ｍ、第　三段及以下各段２００ｋｇ／ｍ进行，待凝时间１２ｈ以上（间　歇时间为３０ｍｉｎ）。　４．２低压浓浆　（１）如果１１ｍ深度以内遇到空洞、段层或岩石破碎　严重等情况时，段长可适当缩短，但最小不得小于　２．Ｏｍ；ｌｌｍ深度以下，一般段长５ｍ，特殊情况可缩短或　者加长段长２～３ｍ。　（２）灌浆压力应根据每个孔灌浆过程中的压力一流量　关系灵活控制，既要保证抬动不超过标准和岩石裂隙不　发生大水力劈裂，防止发生跑浆、冒浆的情况，也要保　证帷幕质量。在已发生抬动变形和跑浆、冒浆的情况下，　应立即降低灌浆压力乃至停灌待凝。　（３）由于ｌｌｍ范围内灌浆注入率较大，在低压甚至　“无压”条件下，就能注入大量浆液，应注意不能过快升　压，以免破坏地层；ｌｌｍ以下，注浆率逐渐减小到或一　开始就小于２０￣３０Ｌ／ｍｉｎ的情况下，应当尽快将压力升　到设计值　如果在升压过程中引起注浆率突然增大，应　立即查明原因，采取相应的措施处理。　４．３细流慢灌　注浆量和总灌浆量的增大，意味着岩石裂隙受力面　积和总上抬力的增大，因而容易引起裂隙的进一步增大和　地面抬升，并导致地面冒浆或远距离流失。因此，对于岩　石破碎、裂隙发育的浅部地层（１ｌｍ以内），在控制灌浆　压力的同时必须控制注浆率。控制流量为５Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ），　当流量小＝Ｆ　３Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ）且持续ｌＯｍｉｎ后，进行缓慢升　压，如升压过程中流量增加大于或等于６Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ），　应立即降低压力至流量不大于５Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ）。　当出现无压即能灌入较大流量时，控制吸浆量不大于　３Ｌ／（ｎ曲・ｒｎ）；当压力上升时，吸浆量控制为５Ｌ／（ｒ血・ｒｎ）。　４．４特：大漏水通道的灌注方法　（１）进一步降低灌浆压力，限制吸浆率不超过　５Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ），乃至停灌待凝。　（２）在浓浆水灰比为０．５：１的情况下，掺入水玻璃、　氯化钙等　促使尽快凝结。　（３）在方法（１）、（２）仍不起作用的情况下，可先在孔　口用浓水泥浆冲灌粗砂和砾石（粒径由小渐大）。灌注一段　时间仍未效果，再改用清水直接冲灌由土、砂、砾石组成的　级配粒料，待灌满后再灌水泥浆、水泥砂浆或水泥一水玻璃。　５结束语