低水头、河床式水电站施工技术探讨

低水头、河床式水电站施工技术探讨

【摘要】随着水电建设事业进一步规范化及市场化，水利水电建设特别是中小型水电站发展迅速。在湖南，一大批具有一定规模，一定经济效益的低水头，河床式水电站相继建成投产。其施工技术水平也有了很大的发展的提高。能过对低水头、河床式水电站施工技术的总结，为今后低水头、河床式水电站的进一步优质快速施工提供一定的经验参考。

【关键词】中小型；低水头；河床式水电站；施工技术；总结中小型低水头、河床式水电站一般由溢流坝和发电厂房两大主要建筑物组成，发电厂房位于河床，为一挡水建筑物。水头一般小于10m，厂房内主要采用灯炮贯流式机组，机组的转轮部分装置于水轮机室内，发电机部分放在灯炮内，灯泡支承于辐射状的支撑上或混凝土墩上。与同类型的其他厂房电站相比，不但结构简单，施工方便，同时可节约投资，提高运行效益。大多数开发商或投资高都愿意投资开发。近几年，开发低不头、河床灯炮贯流式水电站正逐渐占据湖南中小型开发的主导地位，一大批低水头、河床灯泡贯流式机组的水电站相继投产（如遥田、南津渡、高滩、蟒塘溪、永兴、大云渡、近尾洲、株洲航电等）根据这些电站施工实践经验，其主要施工程序及管理一般具有以下特点：

１．施工条件及临时设施布置

低水头、河床式水电站一般具的较便利的施工条件：

①水、陆交通较为方便。

②坝址处有较开阔的场地，方便施工临时设施的布置。

③坝址附近河床存在丰富的砂卵石料源，砂卵石料源供应方便，低水头、河床式水电站枢纽电站厂房和大坝共同组成挡水建筑物，工程集中在坝轴线上。临施设施一般布置在坝轴线下的两岸，以厂房一岸为主，另一岸为辅。左右岸交通码头。砼施工道路通过围堰下基坑。砼生产系统，施工工厂，办公生活设施等按功能为区集中布置。骨料加工厂则常布置在料场附近等。

2.施工导流

2．1导流方式

根据低水头河床式水电站枢纽建筑物的特征及布置，其施工导流一般采用分期导流方式。

一期先围河床式厂房及部份溢流坝和通航建筑物，利用束窄后的河床泄洪扩通航。（河床式厂房与通航建筑物分设在左、右两岸，可同时安排施工）。

二期再围剩余溢流闸坝，利用一期已建的溢流闸坝泄洪。利用已建船闸通航。（近尾洲水电站船闸安排在二期施工，二期施工期间则利手1#平底闸兼作临时船闸通航，即不安全又不经济）。

2．2导流时段及标准

厂房及船闸工程量相对较大，施工相对复杂，导流建筑物一般宜采用全年洪水标准，闸坝段工程量相对较小，施工相对简单，其导流建筑物一般采用枯水期洪水标准。洪水重现期参照全年洪水适当降低一级，施工风险较大，但费用相对节省较多，在水文资料比较详细，大多数采用承担施工风险（株洲航电在一期导流施工期间，由于枯水期洪水频繁，且超正常标准，围堰出现多次过水，给工程及工期造成了不小损失，所以在选择导流标准时应慎重全盘考虑，风险系数太大，相对损失可能会更大）。

2．3围堰的结构形式

上、下游横向围堰一般采用土石围堰，纵向围堰一般采用砼围堰或浆砌石围堰，以减少纵向围堰宽旗，增加导流过水断面，同时为节省投资，二期纵向围堰一般与永久墙结合。

围堰的防渗根据具体情况而定，上、下土石围堰一般采用粘土胸墙或斜墙防渗，围堰河床基础砂卵石覆盖较厚，其基础防渗可采用高喷灌浆（如青山电站）。

2．4截流

低水头、河床式水电站围堰戗堤一般采用单向立堵截流，龙口位置根据具体情况可选在上游，也可选在下游，并靠近纵向围堰位置。河床砂卵石覆盖层较厚或截流设计流量较大时，龙口位置可预先设置块石护底。

截流材料主要采用砼预制块及钢筋笼（近尾洲水电站二期围堰戗堤预进占段及龙口段进占时，为抵抗冲刷，采用了1000多个近2000m3砂卵石麻袋钢筋笼进占，采用上挑角法抛投，局部流速较大时采用上、下双挑角法抛投，也取得了较好效果。）。

3.基础开挖

低水头、河床式水电站除厂房基础石方开挖深度稍深（15m-20m左右）。其余枢纽建筑物开挖浓度均较浅（一般平均为2-4m）。一般采用预裂爆破、梯段爆破及保护层开挖三种瀑破方案（爆破参数根据实验确定）。对于邻近建基面1.5m 左右采用保护层的开挖方法，以充分保护建基面。

爆破采用351履带钻机、潜孔钻钻孔，保护层开挖一般采用手风钻钻孔。人工装药，电雷管爆破，D85推土机集碴，1.5m3以上挖掘装车，15T自卸汽车运输。出渣道路一般结合上、下游横向围堰，弃碴用于围堰的加高培厚。砂卵石覆盖层较厚，级配较好，质量可靠时可利用作为主体工程砼施工的砂石料源。

4.砼施工

4．1闸坝砼施工

低水头电站闸坝坝高不高（最大坝高一般在25m左右），结构较单一。其砼施工工序比较简易。

根据青山、蟒塘溪及近尾洲等水电站闸坝施工经验，一般闸坝段在枯水期围堰保护下需将坝体基础及闸墩砼抢出汛期洪水位，汛期利用洪中有枯将闸墩砼浇至设计高程，由于枯水期内施工周期短。砼大型吊装设备安装需要时间，且进入汛期后枯水围堰要过水，其大型设备保护较困难，所以其闸坝砼施工吊装一般宜采用机动灵活的履带吊吊动砼入仓，（近尾洲二期闸坝施工时也采用了DMQ-540型门机吊运入仓，但在船闸上闸首内设置了门机保护围堰，围堰挡水标准过到全年洪水标准，一旦汛期洪水来临，门机从船闸上游导航墙预留缺口封墙，门机便可安全渡汛）。

闸坝模板一般采用标准平面钢模，溢流面模板采用有轨滑模，闸墩模板可采用大型组合拼装钢模，也可采用液压滑模。

4．2厂房砼施工

厂房结构相对复杂，孔洞较多，砼施工难度增加。

厂房砼垂直运输主要采用门式起重机卧灌直接入仓。

厂房模板主要采用标准平面钢模，进尾水流道渐变段采用异形木模板，采用钢骨架或木骨架支撑。

流道进水段与尾水段之间一般设一条垂直施工纵缝，并预留灌浆设备，待砼稳定并且气温低于正常平均气温时，对纵缝进行接缝灌浆。

尾水管形座及流道管形壳预留二期砼，管形壳二期砼浇筑一般采用泵送砼。

进尾水门临时封堵采用预制砼叠梁门（有时可利用同类型钢闸门改装而成。）。

4．3砼的温度控制

由于仓面面积不大，一般中小型低水头、河床式水电站砼施工温控仍采用一般常用方法：

合理分缝分块，控制砼浇筑层高不超过3m适当掺入掺和料及外加剂，降低不位热。

砂石成品料仓搭棚遮盖阳光并洒水降温仓面上搭设凉棚，降低仓内温度采用这些方法，夏季基本能控制砼入仓温度不会超过30℃。

4．4施工计划的编制

合理的施工进度计划，不但能加快整个工程进度，而且还能节省投资，争取提早发电收益。

对于闸坝，应围绕渡汛目标，（即汛前闸墩抢出水位）及弧门安装两条主线（形成挡水条件）施工。

对于厂房，主要围绕1#机发电目标主线施工。

在合理安排施工设备及人员等投入情况下，将闸坝公路桥启闭机梁砼设计不预制吊半装可避免闸坝施工干扰和缩短工期。

在汛前，集中力量抢汛期水位以下砼，可避免汛期洪水的干扰和影响。

对于厂房适当将进、尾水闸墩丢开，有利于主厂房上、下游墙提前到达设计高程，对于厂房屋顶结构采用钢架或预制雁形板结构可避免屋顶施工干扰，方便屋顶提前封顶及机电安装等。