大型抽水蓄能电站施工关键技术

大型抽水蓄能电站施工关键技术摘要：在电力系统中，抽水蓄能电站可以有效完成调频调相、调峰填谷，同时，还可以使电网长期稳定运行，保持平衡状态，不断提高电能质量。在大电网和大容量负荷下，我们进入了智能化电网时代，并对各类项目和领域的发展产生了积极影响，充分展现了智能电网的独特性，推动关键技术的应用。在此基础上，本文深入探究了大型抽水蓄能电站施工关键技术，希望能够为同业人员提供一定的借鉴参考。关键词：大型抽水蓄能电站；施工；关键技术前言：大型抽水蓄能电站通常由地下厂房、开关站、上水库以及下水库等组建构成，其具体施工主要涉及土石开挖与填筑、混凝土工程以及机电安装等众多专业领域，相对于常规水利水电工程，大型抽水蓄能电站在地下工程以及渗控工程等领域充分展示了其独特性，这也是工程建设关键施工技术所在。地下工程施工技术施工建设期间，地下工程极其复杂，地下洞室不仅洞室密集、施工条件复杂，而且洞室群规模很大，空间形态丰富，结构错综复杂，一旦遭遇不良地质条件，势必会塌方、地下涌水等问题，从而诱发不安全问题。因此，施工期间，相关工作人员必须全面系统深入地进行相关研究，在满足可行性发展和施工进度情况下，确保其满足交通运输要求。1） 长斜井施工技术。在水利水电工程中，斜井是其中关键组成部分，属于地下工程饮水系统施工难度系数最大、风险因素最高的部分。长斜井施工难点在于，如何在施工过程中，不断提高系统布置。如今，绞车、反井钻以及自主研发的斜井滑模浇筑混凝土的斜井施工新技术替代了传统落后的卷扬机、阿里马克爬罐以及国外进口滑模浇筑混凝土的施工技术，因此，在进行斜井开挖时，通常采用钻机钻①1.40m导井，之后在经过两次扩挖成型。2） 扩挖和支护技术。如果1-1、1-2所示。在反井钻导井施工贯穿之后，按照从下到上进行一次扩挖，利用一台双筒绞车牵引作为扩挖施工平台，运输小车在双通绞车牵引下，将工作人员和施工材料运输到工作面；绞车是扩挖施工关键设备，需要在钢平台上操作，二次扩挖作业平台总共有四层。不但能高效完成喷锚支护作业和扩挖钻爆，而且还为径向锚杆和操作手打通周边孔提供便利。3）斜井混凝土施工技术。此项技术的应用主要按照自下而上的全断面完成的。施工过程中，模板技术难度最大。如果1-3所示，斜井直线段施工方法示意图。斜井混凝土施工作业平台主要由操作平台、主平台、抹面平台以及尾平台四部分组成，其中操作平台是由电气配电柜、安放液压操作系统以及工具设备平台构成；主平台是混凝土平仓振捣的主要工作平台；抹面平台主要肩负着养护混凝土等工作；尾平台则主药用于备用轨道放置等。施工人员需要按照自下而上的顺序进行混凝土补砌，滑模爬升动力系统采用液压爬升系统，运输小车牵引设备需要用到两台绞车。运输小车底盘设有防坠落的抱轨装置；灌浆施工同样按照自下而上的顺利进行，同时利用液压爬升器来牵引灌浆平台，同时利用两台单通绞车来牵引运输小车，确保相关工作有序开展。图1-3斜井直线段施工方法示意图4） 斜井钢衬施工技术。具体建设过程中，大型抽水蓄能电站如果采用钢筋混凝土材料，将会冒很大风险，工程设计完成之后，需要增加斜井钢衬。将其入井以后，相关工作人员一定要重点关注焊接、回填混凝土施工，为了保证施工过程中，符合国家相关标准，工作人员应在上弯段进行扩挖，同时平移钢衬至斜井上方。一旦钢衬和斜井基础面空间过于狭窄，其焊缝是不能在外部完成焊接工作的，因此，必须发挥单面焊双面成型焊接工艺价值，促进焊接质量的不断提升。同时，在钢衬外部，完成混凝土回填，在此过程中，难以充分振捣混凝土。因此，可采用微膨胀自密实混凝土回填，期间工作人员不仅执行速度快，而且要切实保障施工质量。5） 地下厂房施工技术。大型抽水蓄能电站地下厂房不仅结构复杂，而且建设边墙高，跨度大，因此，大大增加了施工难度。大型蓄能电站地下厂房通常跨度在21-26米之间，高度在41-56米之间。厂房高度不一，为了方面施工，可以分层开挖。分层开挖过程中，工作人员需要系统全面地分析机械设备使用、施工条件等相关因素，确保其符合相应规范标准，从而实现真正施工目的。渗控工程施工技术选定位置以后，才开始着手建设大型抽水蓄能电站上水库，而水库通常利用现有水库进行相应扩建，此外还新建了一部分工程下水库，比如洪屏、西龙池等。抽水蓄能电站在新建水库时，渗控工程是关键环节，特别是上水库。为了取得较大水头，大型抽水蓄能电站上水库主要建在山峰上部，由小盆地或沟谷开挖填围骨偶成。一部分源于天然径流，由此可见，由下水库抽上来的水是难能可贵的，同时也对水库防渗功能提出了极高要求，通常，日渗漏量需要控制在总库容的0.02%〜0.05%范围内。此外，山峰上部地质条件较差，如何保证长期有效的防渗效果是目前面临的最大技术难题，因为一旦防渗失败，不但关系到电站的运行效率，而且还会危及工程安全。2.1新建水库防渗方法结合地质条件，按照防渗范围将大型抽水蓄能电站库盆范围分为全库防渗、局部防渗以及不设防渗三类。其中防渗型式主要由联合防渗和单一防渗，单一防渗形式指所有防渗部位采用同种防渗方式；联合防渗形式主要由两种模式，即“库岸面板+库底铺盖〃，"库岸面板+垂直帷幕”。库岸面板氛围钢筋混凝土面板和沥青混凝土面板，与此同时，土工膜、沥青混凝土以及土工膜黏土复合等都是库底铺盖材料。目前国外已经建成抽水蓄能电站，其中90%以上的水库库盆都使用了全沥青混凝土进行防渗。国内则是根据各地的具体情况，制定适合的方案，形式丰富，比如，西龙池、天荒坪以及呼蓄等都采用了单一防渗形式，而宜兴等上水库则应用全库混凝土进行防渗。而联合防渗形式应用最为广泛，泰安、镇安都采用了库岸钢筋混凝土+库底土工膜联合防渗形式，文登、仙居等采用钢筋混凝土面板+垂直帷幕，此外还有很多水库采用联合防渗。防渗控制工程中，涉及到很多关键技术，比如沥青混凝土、长陡坡垫层料等技术，而成熟施工技术有土工膜铺设和帷幕灌浆，在此不过多阐述。2.2库底黏土铺盖填筑施工技术我国著名的宝泉抽水蓄能电站上水库采用了全库盆联合防渗形式，主要涉及到沥青混凝土护岸、黏土铺盖护底以及沥青混凝土面板坝相结合的形式。按照1:1.7设置库岸边坡，此外还用到0.202米厚的沥青面板、15.5万平方米的库底黏土防渗面积以及4.5米厚的黏土进行覆盖。如图2-1所示。而库底黏土铺盖抵御垂直渗流技术具有很多明显优势，不仅创新处理了库底黏土铺盖填筑施工分期分区问题，而且还有效解决了纵横接缝、进料布料等多项技术难关，大大提高了施工效率，而且还有效改善了施工质量，弥补了国内库底黏土铺盖填筑施工技术的缺失。1） 合理分期、分区填筑区，施工道路布置按照平面不交叉、上下层投影不重合的原则执行，同时，充分利用"后退法〃进行布料，这样，更有效地保障了施工质量，快速完成了大面积黏土铺盖。2） 在进行黏土铺盖，工作人员通常会分区开展，同时在纵向结合处预留出斜坡面，按照1:3.0设置坡面。相邻路段填筑时，对坡面取样检测。只有各项指标合格之后，对坡面同时进行凿毛、洒水、摊铺、碾压等一系列工作。3） 结合黏土铺盖工作面范围大及水平防渗的特点，工作人员通过振动平碾碾压以及振动凸块碾刨毛结合方式，来大大提升施工效率。4） 对宽防渗体和黏土铺盖相结合的部分，工作人员往往利用振动平碾薄层的方式进行静压，同库岸防渗体接触的黏土部分，需要利用隔层补压和薄层摊铺施工技术，来不断提升施工质量。5） 当工作人员在对沥青混凝土面板与黏土铺盖结合处进行填筑前，需要用1：1.1〜1：1.5的浓泥浆涂刷沥青混凝土面板，同时，保证铺土强度、铺土厚度、刷高度以及涂刷进度保持统一，这样可以保证黏土铺盖之前，仍保持良好的黏性。2.3沥青混凝土施工技术沥青混凝土面板拥有很多优势，其中包括良好的适变形、防渗性以及快速修补等，但是也存在很多短板，比如，成本造价较高、对骨料品质要求极高以及施工复杂。沥青混凝土面板氛围简式和复式两类结构，复式结构主要由中间排水层、封闭层、面层防渗层、整平胶结层以及底层防渗层组成，而防渗层、封闭层以及整平胶结层共同构成。复式断面结构层施工十分负责，而且成本造价相对较高，层次较多，最近施工完成的工程多以简式结构为主。1）确定沥青混凝土配合。①选定沥青、骨料原材料，通常整平胶结层通常以普通石油沥青为主，而对于封闭层、防渗层以及加厚层通常用改性沥青，结合当地防渗要求和气温开展相应的试验比选；②在进行配合比试验时，在设计配合比基础上，拟定更多组配合比，通过密度、孔隙率、渗透系数等相关因素开展试验，大大优化了施工配合比。2） 沥青混凝土温度要求大于90摄氏度，其中110摄氏度时，其碾压施工性能和可塑性都处于最佳状态。沥青混凝土面板施工工艺是经过试验进一步确认的，具体流程如下：①用到自动化沥青拌和系统拌制160摄氏度以上的拌合料；②交由保温运输车运往施工现场，摊铺机摊铺厚度要符合相应标准，同时由摊铺机自带的振动碾完成预压工作；③当温度下降到110〜130°C时，采用振动碾压机碾压2-3遍，从而满足设计要求的密实度。而当温度降至90-100C时，应对面板进行收光碾压，从而达到相应的设计要求。3） 施工机械。在拌和、运输、铺装、碾压沥青混凝土时，都需要用到专用施工设备；在环库公路上，施工团队需要布置牵引平台，这样才能保证库岸沥青混凝土喂料小车、摊铺机和斜坡碾等机械发挥最大价值。2.4陡边坡混凝土面板施工技术钢筋面板混凝土优势很多，不但施工速度惊人，而且施工技术相对成熟，具有较强的抗冲刷耐高温的能力，同时也是抽水蓄能电站上下水库防渗施工最最常用的结构。钢筋面板混凝土主要用于库岸边坡、上游边坡以及整个库盆面板防渗体系中。比如蒲石河上水库和仙居上水库等，只有堆石坝用到了面板混凝土防渗。西龙池地下水库，除了库底和大坝用沥青混凝土防渗外，其他部位都采用面板混凝土防渗。钢筋面板混凝土往往用到无轨滑模施工技术，此项技术已经相关成熟口。2.5长陡坡库岸垫层料施工技术坝体、库底和坝体构成的承载体和混凝土、沥青混凝土制作的防渗层之间的过渡结构属于垫层料，对防渗层最大限度地发挥表面防渗功能提供支持。1）施工特点。在进行库岸垫层施工时，需要工作人员先开挖库岸成型，之后进行铺料碾压，此过程不允许用堆石坝的跟进技术。相对于短坡或平缓部分，长陡坡库岸加水、布料以及碾压施工难度很大。对长陡坡库岸垫层料进行施工时，不得使用自卸车直接进料，同时，也不得使用推装机运输铺料。带式输送机布局存在运动困难、局部堆积、工作效率低等诸多不足。碾压过程中易产生漂移，难以控制非平面碾压质量。2）关键技术措施。①布料。通常利用牵引平台和摊铺机，有效控制施工，从而保证施工质量，但是此方法成本造价较高；二是牵引平台和简易布料车，在配合人工、机械开展，比如张河湾蓄能电站就是利用此方法。②加水。一般情况下，预料之前，工作人员需要在垫层料上进行相应洒水，摊铺结束之后，碾压开始之前，还需要在坡面进行洒水，洒水量需要结合试验进行控制；坡面洒水通过软式水管引水，工作人员则按照从上到下的顺序进行喷洒。③碾压。通过牵引平台+斜坡碾，通过试验，确定了液压缸缸组、缸底及与结构连接处的轧制参数。对于非平面部分，采用宽缘端控制斜坡碾步，保证不漏压；布料过程中，需要结合实际情况，先进行初压精平，然后进行碾压，避免发生漂移。机电安装调试技术可逆式水泵水轮发电电动机是大型抽水蓄能电站必不可少的重要组成部分，不仅容量大，而且水头高，转速高，相对于传统水泵发电机组，抽水蓄能机组在调试和安装时，对施工进度提出了极高的要求，同时拥有独特性。比如，蓄能机组蜗壳厚板需要保持在50毫米以上，同时利用厚板焊接技术，通过合理设计焊接形式，正确选择低氢焊接材料，选择适合的焊接工艺，确定焊接顺序，提高焊接质量和安装精度。具体措施如下：首先应落实焊接工艺设计，选择科学合理的分层分段焊接方案，在具体焊接过程中，需要密切观察座环法兰面的水平和座环的内径变化情况，需要结合座环的变形程度，来有效调整焊接次序，通过反变形等焊接变形控制技术手段来合理控制座环焊接变形，通过锤击等方式来消除焊接应力，从而降低焊接收缩变形。从而防止座环安装后的二次打磨，从而缩短施工工期。在抽蓄机组中，常常用到机组的动平衡试验技术来完成抽水和分开发电旋转方向。在抽水方向下，可以完成动平衡实验工作，在SFC装置启动机组基础上，不断提升运行速度，之后结合机组的各个部位，来检测振动数值，从而顺利推进转子配重工作的顺利完成。具体工作开展过程中，要进一步确认基准测试转速，在转速点基础上，测定、分析和对比机组的各个部分振动和百度值情况。通过SFC装置检测机组的摆度相位值和振动情况。结合这些测量数据，准确计算出配重重量和范围，同时也能详细记录一些机组状态信息。结束语：综上所述，在水库建设期间，渗控工程施工技术大型抽水蓄能电站都是在原有模式上扩建的。建立上水库时，需要保证水库具备良好的防渗作用，其中，渗控工程至关重要，是成功的关键。对于新建水库的防渗方式，需要结合当地地质条件，进行相应分类，同时还要根据防渗形式，择选出最佳防渗方式。举个简单例子，库底黏土铺盖填筑施工技术是通过黏土铺盖实现护底，实现沥青混凝土护岸和面板坝结合形式。结合相应技术，完成填筑施工的分区工作，既保证了施工效率，有保证了整个项目工程质