宋春華

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510635)

1 工程概況

廣州抽水蓄能電站位于廣東省從化市境內(nèi)，距廣州直線距離約90 km，是配合大亞灣核電站安全運(yùn)行和解決華南電網(wǎng)填谷調(diào)峰的一座大型抽水蓄能電站。電站安裝8臺(tái)300 MW可逆式抽水發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為2 400 MW，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，發(fā)電調(diào)節(jié)庫(kù)容為1 400萬(wàn)m3，事故備用庫(kù)容為300萬(wàn)m3。

電站樞紐主要建筑物由上庫(kù)鋼筋混凝土面板堆石壩、下庫(kù)碾壓混凝土重力壩、引水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)等組成，為Ⅰ等大(1)型工程，上水庫(kù)、高壓輸水系統(tǒng)、地下發(fā)電廠房洞室群、地面開關(guān)站和下水庫(kù)等部位的主要建筑物為1級(jí)建筑物，上、下庫(kù)大壩均按1 000年重現(xiàn)期洪水設(shè)計(jì)，10 000年重現(xiàn)期洪水校核。地震基本烈度為Ⅵ度[1]。

2 研究背景

廣蓄A(yù)廠廠房運(yùn)行20多a，地下排水系統(tǒng)排水孔積垢堵塞，排水不暢，廠房出現(xiàn)積水及滲水，嚴(yán)重影響廠容廠貌，對(duì)滲水及積水處設(shè)備有嚴(yán)重的潛在威脅，應(yīng)及時(shí)處理；且A廠尾閘室上游側(cè)(靠地下廠房側(cè))排水孔壓力偏高，為了電廠運(yùn)行安全，應(yīng)分析原因并采取措施，恢復(fù)排水孔排水降壓功能。

3 地下廠房廠區(qū)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 廠房區(qū)域排水系統(tǒng)布置

廣蓄A(yù)廠主廠房、主變洞和尾閘室3個(gè)洞室平行布置，尾閘室平行布置在主變洞的下游側(cè)。廠房排水廊道設(shè)兩層，每層環(huán)繞主副廠房和主變洞呈矩形閉合，廊道部分地段布設(shè)間距3 m孔徑50 mm的排水孔，形成包圍廠房和主變洞的排水帷幕(見圖1所示)。

圖1 廠房排水系統(tǒng)布置示意

3.2 尾水鋼支管加固處理措施

尾水系統(tǒng)于1993年12月第1次充水，穩(wěn)壓及放水過(guò)程中，4條尾水鋼支管方變圓漸變段出現(xiàn)鼓包，尾閘室底板砼因施工質(zhì)量缺陷產(chǎn)生大量滲水等異常現(xiàn)象。經(jīng)分析事故原因主要有下述兩方面：

1) 尾水鋼支管漸變段沒有設(shè)置加勁環(huán)，抗外壓能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2) 尾閘回填砼施工質(zhì)量有嚴(yán)重問題，致使外水透過(guò)尾閘砼，直接作用在鋼支管漸變段上。

采取的處理措施如下：① 對(duì)失穩(wěn)的鋼支管漸變段，采用割除鼓包，補(bǔ)上鋼板；管內(nèi)壁貼環(huán)向加勁板補(bǔ)強(qiáng)加固；② 用深入圍巖的錨桿將環(huán)向加勁板及補(bǔ)上的鋼板連成一個(gè)受力整體；③ 考慮混凝土已經(jīng)施工完成，無(wú)法在外部布置排水系統(tǒng)，選擇在鋼管內(nèi)壁開孔作為排水孔，并沿每根鋼管的內(nèi)側(cè)布置排水管，將鋼管的外水集中引至尾閘室內(nèi)(以下簡(jiǎn)稱內(nèi)排水孔)；④ 沿尾水閘上、下游側(cè)打兩排深至尾水鋼支管外緣的排水孔(以下簡(jiǎn)稱外排水孔)。

4 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

4.1 下層排水廊道排水孔

下層排水廊道向尾水支管上方打的排水孔幕(見圖1)，排水孔的水位均比較接近，約在220 m附近，且均未超過(guò)下層排水廊道的底板高程。

4.2 尾閘室排水孔

從現(xiàn)場(chǎng)看，尾閘室?guī)缀跽f(shuō)有外排水孔全部被白色的鈣質(zhì)堵住，沒有出水現(xiàn)象。

由于1993年尾水鋼支管外壓失穩(wěn)進(jìn)行加固處理的內(nèi)排水孔壓力值均較大，打開閘閥，出水流量很大，且壓力值超過(guò)了鋼支管的抗外壓設(shè)計(jì)極限值，水位高程達(dá)到了250～280 m。具體內(nèi)排水孔壓力觀測(cè)資料見表1。

表1 尾閘室內(nèi)排水孔壓力統(tǒng)計(jì) MPa

5 尾閘室排水孔異常分析

從4.1節(jié)下層排水廊道向尾水支管上方打的排水孔觀測(cè)資料來(lái)看，排水孔的水位均比較接近，約在220 m附近。尾水鋼支管設(shè)計(jì)中心高程約在200 m，說(shuō)明尾水支管區(qū)域的外水壓力在20 m左右，與鋼管的設(shè)計(jì)外水壓力相同。尾閘室設(shè)置的外排水孔幾乎被堵塞，而尾閘室設(shè)置的內(nèi)排水孔水位高程達(dá)到了250～280 m，鋼支管外水壓力為0.5～0.8 MPa，超過(guò)了鋼支管的抗外壓能力。3組排水孔處在同一區(qū)域，水位不可能相差很大，說(shuō)明所測(cè)的水位是不同的。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘，靠近該區(qū)域的廠房下游邊墻沒有大面積的滲水，且尾水鋼支管均未發(fā)現(xiàn)外壓失穩(wěn)現(xiàn)象，說(shuō)明尾水支管區(qū)域的外水壓力在鋼支管的設(shè)計(jì)外水壓力范圍以內(nèi)，可以判斷下層排水廊道向尾水支管上方打的排水孔觀測(cè)資料是合理的，尾閘室內(nèi)排水孔所測(cè)水位是有問題的。

電站下水庫(kù)的死水位是275.0 m，正常蓄水位為283 m，尾水支管的中心高程約為200 m，水位高差在75～83 m之間，即最大壓力差約0.83 MPa，與內(nèi)排水管引出管所測(cè)的壓力比較吻合。根據(jù)電廠運(yùn)行人員反應(yīng)，每次水道放空檢修時(shí)，內(nèi)排水孔的壓力和水量下降較快，等尾水支管放空，管內(nèi)也沒有水流出；每次水道充水時(shí)，內(nèi)排水孔的壓力和水量上升較快；總之內(nèi)排水管水位與尾水支管內(nèi)水位幾乎同步。從3.2節(jié)可知，尾閘室內(nèi)排水孔是沿鋼支管內(nèi)側(cè)引出，至尾閘室再?gòu)幕炷烈觥＝?jīng)電廠放空檢查發(fā)現(xiàn)，在尾閘室漸變段的加固構(gòu)件出現(xiàn)焊縫脫漏涌水的情況。這說(shuō)明在鋼支管內(nèi)加固構(gòu)件運(yùn)行20多a，很多焊縫質(zhì)量出現(xiàn)問題，形成漏水的通道。從加固設(shè)計(jì)方案、運(yùn)行觀測(cè)資料及現(xiàn)場(chǎng)查看結(jié)果，可以得出內(nèi)排水孔與鋼支管內(nèi)水已經(jīng)連通的結(jié)論，故內(nèi)排水孔所測(cè)壓力為鋼支管的內(nèi)水壓力，而不是外水壓力。至于尾閘室外排水孔被堵，是因?yàn)榇颂幣潘卓卓诟叱膛c外水位高程相差不大，流量和流速很小，長(zhǎng)期運(yùn)行，被混凝土析出的鈣質(zhì)堵住，沒有水流出。

6 結(jié)論及處理措施

6.1 結(jié)論

1) 尾水鋼支管的內(nèi)排水管產(chǎn)生壓力異常的主要原因是鋼支管內(nèi)加固構(gòu)件運(yùn)行20多a，很多焊縫質(zhì)量出現(xiàn)問題，內(nèi)排水孔與鋼支管內(nèi)水已經(jīng)連通，不影響尾水鋼支管的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2) 增加設(shè)置的排水措施是降低尾水鋼支管外水壓力的唯一有效措施，是很必要的，不能封堵；否則，可能存在放空檢修時(shí)鋼管外壓失穩(wěn)(第1次充水也出現(xiàn)了這種情況)，影響電站的正常運(yùn)行。

6.2 處理措施

1) 在機(jī)組檢修或水道放空期間，對(duì)鋼支管內(nèi)側(cè)所有加固構(gòu)件的焊縫進(jìn)行探傷，并對(duì)不合格的部位按照規(guī)范要求重新焊接并檢驗(yàn)合格。

2) 現(xiàn)階段盡快對(duì)所有外排水孔進(jìn)行疏通處理，確保排水孔暢通。在現(xiàn)有排水孔不能封堵的前提下，可對(duì)排水孔深入混凝土的孔段，采用無(wú)砂混凝土局部封堵的方案，實(shí)現(xiàn)既保證排水通暢，又減小析出物的目的[2]。

7 結(jié)語(yǔ)

電站建成投產(chǎn)后，為保證電站安全，運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的任何異?，F(xiàn)象，都不應(yīng)該忽視，均應(yīng)仔細(xì)分析其原因，并采取相應(yīng)的處理措施。