水利工程論文-葛洲壩大江電廠排砂底孔進(jìn)口沖坑處理.doc

水利工程論文-葛洲壩大江電廠排砂底孔進(jìn)口沖坑處理摘要：葛洲壩大江電廠排砂底孔在2000年潛水檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其進(jìn)水口檢修門(mén)底檻有大小不等的沖坑，部分鋼筋網(wǎng)沖蝕外露，為此，使用了PBM聚合物混凝土和963水下環(huán)氧混凝土簡(jiǎn)易法鋪填沖坑和專(zhuān)業(yè)化修復(fù)沖坑。沖坑修復(fù)后經(jīng)過(guò)數(shù)次運(yùn)行后的潛水檢查，達(dá)到了一定效果。本文介紹了葛洲壩大江電廠排砂底孔進(jìn)口沖坑形成原因的分析、修補(bǔ)技術(shù)方案、修補(bǔ)材料的選用以及修補(bǔ)效果。關(guān)鍵詞：葛洲壩排砂底孔沖坑處理修補(bǔ)材料1概述葛洲壩水利樞紐是以通航、發(fā)電為主要效益的大型水利工程，是三峽水利樞紐的反調(diào)節(jié)水庫(kù)和航運(yùn)梯級(jí)。長(zhǎng)江年入庫(kù)水量4500億m3,年均輸沙量達(dá)5.3億t。為了減少電廠前沿的淤積和泥沙過(guò)機(jī)，在大江電廠機(jī)組進(jìn)水口下部設(shè)置了14個(gè)排沙底孔。葛洲壩大江電廠排砂底孔1987年投入運(yùn)行，根據(jù)洪水入庫(kù)情況，各排砂底孔每年分別開(kāi)啟運(yùn)行數(shù)10天。2001年，在大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門(mén)槽潛水檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)底檻鋼板兩側(cè)混凝土都有沖蝕，底檻中部區(qū)有大小不等的沖坑，沖坑發(fā)生在底檻二期混凝土區(qū)，多數(shù)沖坑大骨料和鋼筋出露（沖坑統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1）。為此，葛洲壩電廠委托國(guó)家電力公司華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了葛洲壩大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門(mén)底檻沖坑處理設(shè)計(jì)。江蘇省海洋工程總公司承包了底檻沖坑處理工程。2沖坑形成原因分析大江電廠排砂底孔位于機(jī)組進(jìn)水口下端，進(jìn)口底板高程29.2m，與機(jī)組進(jìn)水口底板高程差約11.5m。排砂底孔進(jìn)水喇叭口尺寸8.55m7.1m（高寬），漸變到流道尺寸為5m5m，計(jì)算水頭18.6m下的單孔排沙流量為200m3/s，平均流速3.34.7m3/s。流道斷面向下游漸變?yōu)?.3m5.5m，流道出口段平均流速可達(dá)15.8m3/s。電廠機(jī)組進(jìn)水前沿的淤積和泥沙主要是沙質(zhì)推移質(zhì)和卵石推移質(zhì)。排砂底孔通常在汛期入庫(kù)流量大于25000m3/s期間開(kāi)啟沖沙，每年排沙12次。根據(jù)電廠運(yùn)行和水下檢查情況，排砂底孔進(jìn)口檢修門(mén)底檻沖坑形成的原因可能有以下幾點(diǎn)：（1）大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門(mén)底檻沖坑的出現(xiàn)與機(jī)組發(fā)電、進(jìn)水口旋流沖磨有關(guān)。2004年1月，20#左排砂底孔進(jìn)口在相鄰機(jī)組停機(jī)情況下，潛水檢查和水下攝影顯示：進(jìn)口底板面無(wú)淤積，沖坑內(nèi)充填有卵石推移質(zhì)，裸露的底板混凝土面上卵石似回旋狀，沖坑顯然受到挾石水流的沖磨。（2）排砂底孔開(kāi)啟沖沙，挾沙（卵石）水流通過(guò)進(jìn)口底板磨損區(qū)，水流發(fā)生紊亂，推移質(zhì)撞擊磨損面，加速了沖坑的形成和發(fā)展。（3）沖坑主要發(fā)生在進(jìn)口底檻二期混凝土區(qū)，底檻鋼板上下游兩側(cè)邊緣與底板混凝土的接縫以及底檻二期混凝土區(qū)似是薄弱區(qū)，容易產(chǎn)生沖蝕磨損。（4）大江電廠前沿是沙卵石匯集區(qū)，排砂底孔是匯集區(qū)沙卵石推移質(zhì)的出庫(kù)通道，受挾沙（卵石）水流磨損的機(jī)率多。葛洲壩上游30km處三峽水利樞紐的施工，大江截流前后大量棄渣入庫(kù)葛洲壩，也加大了排砂底孔進(jìn)口底檻沖坑的形成可能性。（5）排砂底孔進(jìn)口沖坑形成區(qū)的流速約4m/s，排砂底孔流道內(nèi)流速可達(dá)515m/s，但是，經(jīng)過(guò)十幾年運(yùn)行，歷次抽查排砂底孔流道過(guò)流面，其混凝土沖磨痕跡輕微，流道混凝土過(guò)流面基本完好。排砂底孔流道內(nèi)水流順暢、流態(tài)穩(wěn)定，歷年累計(jì)開(kāi)啟運(yùn)行僅數(shù)千小時(shí)；而排砂底孔進(jìn)口底檻處水流紊亂，排砂底孔未開(kāi)啟時(shí)，進(jìn)口底檻也受到機(jī)組發(fā)電水流的影響。例如，2001年3月，13#左、13#右排砂底孔進(jìn)口檢修門(mén)底檻沖坑經(jīng)過(guò)PBM聚合物混凝土鋪填沖坑的簡(jiǎn)易修補(bǔ)后，在2001、2002年汛期，該兩孔并未開(kāi)啟沖沙，但是在2003年4月的水下檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)（該兩孔水下檢查前均開(kāi)啟沖淤20分鐘），該兩孔進(jìn)口沖坑修補(bǔ)面已全部沖失。這些現(xiàn)象表明：排砂底孔進(jìn)口混凝土過(guò)流面磨損和沖坑的形成與排砂底孔開(kāi)啟運(yùn)行關(guān)系并不密切相關(guān)。3沖坑簡(jiǎn)易處理2001年2月，葛洲壩電廠在基本查清了大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門(mén)底檻沖坑情況后，為了不影響當(dāng)年的排砂底孔沖沙，由電廠潛水員施工，對(duì)其中坑深小于30cm的15個(gè)排砂底孔進(jìn)口沖坑進(jìn)行了簡(jiǎn)易修補(bǔ)，主要采用PBM聚合物砂漿和963水下環(huán)氧砂漿修補(bǔ)材料水下無(wú)筋回填沖坑。3.1修補(bǔ)方式及材料開(kāi)啟排砂底孔沖淤20分鐘，排去進(jìn)口淤積物。潛水員探摸沖坑，估測(cè)面積和深度，確定鋪填沖坑的修補(bǔ)量。潛水員清理修補(bǔ)面(用鋼刷及清水刷洗)，水下接料，破料袋將修補(bǔ)材料注入沖坑，用戴手套的手拍打修補(bǔ)料，整平修補(bǔ)面；重復(fù)接料，注料，拍打，直至沖坑填滿(mǎn)。修補(bǔ)材料：PBM聚合物鑄石砂漿及少量PBM聚合物混凝土共計(jì)14t,963水下環(huán)氧砂漿1t。3.2修補(bǔ)效果2002年初，簡(jiǎn)易無(wú)筋鋪填修補(bǔ)的15個(gè)排砂底孔進(jìn)口沖坑，其中大部分排砂底孔經(jīng)歷了2001年、2002年汛期開(kāi)啟運(yùn)行的考驗(yàn)。結(jié)合其他坑深大于30cm的14個(gè)排砂底孔進(jìn)口沖坑處理工程，江蘇省海洋工程總公司分別在2002年2月3月對(duì)8#右、19#左、21#左、21#右排砂底孔進(jìn)口沖坑無(wú)筋回填的修補(bǔ)效果進(jìn)行了檢測(cè)，在2003年2月4月對(duì)14#左及13#、15#、16#、17#、18#左右排砂底孔進(jìn)口沖坑無(wú)筋回填修補(bǔ)效果進(jìn)行了檢測(cè)。檢測(cè)情況見(jiàn)表2。表2的檢測(cè)結(jié)果表明：無(wú)筋回填修補(bǔ)的15個(gè)排砂底孔進(jìn)口沖坑，經(jīng)過(guò)汛期12次沖沙使用后，沖坑修補(bǔ)面5處已全部沖失，5處大部分沖失，5處基本上完好，此外，檢查發(fā)現(xiàn)部分沖坑修補(bǔ)面邊緣發(fā)生新的沖槽淺坑。這說(shuō)明，無(wú)筋回填沖坑的簡(jiǎn)易修補(bǔ)起不到?jīng)_坑修復(fù)效果和保護(hù)底檻的目的。4沖坑處理設(shè)計(jì)及專(zhuān)業(yè)公司施工沖坑處理設(shè)計(jì)委托國(guó)家電力公司