水利工程論文-葛洲壩大江電廠排砂底孔進口沖坑處理.doc

水利工程論文-葛洲壩大江電廠排砂底孔進口沖坑處理摘要：葛洲壩大江電廠排砂底孔在2000年潛水檢查時發(fā)現(xiàn)其進水口檢修門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)氧混凝土簡易法鋪填沖坑和專業(yè)化修復(fù)沖坑。沖坑修復(fù)后經(jīng)過數(shù)次運行后的潛水檢查，達到了一定效果。本文介紹了葛洲壩大江電廠排砂底孔進口沖坑形成原因的分析、修補技術(shù)方案、修補材料的選用以及修補效果。關(guān)鍵詞：葛洲壩排砂底孔沖坑處理修補材料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)水庫和航運梯級。長江年入庫水量4500億m3,年均輸沙量達5.3億t。為了減少電廠前沿的淤積和泥沙過機，在大江電廠機組進水口下部設(shè)置了14個排沙底孔。葛洲壩大江電廠排砂底孔1987年投入運行，根據(jù)洪水入庫情況，各排砂底孔每年分別開啟運行數(shù)10天。2001年，在大江電廠排砂底孔進口檢修門槽潛水檢查時，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)計見表1）。為此，葛洲壩電廠委托國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院進行了葛洲壩大江電廠排砂底孔進口檢修門底檻沖坑處理設(shè)計。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組進水口下端，進口底板高程29.2m，與機組進水口底板高程差約11.5m。排砂底孔進水喇叭口尺寸8.55m7.1m（高寬），漸變到流道尺寸為5m5m，計算水頭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15.8m3/s。電廠機組進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流量大于25000m3/s期間開啟沖沙，每年排沙12次。根據(jù)電廠運行和水下檢查情況，排砂底孔進口檢修門底檻沖坑形成的原因可能有以下幾點：（1）大江電廠排砂底孔進口檢修門底檻沖坑的出現(xiàn)與機組發(fā)電、進水口旋流沖磨有關(guān)。2004年1月，20#左排砂底孔進口在相鄰機組停機情況下，潛水檢查和水下攝影顯示：進口底板面無淤積，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）排砂底孔開啟沖沙，挾沙（卵石）水流通過進口底板磨損區(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)的出庫通道，受挾沙（卵石）水流磨損的機率多。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葛洲壩，也加大了排砂底孔進口底檻沖坑的形成可能性。（5）排砂底孔進口沖坑形成區(qū)的流速約4m/s，排砂底孔流道內(nèi)流速可達515m/s，但是，經(jīng)過十幾年運行，歷次抽查排砂底孔流道過流面，其混凝土沖磨痕跡輕微，流道混凝土過流面基本完好。排砂底孔流道內(nèi)水流順暢、流態(tài)穩(wěn)定，歷年累計開啟運行僅數(shù)千小時；而排砂底孔進口底檻處水流紊亂，排砂底孔未開啟時，進口底檻也受到機組發(fā)電水流的影響。例如，2001年3月，13#左、13#右排砂底孔進口檢修門底檻沖坑經(jīng)過PBM聚合物混凝土鋪填沖坑的簡易修補后，在2001、2002年汛期，該兩孔并未開啟沖沙，但是在2003年4月的水下檢查時發(fā)現(xiàn)（該兩孔水下檢查前均開啟沖淤20分鐘），該兩孔進口沖坑修補面已全部沖失。這些現(xiàn)象表明：排砂底孔進口混凝土過流面磨損和沖坑的形成與排砂底孔開啟運行關(guān)系并不密切相關(guān)。3沖坑簡易處理2001年2月，葛洲壩電廠在基本查清了大江電廠排砂底孔進口檢修門底檻沖坑情況后，為了不影響當(dāng)年的排砂底孔沖沙，由電廠潛水員施工，對其中坑深小于30cm的15個排砂底孔進口沖坑進行了簡易修補，主要采用PBM聚合物砂漿和963水下環(huán)氧砂漿修補材料水下無筋回填沖坑。3.1修補方式及材料開啟排砂底孔沖淤20分鐘，排去進口淤積物。潛水員探摸沖坑，估測面積和深度，確定鋪填沖坑的修補量。潛水員清理修補面(用鋼刷及清水刷洗)，水下接料，破料袋將修補材料注入沖坑，用戴手套的手拍打修補料，整平修補面；重復(fù)接料，注料，拍打，直至沖坑填滿。修補材料：PBM聚合物鑄石砂漿及少量PBM聚合物混凝土共計14t,963水下環(huán)氧砂漿1t。3.2修補效果2002年初，簡易無筋鋪填修補的15個排砂底孔進口沖坑，其中大部分排砂底孔經(jīng)歷了2001年、2002年汛期開啟運行的考驗。結(jié)合其他坑深大于30cm的14個排砂底孔進口沖坑處理工程，江蘇省海洋工程總公司分別在2002年2月3月對8#右、19#左、21#左、21#右排砂底孔進口沖坑無筋回填的修補效果進行了檢測，在2003年2月4月對14#左及13#、15#、16#、17#、18#左右排砂底孔進口沖坑無筋回填修補效果進行了檢測。檢測情況見表2。表2的檢測結(jié)果表明：無筋回填修補的15個排砂底孔進口沖坑，經(jīng)過汛期12次沖沙使用后，沖坑修補面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)部分沖坑修補面邊緣發(fā)生新的沖槽淺坑。這說明，無筋回填沖坑的簡易修補起不到?jīng)_坑修復(fù)效果和保護底檻的目的。4沖坑處理設(shè)計及專業(yè)公司施工沖坑處理設(shè)計委托國家電力公司