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水利工程论文-葛洲坝大江电厂排砂底孔进口冲坑处理.doc

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水利工程论文-葛洲坝大江电厂排砂底孔进口冲坑处理.doc

水利工程论文葛洲坝大江电厂排砂底孔进口冲坑处理摘要葛洲坝大江电厂排砂底孔在2000年潜水检查时发现其进水口检修门底槛有大小不等的冲坑,部分钢筋网冲蚀外露,为此,使用了PBM聚合物混凝土和963水下环氧混凝土简易法铺填冲坑和专业化修复冲坑。冲坑修复后经过数次运行后的潜水检查,达到了一定效果。本文介绍了葛洲坝大江电厂排砂底孔进口冲坑形成原因的分析、修补技术方案、修补材料的选用以及修补效果。关键词葛洲坝排砂底孔冲坑处理修补材料1概述葛洲坝水利枢纽是以通航、发电为主要效益的大型水利工程,是三峡水利枢纽的反调节水库和航运梯级。长江年入库水量4500亿m3,年均输沙量达5.3亿t。为了减少电厂前沿的淤积和泥沙过机,在大江电厂机组进水口下部设置了14个排沙底孔。葛洲坝大江电厂排砂底孔1987年投入运行,根据洪水入库情况,各排砂底孔每年分别开启运行数10天。2001年,在大江电厂排砂底孔进口检修门槽潜水检查时,发现底槛钢板两侧混凝土都有冲蚀,底槛中部区有大小不等的冲坑,冲坑发生在底槛二期混凝土区,多数冲坑大骨料和钢筋出露(冲坑统计见表1)。为此,葛洲坝电厂委托国家电力公司华东勘测设计研究院进行了葛洲坝大江电厂排砂底孔进口检修门底槛冲坑处理设计。江苏省海洋工程总公司承包了底槛冲坑处理工程。2冲坑形成原因分析大江电厂排砂底孔位于机组进水口下端,进口底板高程29.2m,与机组进水口底板高程差约11.5m。排砂底孔进水喇叭口尺寸8.55m7.1m(高宽),渐变到流道尺寸为5m5m,计算水头18.6m下的单孔排沙流量为200m3/s,平均流速3.3~4.7m3/s。流道断面向下游渐变为2.3m5.5m,流道出口段平均流速可达15.8m3/s。电厂机组进水前沿的淤积和泥沙主要是沙质推移质和卵石推移质。排砂底孔通常在汛期入库流量大于25000m3/s期间开启冲沙,每年排沙1~2次。根据电厂运行和水下检查情况,排砂底孔进口检修门底槛冲坑形成的原因可能有以下几点(1)大江电厂排砂底孔进口检修门底槛冲坑的出现与机组发电、进水口旋流冲磨有关。2004年1月,20左排砂底孔进口在相邻机组停机情况下,潜水检查和水下摄影显示进口底板面无淤积,冲坑内充填有卵石推移质,裸露的底板混凝土面上卵石似回旋状,冲坑显然受到挟石水流的冲磨。(2)排砂底孔开启冲沙,挟沙(卵石)水流通过进口底板磨损区,水流发生紊乱,推移质撞击磨损面,加速了冲坑的形成和发展。(3)冲坑主要发生在进口底槛二期混凝土区,底槛钢板上下游两侧边缘与底板混凝土的接缝以及底槛二期混凝土区似是薄弱区,容易产生冲蚀磨损。(4)大江电厂前沿是沙卵石汇集区,排砂底孔是汇集区沙卵石推移质的出库通道,受挟沙(卵石)水流磨损的机率多。葛洲坝上游30km处三峡水利枢纽的施工,大江截流前后大量弃渣入库葛洲坝,也加大了排砂底孔进口底槛冲坑的形成可能性。(5)排砂底孔进口冲坑形成区的流速约4m/s,排砂底孔流道内流速可达5~15m/s,但是,经过十几年运行,历次抽查排砂底孔流道过流面,其混凝土冲磨痕迹轻微,流道混凝土过流面基本完好。排砂底孔流道内水流顺畅、流态稳定,历年累计开启运行仅数千小时而排砂底孔进口底槛处水流紊乱,排砂底孔未开启时,进口底槛也受到机组发电水流的影响。例如,2001年3月,13左、13右排砂底孔进口检修门底槛冲坑经过PBM聚合物混凝土铺填冲坑的简易修补后,在2001、2002年汛期,该两孔并未开启冲沙,但是在2003年4月的水下检查时发现(该两孔水下检查前均开启冲淤20分钟),该两孔进口冲坑修补面已全部冲失。这些现象表明排砂底孔进口混凝土过流面磨损和冲坑的形成与排砂底孔开启运行关系并不密切相关。3冲坑简易处理2001年2月,葛洲坝电厂在基本查清了大江电厂排砂底孔进口检修门底槛冲坑情况后,为了不影响当年的排砂底孔冲沙,由电厂潜水员施工,对其中坑深小于30cm的15个排砂底孔进口冲坑进行了简易修补,主要采用PBM聚合物砂浆和963水下环氧砂浆修补材料水下无筋回填冲坑。3.1修补方式及材料开启排砂底孔冲淤20分钟,排去进口淤积物。潜水员探摸冲坑,估测面积和深度,确定铺填冲坑的修补量。潜水员清理修补面用钢刷及清水刷洗,水下接料,破料袋将修补材料注入冲坑,用戴手套的手拍打修补料,整平修补面重复接料,注料,拍打,直至冲坑填满。修补材料PBM聚合物铸石砂浆及少量PBM聚合物混凝土共计14t,963水下环氧砂浆1t。3.2修补效果2002年初,简易无筋铺填修补的15个排砂底孔进口冲坑,其中大部分排砂底孔经历了2001年、2002年汛期开启运行的考验。结合其他坑深大于30cm的14个排砂底孔进口冲坑处理工程,江苏省海洋工程总公司分别在2002年2月~3月对8右、19左、21左、21右排砂底孔进口冲坑无筋回填的修补效果进行了检测,在2003年2月~4月对14左及13、15、16、17、18左右排砂底孔进口冲坑无筋回填修补效果进行了检测。检测情况见表2。表2的检测结果表明无筋回填修补的15个排砂底孔进口冲坑,经过汛期1~2次冲沙使用后,冲坑修补面5处已全部冲失,5处大部分冲失,5处基本上完好,此外,检查发现部分冲坑修补面边缘发生新的冲槽浅坑。这说明,无筋回填冲坑的简易修补起不到冲坑修复效果和保护底槛的目的。4冲坑处理设计及专业公司施工冲坑处理设计委托国家电力公司华东勘测设计研究院进行,江苏省海洋工程总公司承包了冲坑施工处理工程,对葛洲坝大江电厂8左、19右以及9、10、11、12、14、20的左右排砂底孔进口检修门底槛共14处冲坑进行修补处理。水下处理方案及工程实施情况如下

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