水电厂水工建筑物安全管理工作

1工程概况

紧水滩水电厂位于浙江云和瓯江上游大溪支流龙泉溪上,下辖紧水滩和石塘两座水电站。紧水滩水电站装机6台共300MW,1981年动工兴建,1986年6月下闸蓄水,1988年6台机组全部并网发电。枢纽由拦河坝、引水系统、发电厂房、泄洪建筑物、过坝设施、开关站等组成;拦河坝采用混凝土三心双曲变厚拱坝,最大坝高102m,坝顶宽度5m,坝顶弧长350.6m,坝顶高程194m,共分20个坝段。坝址岩性为花岗斑岩,两岸坡度为40°~60°;水库正常蓄水位184m,▽184m以下库容10.4×10.8m3,属不完全年调节。石塘水电站距上游的紧水滩水电站25km,装机3台共78MW,1985年7月正式开工,1988年底导流底孔下闸蓄水,1990年5月3台机组全部并网发电,为河床式布置,枢纽由拦河坝、溢流坝、厂房、过坝建筑物及开关站等组成;拦河坝为混凝土实体重力坝,坝顶全长252.5m,坝顶高程▽104.9m,最大坝高38.9m,共分13个坝段,坝址岩性为凝灰岩;水库正常蓄水位102.5m,▽102.5m以下库容0.74×10.8m3,属径流式、日调节水库。

2首轮大坝安全定检情况

1995年2月~1996年11月,紧水滩水电厂下属的紧水滩、石塘两座大坝同时进行了首次安全定期检查,定检工作按照《水电站大坝安全管理暂行办法》和《水电站大坝安全检查施行细则》的有关规定进行浙江省电力局主持了此项工作,聘请的专家组对本次定检结果负责,紧水滩水电厂及大坝安全监察中心参加了定检的全过程工作,共召开了3次专家组会议,分别确定和审查了紧水滩大坝13项、石塘大坝12项专题报告,内容包括设计、施工、运行复查和评价,最后通过了两座水电站大坝安全首次定期检查报告。

2.1紧水滩大坝

电站自1986年蓄水发电以来,大坝经历了186.66m最高水位及20年一遇泄洪流量的考验。经本次安全定检复核认为:工程等级和大坝设计洪水标准符合现行规范,目前近坝库岸稳定,大坝变形规律符合拱坝自身结构和坝基工程地质条件,运行性态正常,坝肩稳定安全系数满足规范要求,泄洪建筑物流态正常,消能效果良好,冲刷坑较浅且远离坝址,坝体应力在部分工况下局部超标,主要是放空水位工况时超标较多,坝体裂缝按实测封拱温度计算,除放空水位工况外,其它各种工况都是稳定的;考虑到混凝土实际强度较设计要求高,在坝体底部做了混凝土回填及混凝土贴角的有利因素,以及放空水位工况出现机会极少,上述超标应力和坝体裂缝情况不会危及大坝安全。综上所述,依照《水电站大坝安全检查施行细则》第42条评价条件,本次定检专家组成员一致同意将紧水滩电站大坝定为正常坝。

2.2石塘大坝

电站自1988年蓄水、19*发电以来,大坝经历了高洪水位102.72m和接近20年一遇泄洪流量的考验。本次大坝安全定检复核认为:工程等级和大坝设计洪水标准符合现行规范,近坝库岸未发现滑坡和危及大坝安全的地质问题,库岸稳定、坝体稳定及应力复核满足规范要求,大坝变形规律符合大坝本身结构性态,坝基工程地质条件良好,运行性态正常,溢洪道水流平稳,经消力池消能后,出流流态良好,下游河床未见有明显冲刷。鉴于大坝目前状况,依照《水电站大坝安全检查施行细则》第42条评价条件,本次定检专家组成员一致同意将石塘电站大坝定为正常坝。

3大坝安全监测工作

3.1大坝监测项目

紧水滩水电站大坝安全监测项目包括:变形监测有坝区高程控制网和平面控制网,坝顶194m高程、坝体153m高程廊道和坝基廊道的沉陷观测,位于5、7、11、13、17号坝段的5组正倒垂观测,与正倒垂分布坝段相对应的坝顶5个前方交会点观测,两坝肩和坝基的基岩变位观测(杆式多点变位计和测斜仪),坝基基岩变位观测(测缝计改装),坝体横缝、接缝观测;应力应变及温度监测有混凝土应力、应变及温度观测,钢筋应力和钢管应变观测,坝基温度观测,库水温度观测;渗流监测有坝基扬压力、混凝土渗压、排水量、两岸绕坝渗漏和排水及库、坝区的水质观测等。

石塘水电站大坝安全监测项目包括:变形监测有坝区高程控制网,坝顶沉陷观测,坝顶视准线和激光准直观测,9号坝段正倒垂线和两岸坝肩倒垂线观测;应力应变及温度监测有7号坝段和10号坝段两个断面上的混凝土应力、应变及温度观测和压力钢管应变观测;渗流监测有两岸绕坝渗漏观测,灌浆廊道、消力池部位排水廊道、装配场排水廊道内的排水量、扬压力观测及库、坝区水质观测等。

3.2大坝监测全过程安全管理

为掌握大坝的全面情况,电厂在施工期就配合设计、施工部门检查工程质量,参与大坝监测设备的埋设、安装调试及观测工作,取得了大量宝贵观测资料,培养和提高了水工观测人员的外业操作能力和技术水平。特别是对观测资料的分析和一些缺陷的分析处理能力的提高,使电厂水工人员能独立全面地承担大坝安全监测管理工作。施工期电厂先后开展的主要工作有:

(1)蓄水前。了解施工过程工程特性,参与基础工程、混凝土工程的质量检查,参加坝内仪器的率定、埋设、观测和资料的分析计算,蓄水前的坝区平面和高程控制网的施工和观测,地下水、多点变位计和测斜仪的现场安装、调试、观测等工作;

(2)蓄水施工期。派专业技术人员和水工观测工全面参与变形观测、坝内仪器观测和地下水观测3个专业的工作,对蓄水期的观测资料,采用做“副本”或借阅的方式进行初步分析和简单的整理,每年按上述3个专业面编写年度观测报告,且在汛前召开一次水工会议,讨论、评价水工监测成果;

(3)蓄水运行期。建立和制订必要的规章制度试行本,全面深入地参加施工单位的现场观测,参与观测工作的全过程,成为电站观测工作的主力军,全面系统地掌握检查施工单位的观测资料,通过对观测资料的分析,评价工程质量,提交施工期大坝观测资料分析初步成果报告。

工程正式移交后,电厂为了开展正常的监测工作,保证观测成果的连续性、可靠性,主要开展了以下几方面的管理工作:

(1)进行水工观测资料的整理和整编工作。开发简易数据管理软件,将施工期的观测资料和原始参数全部输入微机,组织人工点绘过程线,于1993年底完成了自施工期起的所有观测资料的整理和整编,此后,逐月将观测资料输入微机进行统计计算与整理工作,且在每年的1月份完成上一年度的水工观测资料整编工作;

(2)管理工作规范化、制度化、标准化。根据《混凝土大坝安全监测技术规范》编制和完善了电厂《水工建筑物观测标准》、《水工建筑物观测工作手册》等5种有关大坝安全监测管理的规章制度;以水工技术监督为核心,确保大坝安全监测管理工作的有效进行;成立了以总工程师为首的水工技术监督小组,在生技科和水工室设立水工专职工程师,负责日常工作,建立了月度报表和年度报告制度,使大坝观测工作有序地进行;每年汛前召开一次水工监督专门会议,对上一年度的观测成果和水工建筑物运行情况进行较全面的分析,对大坝的工作性态进行评价,再对照部颁《水工建筑物评级标准》,对水工建筑物进行评级;

(3)观测设施的更新改造。工程移交时,很多监测设施由于管理不善,不能满足安全监测要求。为此,电厂先后对紧水滩电站的垂线测站、内观仪器测站、扬压力观测孔、平面监测控制网点测墩底板和石塘电站的绕渗孔、排水孔、扬压力观测孔进行改造和完善;在拱坝两岸坝肩增设了一组水准工作基点,提高了沉陷观测的可靠性,采取一系列技术措施进行了垂线和内观仪器测站的防潮工作,并获得成功;将所有坝内仪器电缆线装入集线箱,用数字比例电桥取代水工比例电桥进行集中观测,实现坝内仪器监测“半自动化”;用NA3003电子水准仪代替存在缺陷、已老化的Ni004水准仪,从而提高了观测速度与精度。另外,大坝监测自动化的规划开始起步,根据有关政策规定和省电力局指示,已进行方案征集工作。

4水工维护工作

电厂水工建筑物的维护工作包括日常水工维护和水工缺陷处理两方面的内容。日常水工维护结合日常巡查进行,对于常规维护不能解决的较大水工缺陷,由水工室和厂属有关部门组织技术人员到现场查清缺陷产生的原因,提出处理方案和施工计划,报厂部批准后组织施工。施工期间派专人负责施工安全监护和施工质量检查,施工结束后严格按国家有关技术标准验收,建厂至今已完成以下几方面的水工建筑物维护工作。

4.1紧水滩水电站水工维护工作

(1)尾水门槽二期混凝土缺陷处理。尾水门槽因施工原因,致使其二期混凝土局部疏松,蜂窝孔洞较多,每次机组检修时均要进行潜水堵漏,有时因漏水量较大,尾水管内的水抽不掉,还影响机组检修计划。电厂在综合考虑确保安全施工、减少投资、缩短工期、保证质量等因素后,最终确定在尾水下游修筑围堰的全停处理方案。修复工程于1994年11月4日至23日进行,比计划工期缩短了10d,实际处理的混凝土总长度为68m,占二期混凝土总长度的28.4%,处理效果良好;

(2)左岸桥头滑坡体处理。该滑坡体位于紧水滩水电站坝后600m、进厂公路内侧,为一突出的风化基岩山嘴,坡顶多处开裂、下坐,排水沟拉断错开,坡底进厂公路挡墙倒塌,严重影响进厂公路的交通安全。电厂于1995年6月至1996年7月对滑坡体进行削坡处理,共开挖方量55350m3,处理后滑坡体再未发现有滑动迹象,工程处理取得较好的效果;

(3)14号坝段基础廊道上游侧排水沟集中漏水处理。1988年7月,随着基础廊道的逐步清理,发现在14号坝段基础廊道上游侧排水沟内有两个集中漏水点,漏水流量达1000ml/s,为同期整个坝基排水量的2倍。经分析,集中漏水是从上游坝面经坝体混凝土,再在基础廊道上游排水沟出水,其通道为一较大的混凝土“空隙”。19*10月用纯水泥进行封灌,耗用水泥3600kg,运行至今,情况良好。

4.2石塘水电站水工维护工作

石塘水电站从事的水工维护工作主要是大坝横缝止水处理。大坝3~8号横缝存在不同程度的漏水,尤其以主厂房坝段4~6号横缝漏水影响为甚,直接威胁着机电设备的安全运行和文明生产,电厂对此先后进行了如下处理:①基础廊道横缝的化学灌浆封堵处理、主厂房上游墙出露横缝的引排水处理;②扩大排水空腔、通畅排水通道;③挖槽回填柔性止水材料、白铁皮内藏式盖缝;④沥青井通电融化止水;⑤在止水铜片和沥青井之间骑横缝处打直径为110mm的钻孔,自104.9~67.0m高程范围内分3段进行化学灌浆,各段灌浆压力不小于相应位置的库水压力。运行几年后的情况表明,对上述漏水的处理达到了预期效果。

5防洪渡汛工作.1泄洪闸门管理

5.1.1泄洪闸门概况

紧水滩水电站泄洪系统在拱坝两侧各设1个中孔和1个浅孔,泄洪道的工作闸门均为双支臂圆柱铰弧形钢闸门,启闭设备布置在泄洪道的上方,各设2×1000kN双摇摆式液压启闭机和单独启闭机房,实现闸门的动水启闭;各泄洪道在工作闸门前方设平板滑动检修闸门,浅孔检修闸门由2×1250kN卷扬式启闭机操作,中孔检修闸门由2×2500kN卷扬式启闭机操作,操作机房设在坝顶。

石塘水电站泄洪系统共设5孔表孔泄洪道,每孔设1扇弧形工作闸门,闸门为斜支臂圆锥铰结构,由后拉式双缸液压启闭机操作,启闭机的容量为2×1300kN,安装在弧形闸门支铰上方的闸墩上;泄洪检修闸门采用浮动舱检修门,5孔泄水孔共用1扇浮动闸门。

5.1.2泄洪闸门运行管理

自两个电站发电以来,1987~1991年间防汛工作由施工单位负责协调指挥,实施小流量泄洪。1992年开始,正式由电厂负责指挥协调防汛工作,两站的全部泄洪设施都投入了防汛泄洪运行,其中紧水滩中孔泄洪设施在1995年首次投入运行,浅孔泄洪道单孔最大泄量达1010m3/s,中孔泄洪道单孔最大泄量达650m3/s,石塘表孔泄洪道单孔最大泄量为800m3/s。电厂每年汛前根据实际情况,修订健全了《紧水滩、石塘电站泄洪闸门启闭制度》,明确除防汛领导小组正、副组长外,其他人员无权发布泄洪闸门启闭命令;公布了闸门操作人员和监护人员名单;规定汛期操作人员、监护人员的职责,且对闸门的运行方式和开启程序提出了具体要求。另外,在汛前还对泄洪设施进行维护检查和试验操作工作;两站泄洪设施都增设了厂外备用电源,且建立了石塘电站弧形闸门高度智能化的监护系统。几年来,防汛泄洪设备运行基本正常,操作灵活,防汛值班人员接到防汛指挥部命令后能迅速操作闸门开启泄洪,保证了防汛工作的安全进行,泄洪运行中未发现闸门有振动现象。初期因液压启闭机聚氨酯密封圈材料老化失效,1992年石塘泄洪时发生1号弧门提不起,2号弧门在泄洪时自行下落的不安全现象,当年即由施工单位负责整治,更换为耐油橡胶材料的蕾式密封圈,1993年后未再发生闸门提不起和自动下落现象,但仍偶尔发生油路不畅造成闸门关闭时受阻现象和因阀组漏油使弧形闸门产生下滑现象。紧水滩电站1号浅孔活塞杆在交接验收前就已有严重弯曲现象,泄洪运行时又因阀组单向阀有渗漏现象造成下缸保压时间短,需经常启动油泵打压维持开度不变。紧水滩电站4扇泄洪闸门漏水部位主要是上部角水封处有喷射现象;石塘电站的5扇弧形闸门水封虽然安装不良,使水封根部和固定部分磨擦接触,基本不漏水。两电站泄洪设施的检修闸门运行次数很少,紧水滩电站检修闸门的启闭机运行正常,石塘电站浮动闸门在液压启闭机检修时运行也正常。

5.2防洪渡汛管理

5.2.1防洪渡汛调度

紧水滩水电厂管辖的紧水滩、石塘两电站水库实行联合调度,在确保紧水滩~石塘梯级电站水工建筑物及水库上下游人民生命财产的安全前提下,充分发挥紧水滩水库的有效库容进行调洪,争取少弃水或不弃水,多发电、多过木(竹)。由于该流域洪水属典型山地洪水,汇流迅速,历时短,传播快,猛涨猛落,雨峰与洪峰出现间隔仅3~9h,因而两库的防汛任务十分艰巨。为了确保安全渡汛,电厂根据流域汛期水情情况,认真贯彻部颁《水电厂防汛管理办法》,建立健全了防汛组织,成立了以电厂厂长为组长、副厂长及总工程师为副组长的厂防汛领导小组,统一听从地区防汛指挥部及省电力局领导部门的指挥调度,小组下设防汛办公室(设在水工室),负责防洪渡汛的日常事务,各职能部门成立相应的防汛组织和抢险组织,上述机构当紧水滩水库水位高于183m且有泄洪趋势以及石塘电站准备泄洪时,由组长或副组长安排专人实行24h值班制。在主汛期,由防汛领导小组组长或副组长每月组织召开不少于1次的防汛工作会议,贯彻上级防汛工作精神,解决防汛工作中出现的问题,布置下一阶段工作重点,协调各部门的关系。紧水滩水库的防洪限制水位为184m,库水位低于184m时,洪水调度权属电厂,库水位高于184m时,由丽水地区防汛指挥部调度指挥;石塘水库水位控制在101.1~102.5m之间,紧水滩~石塘区间发生洪水,在紧水滩水工建筑物安全和电力系统负荷允许的前提下,紧水滩电站应停机错峰,减少石塘水库弃水,开闸泄洪时应经厂防汛领导小组批准后执行,并通知地区防汛指挥部。加强了防汛规章制度建设,及时建立和修订了防汛办公室工作制度、梯级电站防汛值班工作制度、防汛领导小组工作制度、洪水调度标准、水情预报标准等规章制度。另外,还认真贯彻“以防为主”的方针,按照设施标准内洪水不垮坝、不漫坝、不淹厂房,对遭遇超标准洪水有应急措施,使损失减到最小程度的规定,编制了电厂《遇设计标准内洪水防止水淹厂房措施》和《遇大洪水及超标准洪水的应急措施》,且规定每年汛前实行1次防汛预演。

5.2.2建立水情自动测报系统

为了及时掌握水库流域的雨情水情,增长洪水预报的预见期和提高预报精度,合理利用水资源和安全渡汛,电厂与南京水利水文自动化研究所合作,研制了紧水滩水电厂水情自动测报系统,并于1994年10月投入运行。该系统由2个并行中心站、2个中继站和14个遥测站组成。考核运行表明,系统可靠性和实用性均较好,在防洪渡汛中发挥了应有的作用,运行期间经受了建厂以来泄洪次数最多、降雨总量最大的1995年汛期考验,成功地与下游洪水错峰并削减洪峰。它报汛及时,弥补了人工报汛的缺陷,为电厂实现安全渡汛提供了可靠资料。

6结语

紧水滩水电厂在水工建筑物安全管理中,始终坚持管理工作制度化、规范化、标准化,有明确的主管大坝安全的厂长、总工程师和一支有较高素质且保持相对稳定的专业队伍,较好地做到了有章必依、执章必严,扎扎实实地开展防洪渡汛、水工建筑物及监测系统检查维护和改造工作,从而保证了水工建筑物安全、可靠地运行,取得了显著的经济和社会效益。