烏干達縮短大壩的檢查工期

[英國] .威斯特

烏干達縮短大壩的檢查工期

[英國]K.威斯特

歐文瀑布大壩為混凝土重力壩，建成于1954年，壩址位于尼羅河河源烏干達境內，裝機容量為180MW。由于流致振動以及水輪機持續不斷地振動，日積月累，致使水輪機殼體內壁出現了明顯的裂縫，業主急需了解，裂縫范圍是否已經擴大以及是否會影響水輪機的運行。基于細致的風險評估和施工日程安排，施工單位利用潛水艙及聲吶掃描技術，對所有水下工程部件進行檢查，同時盡可能減少對發電生產的影響，成功將原計劃約3個月的檢查工期縮短至3個星期。

混凝土重力壩；壩安全；安全檢查；檢查工期；歐文瀑布大壩(納錄巴奧大壩)

1 概 述

歐文瀑布大壩(OwenFallsDam)現名為納錄巴奧大壩(NalubaaleDam)于1954年建成，設計方為英國亞歷山大紀伯(Gibb)爵士咨詢公司。大壩位于尼羅河源頭、金賈(Jinja)市附近，至今仍是烏干達國內重要的水力發電站。電站原有裝機容量為150萬kW，1988年實施升級改造之后，使其日出力提高至180MW。

由于水流經常發生變化,且水輪機持續不斷地振動，致使水輪機殼體內壁出現了明顯的裂縫。20世紀80年代末期至90年代初期，對該現象的起因展開了調查研究，并對其進行了加固處理，以提高其穩定性。

然而，在此次調查及處理過程中，并未對大壩上游面進行詳細檢查。大壩運營商—南非國家電力公司艾斯康(Eskom)急需了解，裂縫是否已擴大至水輪機殼體的背面。

艾斯康公司為檢查工作制定了詳細的方案，并邀請賽亞德(Xeiad)參與投標。2006年，賽亞德曾經成功地修復過附近一處工程而大受好評。

對于這個項目，傳統的做法是進行水下檢查，但比較費時。考慮到工程的范圍，基于早期項目規劃的估算，工期可能會超過3個月。潛水檢查需要從水面進行氧氣供應，這樣可能會因為手續、設備和實際操作等方面而延誤時間。因此，就可能會致使工期拖得更長。

此外，安全要求也十分繁復，英國所有潛水作業都必須遵守《內陸近岸核準實務守則》(簡稱《守則》)。雖然此次檢查工作在烏干達進行，但出于潛水作業安全的考慮，仍然必須嚴格遵守《守則》的要求。如果不嚴格遵守相關程序，將可能出現死傷事故。

《守則》規定，一旦潛水員出現減壓病癥狀，必須保證能夠在2h之內將其送達能實施救治的處所。對于商業和體育潛水員而言，減壓病是一種十分常見的致命病癥。調查發現，離大壩最近的減壓設施在大約2 414km之外的金賈市。因此，公司最后決定從英國調運全套設備，通過船運發往肯尼亞港口城市蒙巴薩(Mombasa)，之后經由陸路運往金賈市靠近壩址的一處集裝箱碼頭。

所有參與作業的工程師均已接受過商業潛水技術培訓。除此之外，賽亞德還有許多有意思的"玩具"，可在關鍵技術檢查過程中發揮作用。比如康士伯(Kongsberg)掃描聲吶裝置，它是水下檢查作業的絕佳助手。公司決定為檢查人員配備該聲吶裝置，以便赴烏干達開展潛水作業，但其中仍會存在風險。

康士伯聲吶裝置是世界公認的可靠、有效的水下掃描工具，但賽亞德從未在這種條件差、工期長的項目中使用過。由于造價昂貴，該設備只配備了一套，因此在出現系統故障時將沒有備用儀器可用，而且在尼羅河水中究竟能夠完成到什么程度，也尚未測試過。聲吶裝置返回的結果有可能只是勉強合格，甚至完全不可用。

對于英國的水域和大壩，賽亞德能夠對聲吶裝置的掃描結果進行測試，此前的測試結果也十分理想。但這次的施工地點是在烏干達境內，聲吶裝置在渾濁溫熱的水里能否有良好的表現，還是個未知數。因此，是否會采用聲吶設備，還需做出最終決定。

公司決定參與投標，采用模塊化的施工方法，利用聲吶掃描裝置，可以使工期縮短60%。同時，針對聲吶圖像顯示的所有裂縫，仍然實施潛水作業加以確認。作為備用方案，潛水員的頭盔上配有視頻影像錄制設備。

2 工期縮短

由于采用的方法獨特，加之可以大幅縮短工期，從而減少資金投入，因此，賽亞德輕松中標，并于2010年年底開始施工作業。施工所需各項設備很快到位，減壓室也通過商用船運公司從蒙巴薩運往金賈市。

在減壓室被運往金賈市的同時，公司迅速派出一支“探險隊”，以對設備接收、司機和場地布置等事宜進行安排，并與賽亞德的合作伙伴——英特菲斯(Interface)咨詢公司進行接洽。此前,英特菲斯咨詢公司曾協助賽亞德參與投標的工作，并負責前期與客戶之間的聯絡工作。

“安裝”工作在烏干達國內順利完成之后，檢查團隊的主要人員立即被派往現場。在檢查完潛水設備、確保其可以安全使用之后，施工隨即開始。

賽亞德對掃描聲吶裝置進行了調整，以保證最高的分辨率和準確度。對掃描獲取的圖像在現場進行處理，根據圖像所顯示的結果，對可疑的部位進行潛水檢查。經過嘗試，聲吶圖像被證明足夠可靠，能夠準確地反映水下各種結構的狀況。一旦對整個工程的安全狀況有了可靠的了解，就能夠制定有效的計劃，并對關鍵部位進行潛水檢查。

納錄巴奧大壩水電站是烏干達國內重要的發電設施，其生產的電力供應給金賈市、烏干達大片地區及鄰國肯尼亞和坦桑尼亞。如果因為檢查施工而無法完成規定的最低發電量，將是不可接受的。

然而，為了避免潛水員被吸入巨大的取水口，不僅需要關閉正在檢查的取水口，而且其左右2個取水口同樣需要關閉。這也意味著，在整個檢查過程中，至少有3處進水口(及相應的水輪機)必須停止運行。經過與大壩運營人員的反復溝通之后，基于嚴格的運行與停工系統許可制度，制定了滾動的停機安排計劃。

檢查工作對發電作業造成的影響，是業主從一開始就擔心的問題。而賽亞德制定的細致的工作計劃，則可以將這種影響降到最低。

3 風險評估

施工開始之前，公司進行了詳盡的風險評估，評估結果表明,潛水員將面臨著2種主要風險，即鱷魚和壓差(differentialpressure)。自古以來，尼羅河里的鱷魚就因食人而聞名天下，而專業潛水員對壓差造成的危害都十分熟悉。

潛水員在大壩高水壓一側進行作業時，如果過于靠近滲漏點，就有可能被吸向大壩內側墻體，且滲漏點位置越深，壓力越大。即使是在相對較淺的河道，潛水員仍然可能被困住，最終因無法擺脫而喪命。尤其是如果使用的是便攜式水下呼吸器，因為攜帶的空氣十分有限，那么風險會更為突出。也正因為如此，在發達國家，大部分商業潛水作業公司都已停用這類水下呼吸器。為此，設計并制作了潛水艙，以有效避免上述2種危害。

壩區一帶經常有食人鱷出沒。雖然潛水艙可以極大地降低鱷魚襲擊的風險，但呼吸與通訊管道仍有可能引起鱷魚的注意、乃至被破壞。如今尼羅河鱷魚已是受保護的物種，但在進行潛水作業時，仍然可以申請特殊許可，一旦呼吸管、通訊管受到鱷魚襲擊，即可開槍射殺鱷魚。所幸的是，自動武器在烏干達并非難得一見，大壩業主雇用的保安都是荷槍實彈(已申請相應的書面許可)，隨時準備采取必要安保措施。在所有的風險評估項目中，這是唯一一條涉及到自動武器的使用。當然，希望動用武器的機會越少越好。

此外，其他一些因素也有可能會造成潛水施工的中斷。大壩東側(即排沙壩)被擴建成交通橋梁，并被作為橫跨尼羅河的一條重要供給路線。由于使用吊機將潛水艙置入或吊離水體，因而需要對潛水作業進行細致規劃。

在與大壩運行人員、當地高速公路執法部門以及“有個性”的當地警察進行反復溝通之后，最終達成了一致，同意在周末實施交通管制，以便協助完成潛水作業。之所以最終能夠達成協議，是因為公司承諾為執勤的警察提供午餐！

檢查工作只花了短短3個星期，施工團隊返回英國之后不久，即向業主提交了一份完整的檢測報告，包含聲吶裝置掃描圖像、視頻錄像、維修建議書等內容。納錄巴奧大壩檢查工作在英國科技媒體界引起了不小的關注，為此,賽亞德還受到了英國土木工程師學會(InstitutionofCivilEngineers)及英國大壩協會(BritishDamSociety)的邀請，在英國各地做報告，介紹該項目的實施過程。

此次施工由于方法創新、獨特，施工檢查全面，為業主帶來了切實的效益。同時也相信，該技術可以在全球進行推廣，為大壩業主及其運營人員帶來效益。

(蔡金棟 張 蘭 編譯)

2015-01-07

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