某工程3號機尾水支洞鋼管局部變形分析及處理

陳海峰

摘 ? 要：隨著科學技術的進一步改革，各行各業的的發展進程也在不斷加快，其中包括電力行業的迅猛發展，而電力行業中，最為基礎的是發電工作。當前我國的部分發電依賴于水力發電。本文介紹了某工程尾水管局部變形發現、分析及處理的時程，并對相關部位的監測資料進行了分析。通過對鼓包原因的探討，提出流道內埋管受損滲水的可能性，最后提出進一步處理措施。

關鍵詞：尾水管 ?局部變形 ?監測 ?焊縫探傷

中圖分類號：TU71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0041-02

1 ?基本情況

某工程在對三號機組C級檢修期間對三號機組過流設備設施進行檢查，發現尾水肘管擴散段后尾水管平段第2、3節存在局部鼓包變形現象。

1.1 尾水管及相關區域基本情況

尾水管包括錐管段、肘管段、擴散段、平管段，尾水事故閘槽等，擴散段末端為尾支0+000.000樁號，尾水事故閘門槽為尾支0+054.630，從尾支0+000.000到尾支0+074.630均有鋼管里襯，共39節，厚度均為22mm，與尾水管擴散段相連處編為第1節。在尾支0+073.000左右即尾水事故閘門處有一道帷幕灌漿。

在3號機尾水管底部埋設1根DN400機組技術供水排水管，直通尾水事故閘門后。

尾水管基本布置見圖1。

1.2 鼓包發生的基本情況

壓力鋼管排水管由球前鋼管底部引出，沿蝸殼延伸段下方向下

1.3 尾水管鼓包基本檢查情況

3號機尾水管鼓包區域在平管段2、3、4節之間均有發生，共有10個鼓包，其中明顯鼓包有6個，集中在2、3節之間，均在中線以下，最大鼓包直徑約1200mm，高度約40～50mm，最小的直徑約700mm，高度約20mm。錘擊鼓包及相鄰區域聽不到脫空、空鼓的聲音。其余管節段未發現異?，F象。

2 ?3#尾水支洞監測項目布置

3號尾水支洞設置了2個監測斷面，分別位于尾水支洞上游側鋼襯段（b3）和下游側混凝土襯砌段（b4），尾水管鼓包區域發生在b3斷面。

b3斷面監測項目包括：圍巖襯砌外水壓力監測（滲壓計）、支護錨桿應力監測（錨桿應力計）、襯砌鋼板應力監測（鋼板計）、襯砌混凝土應力應變（應變計和無應力計）。其中損壞的儀器有：錨桿應力計ASb3-2、鋼板計PSb3-1、砼應變計Sb3-1。

3 ?監測成果及初步分析

從3#尾水支洞監測數據初步分析，可以得出：

（1）滲壓計Pb3-1測值從2015年2月以來呈持續性增長，變幅約0.025MPa，表現為隨溫度小幅度變化，變幅較小;滲壓計Pb3-2測值從2015年2月以來呈持續性減少，變幅約0.01MPa，9月初尾水管放空后，由于內水壓力卸載為零，在外水壓力的作用下，滲壓有小幅增加。

（2）錨桿應力計主要受溫度和水壓力的影響，但受溫度影響更為明顯，變化規律表現為與溫度負相關，9月初至9月底，在內水壓力卸載后外水壓力的作用下，該部位錨桿應力計均表現為受拉，增加的拉應力在1.5～2.5MPa之間。

（3）鋼板計主要受溫度和水壓力的影響，但受溫度影響更為明顯，變化規律表現為與溫度正相關，9月初至9月底，在內水壓力卸載后外水壓力的作用下，該部位鋼板計均表現為受壓，增加的壓應力約為4MPa。

（4）無應力計測值變化主要受溫度影響，變化規律表現為與溫度正相關，水壓力對混凝土自身體積變形影響不大。

通過對上述監測成果的初步分析，可以認為，目前上述監測部位圍巖、砼處于相對穩定狀態，巖體滲漏情況無異常。引起3號機尾水管鼓包的外水水壓來源不是巖體滲水（包括帷幕灌漿破裂、F28斷層滲水和F27斷層滲水），也不是由于內水外滲排空后造成反壓形成。

4 ?鼓包原因分析

經討論分析，認為鼓包為本次檢修尾水流道排空后形成，引發鼓包直接原因為外水壓力，外水水壓來源有3個方面：

（1）巖體滲水（包括帷幕灌漿破裂、F28斷層滲水和F27斷層滲水）;

（2）內水外滲，排空后造成反壓;

（3）流道內埋管受損滲水。

通過監測資料的分析及進一步分析排查，基本排除前兩種原因。若岸體滲水，則在主變室，尾閘室會有明顯滲水現象，且尾水管其他管段均會有反應，但目前沒有此現象。若內水外滲，則流道排空后會由原路反滲至流道內，且應有明顯滲漏點，且錘擊鼓包及相鄰區域應聽到脫空、空鼓的聲音。

流道內埋管受損滲水可能性分析：在尾水管底部埋有1根DN400機組技術供水排水管，直通尾水事故閘門后，與下水庫相連，內部水壓約0.7MPa，若該管在第2、3節尾水管下部區域局部焊縫等薄弱部位受損滲水，則該水壓無處釋放，流道充滿水時，內外壓平衡，不會造成鋼管變形，流道排空后，則外壓全部作用在鋼管上，造成向內鼓包。

5 ?進一步措施

為進一步排查原因、評估風險，應采取的主要措施是對相關區域焊縫做探傷檢查。根據探傷結論再做出進一步應對評估和措施：

（1）若焊縫未受損，則可排除內水外滲的可能性，盡量少安排三號機組運行，運維人員須加強對機組穩定性進行監視，加大對三號機的尾閘井、主變洞、母線洞等區域及排水廊道的巡檢頻次，密切關注上述部位的滲漏情況。

（2）若焊縫已受損，如果將機組恢復備用運行，可能會存在內水外滲情況，會存在較大的安全風險，需馬上對其進行處理。

（3）下一步處理方案：將2號流道檢修閘門下落，判斷機組技術供水排水管是否破裂滲水，同時在鼓包處鉆孔泄壓（至少兩處，一處灌漿，一處觀測），并對鼓包處進行處理（三種方式：第一種方式，各鼓包處鉆孔泄壓，焊接千斤頂支撐支架，用千斤頂使鼓包復原位;第二種方式，將各鼓包處切除，并對混凝土層視受損情況進行處理，重新加工鋼管內襯焊接補全;第三方式，對受損段鋼管整體切除，重新加工制作鋼管焊接補全，但此種方式由于受進人孔尺寸限制，鋼管無法運抵現場，基本可排除），并灌漿加固，屆時，四號機組需陪停。

參考文獻

[1] 段征宇，李堅，鐘平.三板溪尾水支洞岔管段爆破開挖與圍巖穩定研究[J].水力發電，2004，30（6）：34-36.

[2] 劉萬江，齊界夷.鉆爆法分層開挖技術在地下電站尾水支洞擴散段中的應用[J].技術與市場，2016，23（8）：18-19.

[3] 劉甲春，張健，俞曉東.雙機共尾水溢流式調壓室過渡過程研究[J].人民長江，2016，47（10）：72-85，95.