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1概況
1.1電廠概況
廣州蓄能水電廠(簡稱廣蓄電廠)位于廣州市東北,離廣州約120公里,總裝機容量2400MW,目前是世界最大的抽水蓄能電廠。A廠和B廠分別裝有四臺300MW可逆式水泵/水輪/電動/發電機組。主要機電設備從國外進口。
A廠第一臺機組1993年6月29日投產,1994年12月1日竣工。
B廠第一臺機組1999年4月6日投產,2000年6月26日竣工。
廣蓄電廠上、下水庫容量均為2700萬m3,落差535m,可供8臺機組滿負荷發電約6小時,抽水約7小時。經多年運行,其循環效率達76%。
A廠50%容量使用權賣給香港中華電力有限公司,期限40年,兩臺機組由設在香港的中電系統控制中心直接控制。A廠的兩臺機組和B廠的四臺機組由廣電調度中心直接控制。
廣蓄電廠擔任廣東電網和香港中電電網調峰填谷、事故備用的作用,是廣東電網主力調頻電廠,是實現西電東送和三峽電力送廣東的主要技術保證,同時也是廣東大亞灣核電站和嶺澳核電站安全經濟運行的技術保證。表1是廣蓄電廠投產以來主要運行參數。
廣蓄電廠投產以來主要運行參數表1
電網大型機組或線路跳閘造成電網周波下降,我廠機組快速啟動恢復電網周波。下表為十年來,我廠對電網153次故障快速響應啟動成功率100%。造成電網周波下降損失功率均為600MW以上,因此每次啟動都為多臺機組同時啟動。詳見表2。
廣蓄機組對電網故障快速響應統計表表2
1.2機構設置
廣東蓄能發電有限公司(簡稱廣蓄公司),屬下有廣蓄電廠和在建的惠州蓄能水電廠(簡稱惠蓄電廠)。
廣蓄公司由廣電集團控股(占54%),廣東核電投資有限公司占23%股權,國家能源投資公司占23%股權。
廣蓄電廠機構設置"三部兩室"。香港中華電力有限公司派來電廠工作的員工,是作為電廠聘用的員工,分別安排在電廠機構的相應崗位。早期12人,現在只有4人,到今年底將剩3人。
1.3主要職能
運行部負責實時運行分部和水工觀測分部管理。實時運行分部負責全廠范圍內機電設備運行管理;水工觀測分部負責上、下水庫,地下廠房,引水隧道,廠區公路,邊坡和廠區建筑的觀測、維修管理。
檢修部負責電氣分部、機械分部和自動化分部管理。電氣分部負責全廠電氣一、二次設備檢修和維護;機械分部負責全廠機械設備的檢修和維護;自動化分部負責計算機監控系統的硬件、軟件和傳感器的檢修和維護,工業電視、通訊等設備運行和檢修。
生技部負責物資采購,倉庫管理,安全監督、考核,檔案管理,生產統計,培訓和生產系統對外聯系。
辦公室負責文秘、人事、勞資、行政、財務、汽車管理、保衛和對外聯系,同時還是電廠黨、政、工、婦、計生的日常歸口部門。
總工室負責技改審批,重大技術問題攻關和非常規的大型試驗組織協調。下屬網絡中心負責辦公自動化的硬件、軟件維護管理。
2運行管理
電廠運行是一個特殊的崗位,他們是第一線生產人員,要求知識面寬,熟悉全廠設備及系統,具有實踐經驗和事故分析能力,責任心強,反應敏捷,他們的工作表現直接影響到電廠的安全生產。他們要連續倒班,生活沒有規律,設備正常時工作量不大,設備故障時工作量大,安全責任重大。
我們針對運行崗位特點參考國外經驗,將運行人員的工作分成值守、待命值班(ON-CALL)和定期巡檢三部份。
實時運行分部有值長、全控值班員和值班員。其中值長從全控值班員中選拔,經驗豐富能勝任事故處理,有最高等級授權;全控值班員為能同時勝任A、B兩廠值守工作的運行人員;值班員為只能勝任A廠或B廠值守工作的運行人員。
2.1值守工作
值守工作崗位要連續倒班,每班人數多少對運行人數影響最大。以前電廠每班運行人員人數,按能完成電廠設備較大事故處理的原則進行配備。我廠是按設備正常時的日常工作量進行配備。
我廠值守工作由全控值班員擔任,實行六班四倒,每班1人,在廠外行政大樓值守中心上班,負責對A、B廠八臺機組進行監控。我廠機組啟/停工況轉換和負荷調整由廣電調度和中電調度負責,只有在通訊故障或監控系統故障時才把控制權收回由值守人員操作。
2.2待命值班(ON-CALL)
待命值班(ON-CALL)由一位值長和一位值班員組成,他們周一至周五,8小時內在廠房上班,周末和8小時外在廠區待命。接到設備故障或事故報告后駕車進廠房處理,若需要檢修人員配合時直接通知檢修ON-CALL人員到現場參加事故處理。
他們負責將檢修設備退出備用和檢修后將設備恢復備用的安全隔離措施操作。如果需要監護的話,由值班員操作,值長監護。ON-CALL值長還負責辦理工作票許可和結束手續。
運行ON-CALL人員A廠、B廠各設三組,每組由一位值長和一位值班員組成,每周輪班一次。ON-CALL值長是處理事故的第一線指揮員,他有權直接通知各部門人員參加事故處理。
A廠、B廠分別由電氣、機械、自動化各一名組成檢修ON-CALL組,周一至周五,8小時內他們仍在本班組工作,8小時外在廠區待命。
廠部每周設一名中層干部作為ON-CALL負責人,當班的一周內負責協調較大的事故處理工作,周末行使生產副廠長的職權。
2.3設備定期巡檢
為了使巡檢到位,能及早發現設備缺陷和事故苗頭,我們制訂了巡檢規程,詳細規定各設備巡檢周期、巡檢內容、要摘錄的數據和每天巡檢路線。這些都輸入到具有條碼識別的"智能巡檢"數據采集器內,數據采集器會自動提示運行人員一步步做下去。定期對采集的數據在計算機上進行分析。
我廠定期巡檢工作由不是當班的一組ON-CALL運行人員負責,從周一至周五,8小時內執行。也就是三組運行ON-CALL人員,一組當班,一組巡檢,一組休息,每周輪換一次。
2.4防誤操作閉鎖
我廠電氣設備廣泛采用封閉式結構,400V以上的電氣設備均有可靠的防誤操作程序鎖,500KV采用計算機程序閉鎖。設備退備檢修時,值長把完成這臺設備的安全隔離措施所有鑰匙鎖進一個小盒子內,鎖這個盒的鑰匙連同辦完工作許可手續的工作票交給這項檢修工作的工作票負責人。這樣在檢修工作結束之前運行人員無法改變安全隔離措施,確保檢修人員的安全。
我廠投產初期經原廣東省電力工業局安監處同意,除500KV操作和裝拆臨時接地線操作外,均可實行一人操作。十多年來沒有發生過誤操作。
我們一直采用經認真編寫、認真審核的標準操作票。對運行人員進行較長時間培訓,分階段、分系統進行考核,使他們都掌握全部標準操作票。對不同水平人員進行不同的授權。獲可以一人在電氣設備上操作的只有幾位經驗豐富的值長。
有這種授權的幾位值長技術水平是電廠最高的,只由他一人操作,沒有監護人也就沒有依賴,自己要對自己生命負責。派出去操作的人要注意他當時的心理狀態穩定,這是保證安全的重要條件。
防誤操作閉鎖裝置要象其他主要設備一樣定期維護。嚴格執行閉鎖程序,堅決杜絕隨便解鎖。
2.5規范管理、量化考核
針對我廠運行人員少,素質較高,大部份工作都是一個人獨立完成,監管難度大。我們制訂了《運行人員規范化工作條例》共有八章179條,盡量詳細規范值長、全控值班員、值班員的各項工作,以及"兩票三制"等各種制度。
還制訂了《工作績效量化考核實施細則》共有八章87條,每條都有扣分或加分的具體規定。每年都組織運行人員參與對"條例"和"細則"進行修訂。成立一個由運行部長和實時運行分部長等人員組成的考核小組,負責定期對每位運行人員進行考核評分??己私Y果每季度在廠內局域網公布,有不同意見可以在10個工作日內向考核小組提出。
年終結算,對分數排在最后的一位,要從新競爭上崗。
我們積極開展多方面探索,力圖逐步做到"凡事有人負責、凡事有人監督、凡事有章可循、凡事有據可依"。
3檢修管理
我廠檢修部人員不多,但他們要完成八臺機組的小修、事故檢修和日常維護工作,機組的大修外聘公司提供勞動力,電廠檢修人員也要參加。
3.1"ABC工作卡"系統
為了規范我們的檢修工作,避免部份設備檢修的關鍵技能只有個別員工掌握,萬一該員工離開電廠后造成影響。我廠建立了設備檢修"ABC工作卡"系統。
該系統把設備檢修分成A、B、C三類。A類是不用退出設備運行的巡視測量、試驗等;B類是需要退出設備并做安全隔離的檢修(類似一般小修);C類是將設備解體處理修復(類似大修和事故檢修)。
制訂每臺設備A、B、C三類檢修的周期,按計劃申請執行。
編寫詳細的工作卡,主要內容包括工作人數、工期、安全措施、風險分析、工作步驟,有些還附有照片,使用工具、儀器、儀表,驗收標準等。力圖讓具有一定經驗的員工拿到這份工作卡就能進行工作,而且要求達到不同的人做同一工作,方法步驟一樣,標準一樣。編寫"ABC工作卡"的工作量十分大,而且還要不斷完善。但這是電廠十分重要的基礎技術資料。
該系統對檢修新員工培訓,實現檢修人員一專多能都起到不可替代的作用。
3.2設備維護管理系統
1999年我廠引進美國工業企業廣泛使用的MAXIMO設備維護管理系統。該系統主要分三部份:設備管理、工作單管理、物資和備品備件管理等。
設備管理部份:要求將電廠每臺設備每個元件都給出一個編號,各種設備的故障類型都有一個標準名稱和代碼。我們"ABC工作卡"都是該系統的數據庫資料,設備出現的各種故障、事故及其處理結果都輸入到該系統。積累了設備的這些數據后,方便進行統計和分析,從中可以找出一些規律為狀態檢修打下基礎。
工作單管理部份:我們建立的標準操作票都是該系統數據庫資料。每項檢修工作從申請到運行操作票、工作票簽發、工作許可都歸該系統管理。我們通過對這些工作票、操作票統計分析,得知一年中各種檢修工作用工情況,也可以得出相關人員一年內完成工作的情況,為考核員工提供依據。
物資和備品備件管理:我廠從采購申請、采購批準、材料入庫到領料和領料批準的過程都必須經過該系統,手填采購單和領料單的模式在我廠已經廢止。這些基礎數據的積累,方便備品、備件材料成本統計。本系統還有各種備品備件和各種材料的最低庫存設定,到達最低庫存時可自動生成采購單。
3.3開展以可靠性為中心的維修(RCM)
以可靠性為中心的維修(RCM)早期在美國應用于民航飛機維修,現已廣泛應用于核電、石油化工和電力等多種行業。
該系統認為設備故障模式不只是以前認為的浴盆曲線特性,而是共有六種故障模式。通過對各個系統的各部件的功能和故障模式進行分析制訂出該系統各元件的維修策略。既可以避免維修不足也可以避免過分維修造成設備的可靠性降低。它可以在確??煽啃缘那疤嵯鹿澥≡O備的維修成本。
3.4機組大修管理
我廠機組投運十年才進行第一次大修。2002年底和2003年底分別對#1機組和#3機組進行大修。
大修項目確定、技術措施、安全、質量和進度控制均由電廠負責。自動化設備和電氣設備(除定子槽楔更換)的大修工作由電廠檢修部員工完成,設備拆、裝和機械部份由外包公司完成。
大修現場指揮由電廠檢修部正/副部長擔任。大修監理由廣州健翔咨詢有限公司承擔。
兩臺機組大修后處理了安裝期間的遺留問題,處理經十年運行積累起來的設備缺陷,還進行多項更新改造。大修后運行情況良好。
4安全生產管理
安全管理要體現"以人為本"和"預防為主"的方針。我廠一方面執行上級關于安全生產管理的各種規章,另一方面積極探索一套有效的安全管理系統,逐漸擺脫強調事后追究,而強調加強安全基礎工作,在預防上下功夫。
根據"海恩法則"一次嚴重事故背后有29次輕微事故,有300次未遂事故,有1000起事故隱患。要清除一次事故必須將隱藏的上千次的隱患、未遂事故等清除,否則事故不可避免。根據安全專家對170萬起事故分析得出:人為因素占88%,工程因素占10%,自然災害占2%。只要我們探索一套科學適用的方法控制人為因素和工程因素,那么絕大部分事故就可以避免。
從1995年開始我廠引進了南非NOSA安、健、環"五星安全"管理系統,逐步把這套系統的理念和具體做法結合到我廠的工作實踐中,逐漸變成每位員工的自覺行動。2000年~2003年連續4年獲"四星"級,今年八月下旬南非評審專家到我廠評審,我廠獲"五星"級,得94.41分的好成績。91~100分為"五星"級。NOSA安、健、環評定的星級只在一年內有效,不是終生制。
NOSA安全、健康、環保"五星安全"管理系統分為五個方面,共七十二個元素。我們結合本廠情況按國家或行業標準制訂這七十二個元素涉及的各項工作的標準,用這些標準來規范我們的各項工作,在日常實踐中要有文字記錄反映員工是遵從這些標準工作的,現場狀態也反映所有設備、設施、環境都符合這些標準。
該系統強調每個員工的參與,在進行每項工作開始前要進行風險分析,然后采取措施盡量降低風險。強調采用技術措施降低風險,而個人防護只是最后一道防線。
每年自己內審兩次,內審查出的不足,限期整改。每年請南非NOSA公司專家來廠進行評審,重點查有關記錄,其次是現場。最后給出得分和星級,并提交詳細報告,指出不足和需要整改的地方。評審過程對前一年提出的整改項目也是重點,若只停留在去年水平,則達不到原來分數。該系統重視不斷改善、不斷提高。
水利水電工程是一項我國的基礎工程,由于使用資源的特殊性,需要相關的工程設計人員具有一定的專業知識,同時整個水利水電工程時間較長,對水利水電工程當中的是、相關環節都需要進行一定的控制。并且水利水電工程中的大壩施工是整個水利水電工程當中的樞紐環節,在其施工的過程中需要對施工的人員以及施工材料進行一定的控制,而且大壩施工工程出現一定的質量問題,勢必會對整個水利水電工程產生一定的影響,根據目前的水利水電工程的發展情況,對相關的施工技術進行一定的控制是非常重要的,本文將對水利水電大壩工程的施工技術以及在施工過程中需要注意的相關問題進行舉例分析。
1 水利水電工程施工技術探析
在水利水電施工中需要注意壩體的填筑施工技術,通過在施工前對施工環境的了解,從而制定相關的壩體施工方案,接下來就是對施工技術進行一定的控制,按照施工的方案進行相關的施工工作,保證工程整體的完整性,以下將對實際的施工步驟進行舉例分析。
(1)在實際的施工之前需要對施工的環境以及施工工程的長度范圍進行了解,這些都需要設計相關的施工圖紙,利用施工的圖紙對整個施工工程進行階段的劃分,通過細節的劃分保證每一個施工區域內的誤差有一定的減少,同時在施工設備的選擇上需要注意施工機械的長度和范圍,保證實際的順利施工。
(2)在實際的施工過程中需要對施工的順序進行一定的安排,同時根據實際的施工需要進行設計,通常根據壩體的鋪料順序,以及整體的施工范圍進行設計,在考慮整體因素之后進行壩體的施工劃分工作。
(3)在水利水電壩體工程施工的過程中,需要嚴格控制施工材料的質量,對在實際施工中的施工材料進行檢查,保證每一個投入到施工中的材料都是合格品。
2 關于壩體填筑的施工工藝
2.1 對壩體進行填筑
在通常情況下,需要對壩體進行填筑工作。壩體填筑過程中需要按照步驟進行,首先要對壩基進行施工,然后對相應的部位進行澆筑,最后才能進行壩體填筑。但是在進行壩體填筑以前,需要充分考慮到第二年的汛期情況,所以在施工工期方面些許緊張。在進行截流以后,在趾板區雨以及壩后多少會受到外界的影響,因此要根據設計的要求優先進行施工。施工中主要采用的方式為流水作業,對壩體施工加以一定的組織,可以分為幾個組成部分進行,這樣對于后續的工作進展也會起到幫助。
2.2 進行測量
當基面在得到驗收并取得合格之后,對于各個填筑區的交界線,要按照原先設計的要求進行測量,然后采用灑石灰劃線做標識,對于墊層的上游邊線,可以采用竹樁進行吊線控制,然后在兩岸的巖坡上寫明樁號、高程,對于墊層上游的邊線、過渡層與墊層的交界線、主堆石區與過渡層的交界線等,在每層有所上升時,都要先進行測量放樣,對于主次交界線以及下游的邊線,則可以放寬要求,在放寬到2至3層時,才進行相應的測量放樣一次,在進行施工放樣時,則是以預加沉降量的壩體斷面為標準。由于要對沉陷之后的高程以及外形的尺寸進行相關考慮,對于壩頂高程,則要以最終的沉降高程為標準,在對壩體進行填筑時,則首先要有0.5%至1.0%作為沉降浮動范圍。
2.3 將壩料進行攤鋪
對壩體進行填筑時,要從填筑區的最低點開始進行,然后沿著壩軸線的方向開始鋪料,在填筑墊層料、砂礫料、過渡料以及壩體兩邊的接坡料進行卸料的時候,宜采用后退法進行卸料;主堆石、次堆石以及低壓的縮區料進行填筑時,宜采用進占法進行填筑。在攤鋪的過程中,采用自卸汽車運輸填筑料,推土機進行平整,對超大直徑石塊、界面分離料,一般是采用小型的反鏟機進行處理,而過渡料、墊層料,則要采用人工進行平整。
2.4 對石料進行灑水
對壩體進行灑水時,一般是采用壩面或者壩外加水的方式進行,具體操作方式要根據施工的條件采取不同的措施。而為了避免石料在強烈的振動壓力下,塊石與塊石之間的棱角受到碰撞而碎裂,從而產生孔隙率,因此要對石料進行灑水潤濕。對于孔隙部分,則要以細料進行填充,從而增加碾壓的密實度。對于灑水量的確定,則要以碾壓試驗之后的結果進行確定,因為有些部分摻有風化巖的配料,所以要增加灑水量,從而使得配料能夠得到潤濕而變得軟化。
2.5 對石料進行壓實
對于墊層料、過渡料,一般采用碾進退錯距法進行壓實,對于砂礫石料、主、次的堆石料,則采用牽引式振動碾進行碾壓,采用振動碾進行碾壓時,一般是沿平行壩的軸線方向來進行,對于施工道路邊的邊坡處、岸坡處,在采用順向碾壓的基礎上,還要采用液壓振動夯進行碾壓,對于主、次堆石料的碾壓,則采用進退錯距法進行碾壓。對于大的碾壓設備無法到達之處,可以采取液壓振動夯或者小型手扶式的振動碾進行。
3 壩體填筑時注意的問題
3.1 岸坡與壩體結合部分的填筑
對于壩體的地基,要求其不能有反坡現象的發生,因此,對壩料進行填筑時,要對邊坡的反坡部位先進行混凝土的回填或者進行削坡,對壩料進行填筑時,在岸坡的結合部位,比較容易出現大塊石集中的現象,并且碾壓機械無法到達,從而導致了結合部位的碾壓不夠密實。所以,在對結合部位進行填筑時,要把填筑鋪料的厚度相應降低,對所有的大塊石進行清除,然后采用過渡層料進行填筑。
3.2 大壩各區料進行界面處理要注意的問題
對于大壩填筑各區料的交接面進行填筑時,要避免大塊石太過集中,特別對主堆石料與過渡料之間、過渡料與墊層料之間,更要防止填筑料的粒徑出現太大差距。在進行卸料時,可以采用后退法進行卸料,并且在填筑的過程中,要避免超大直徑的石塊太過集中。對于界面上的大塊石,則要采用推土機或者反鏟挖土機進行清除,避免過渡區侵占到墊層區、主堆石區侵占到過渡區等現象的發生。
結束語
我國水利水電施工技術得到了很大的提高,在實際施工中,通過實際情況選擇適合的技術開展各項工作。水利水電工程施工技術關乎水利水電行業的發展,良好的技術不但可提高工程質量,而且還能為企業帶來更大的經濟效益,因此,對水利水電施工技術依然要給予高度重視。
1工程地質概述
壩址區與水庫區位于東南沿海新華夏系巨型構造體系的第二隆起帶南端,在區域構造上屬于基本穩定區,地震基本烈度為Ⅵ度。壩址區地層為燕山早期第三次侵入的中、細粒黑云母花崗巖,及少量第四次侵入的花崗斑巖脈、閃斜煌斑巖脈。構造形跡以斷層、擠壓帶、節理及節理密集帶的形式出現,以北東向組與北北西向組為主,并有順坡向的卸荷結構面。
地下水裂隙性含水層受構造控制。相對抗水層(透水率q≤1Lu)埋藏深度20~40m,以微~弱透水巖體為主導。地下水及河水的化學類型為重碳酸-鈣鈉型或重碳酸-鈉鈣型,對各種水泥無一般酸性、碳酸性、硫酸性、鎂化蝕。
為研究巖石物理力學性質,進行了大量的室內物理力學試驗,現場剪切試驗,變形特性試驗,彈性波、聲波測試,提出了各類試驗的建議值。
(1)混凝土/巖石、巖石/巖石抗剪斷強度建議值見表1。
(2)基巖夾泥層剪切強度。斷層泥f′=0.25,糜棱巖類f′=0.45,碎裂巖類f′=0.60;上述各構造巖c′值=0~0.2MPa。當構造巖混雜時,根據其含量的比值選取加權平均值使用。
(3)巖體變形特性。泥夾碎石糜棱巖(或全風化)變形模量E0=(0.05~0.10)×104MPa;壓碎角礫碎裂巖E0=(0.1~0.3)×104MPa;弱風化花崗巖E0=(0.5~1.0)×104MPa,彈性模量E=(1.0~1.5)×104MPa;微風化、新鮮花崗巖E0=(1.0~1.5)×104MPa,E=(2.0~2.5)×104MPa。
(4)地震縱波速度Vp。新鮮巖體Vp>5000m/s,微風化巖體Vp=4000~5000m/s,弱風化巖體Vp=3000~4000m/s,強風化巖體Vp=2000~3000m/s,全風化Vp<2000m/s。
2大壩工程地質條件與基礎處理
2.1壩基
2.1.1壩基工程地質條件
(1)①壩段(壩右0+010.00m~0+060.00m)。建基面巖石大多微風化,局部弱風化。斷層有F8、F10、fd1~fd8。斷層、微風化、弱風化巖占壩基面積分別為2.7%、80%、17.3%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度(混凝土標號為200號,下同),f'=1.12,c'=1.15MPa。
(2)②壩段(壩右0+060.00m~0+110.00m)。建基面巖石大多微風化,部分新鮮,局部弱風化。斷層有F9-1、F12、F35、f2、f3及L5、L6順坡裂隙。斷層和新鮮、微風化、弱風化巖占壩基面積分別為0.3%、30%、60%、9.7%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度,f'=1.16,c'=1.22MPa。
(3)③壩段(壩右0+110.00m~0+143.00m)。建基面巖石大多微風化,部分新鮮和弱風化。斷層有F12、F24、F25、F35、f8、fd9,斷層和新鮮、微風化、弱風化巖占壩基面積分別為0.6%、20%、60%、19.4%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度,f'=1.15,c'=1.19MPa。
(4)④壩段(壩右0+143.00m~0+176.00m)。建基面巖石大多微風化,部分弱風化,局部新鮮。斷層有F24、F25。斷層和新鮮、微風化、弱風化巖占壩基面積分別為0、10%、60%、30%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度,f'=1.14,c'=1.18MPa。
(5)⑤壩段(壩右0+176.00m~0+240.00m)。建基面巖石大多微風化,部分弱風化,局部強風化。斷層有F12、F18、F18-1。F18、F18-1。斷層和微風化、弱風化、強風化巖占壩基面積分別為2.5%、70%、25%、2.5%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度,f'=1.11,c'=1.14MPa。
(6)⑥壩段(壩右0+240.00m~0+304.00m)。建基面巖石大多弱風化,部分微風化和強風化。斷層有F19、F20、、f5、f10、fd10~fd14。斷層和微風化、弱風化、強風化巖體占壩基面積比例分別為6.5%、10%、80%、3.5%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度,f'=1.05,c'=1.02MPa。
(7)⑦壩段(壩右0+304.00m~0+318.50m)。建基面巖石多強風化,部分弱風化。斷層有F27、f6、fd14、fd15。斷層和弱風化、強風化巖占壩基面積分別為14.5%、35.5%、50%,按面積比例用加權平均法計算壩基混凝土/巖石綜合抗剪斷強度。f'=0.85,c'=0.7MPa。
2.1.2基礎處理
(1)斷層處理。采用挖槽回填混凝土塞、加強固結灌漿的方法。規模較大、性狀較差的斷層,增加錨筋,槽的深度為斷層寬度的1~1.5倍。節理密集帶挖除松動巖石后,增加固結灌漿。
(2)固結灌漿?;竟探Y灌漿孔布置在壩段上、下游各1/3范圍,孔深3.5~5m,孔距、排距均為3m,呈梅花形交錯布置。灌后均打檢查孔進行壓水試驗,透水率標準為q<3Lu。
(3)帷幕灌漿。帷幕灌漿有主帷幕和副帷幕各1排,孔距2m,排距0.75m,交錯布置,帷幕深度各壩段不一,透水率標準為q<1Lu。
2.2大壩壩肩
2.2.1壩肩工程地質條件
(1)左岸壩肩。180m高程以上邊坡開挖最大坡高85m,即達265m高程,形成200、220、240、260m高程四級馬道,寬2m。邊坡開挖坡比:在高程180~200m為1∶0.33~1∶0.5,部分為1∶0.75;高程200~220m為1∶0.5~1∶0.75;高程220m以上為1∶1。高程180~200m多為弱風化巖石,部分微風化;高程200~220m多為弱風化巖石,局部強風化;高程220~250m多為強風化巖石,局部弱風化和全風化;高程250m以上多為全風化夾殘留孤石。高程250m以下有F7、F12、F15、F16、F28、F29、F34、f47、f48斷層及數條節理密集帶。左岸壩肩主要結構面傾向山內或與邊坡走向近正交,僅F16、L5、L6順坡傾向,但基本挖除,唯局部尚保留。未發現較大的不利邊坡穩定的結構面及其組合體。
(2)右岸壩肩。高程180m以上開挖邊坡最大坡高65m,即達245m高程,形成199、219m高程兩條馬道,馬道寬度2m。邊坡開挖坡比:高程180~199m為1∶0.5;高程199~219m為1∶0.75~1∶0.5;219m高程以上為1∶1。高程180~199m多為強~弱風化巖石,局部微風化和全風化;高程199~219m多為全風化,部分強風化,局部弱風化;219m高程以上多為全風化夾殘留孤石,局部強風化。219m以下主要斷層有F1、F44,最大破碎寬度分別為6.5m和4.5m。右岸壩肩F21和fy-3及F12和fy-2組合的楔體,經赤平投影穩定分析處于穩定狀態。
2.2.2壩肩邊坡處理
(1)完整性較好的微風化、弱風化巖石,無不利邊坡穩定結構面。噴10cm厚的C20混凝土。
(2)完整性較差的微風化、弱風化巖石及強風化巖石。采用砂漿錨桿φ20@150×150cm,L=308cm,入巖深度為300cm,噴10cm厚的C20混凝土。
(3)全風化巖石。采用插筋φ16@200×200cm,L=108cm,入土100cm,并布設φ4@@25×25cm的鐵絲網,噴10cm厚的C20混凝土。
(4)斷層破碎帶及節理密集帶。除打錨桿外,并布設φ4@25×25cm的鐵絲網,噴10cm厚的C20混凝土。
(5)邊坡上布置排水孔。間、排距均為300cm,深度400cm,孔徑為50mm。
3壩基巖體質量與評價
3.1壩基巖體質量建基面以利用微風化、弱風化巖石下部為原則,地震波縱波速度>4000m/s控制。
3.1.1地震彈性波測試(固結灌漿前)
①壩段縱波速度Vp=4000~4800m/s;②壩段Vp>4000m/s占90%,Vp<4000m/s占10%;③壩段Vp>4000m/s占73.6%,Vp<4000m/s占26.4%;④壩段Vp>4000m/s占74.8%,Vp<4000m/s占26.2%;⑤壩段Vp=4100~4700m/s;⑥壩段Vp一般為4600~4800m/s,局部Vp=2200~3400m/s。各壩段縱波速度小于4000m/s的部位,加深開挖深度,并加強固結灌漿。
3.1.2跨孔聲波CT測試
③、④壩段布置跨孔聲波CT測試5組,固結灌漿前聲速為4700~6250m/s,唯ZK0210~ZK0310組在混凝土與基巖接觸帶,聲速為3800m/s,固結灌漿后聲速為4500m/s。
3.1.3聲波單孔測試
①壩段測試孔41個,灌漿前、后平均聲速分別為5066m/s和5311m/s,其中20個孔在建基面附近個別測點固結灌漿前聲速<4000m/s,固結灌漿后聲速均>4500m/s。
②壩段測試孔22個,固結灌漿前、后平均聲波速度分別為5327m/s和5618m/s。其中6個孔在建基面附近個別測點固結灌漿前聲波速度<4000m/s,固結灌漿后聲波速度均>4500m/s。
③壩段測試孔28個,固結灌漿前聲波速度為3261~6250m/s,其中11個孔局部測點低于4000m/s,固結灌漿后接近5000m/s,或高于5000m/s。
④、⑤、⑥壩段測試孔分別為42、1和4個,固結灌漿前聲速均高于5000m/s。
3.2壩基巖體質量評價
0 引言
國網新源控股有限公司北京十三陵蓄能電廠,機組運行已將近20年,隨著機組運行年限的增加,機組振動擺度較大的問題日趨顯著,給機組安全穩定運行造成極其不利的影響[1]。振動擺度過大將造成嚴重的后果,主要體現在:
1)引起機組零部件金屬和焊縫中疲勞破壞區的形成和擴大,從而使之發生裂紋,甚至損壞而報廢。
2)使機組各部位緊密連接部件松動,不僅會導致這些緊固件本身的斷裂,而且加劇了被其連接部分的振動,使它們迅速損壞。
3)加速機組轉動部分的相互磨損,如大軸的劇烈擺動可使軸與軸瓦的溫度升高,使軸承燒毀;發電機轉子的過大振動會增加滑環與電刷的磨損程度,并使電刷冒火花。
4)尾水管中的水流脈動壓力可使尾水管壁產生裂縫,嚴重的可使整塊鋼板剝落。
5)共振所引起的后果更嚴重,如機組設備和廠房的共振可使整個設備和廠房毀壞。
1 軸線狀態分析
1.1 分析目的和評價方法
機組在停機過程中的低速運行時的擺度數據不受勵磁、水力和質量不平衡的影響,基本上反映大軸的原始軸線靜態彎曲。因此通過對機組停機過程中低速運行的數據進行特征提取,即可計算獲取機組軸線靜態彎曲數據。
1.2 軸線靜態彎曲特征數據列表
1.3 分析結論
通過分析機組低轉速下的數據,機組軸線存在一定的靜態,主要影響上導擺度的轉頻成分,停機前上導擺度值約為162um,下導擺度值約為65um,水導擺度值約為85um。大軸彎曲量125um。
2 質量不平衡分析
2.1 分析目的和評價方法
在整個變轉速過程中,大軸靜態彎曲引起的振動擺度轉頻成分基本不變,質量不平衡引起的振動擺度轉頻成分則與轉速平方成正比;在機組低速運行時,質量不平衡不會引起振動擺度,此時振動擺度只是由大軸靜態彎曲引起。因此將機組停機過程中額定轉速下的振動擺度轉頻成分矢量數據減去低速運行時的振動擺度轉頻成分矢量數據,即可得到額定轉速下質量不平衡對機組振動擺度的影響,指導機組動平衡。
2.2 質量不平衡對擺度的影響量化參數
質量不平衡對水導擺度影響較大,上導、下導和水導擺度的變化相位基本一致,說明機組存在質量不平衡。
3 磁拉力不平衡分析
3.1 分析目的和評價方法
這一過程中擺度轉頻成分主要是由于磁拉力不平衡引起,通過將機組帶勵磁時的振動擺度轉頻成分矢量數據減去空轉時的振動擺度轉頻成分矢量數據后得到的參數,反映了磁拉力不平衡對機組振動擺度的影響。
3.2 磁拉力不平衡對擺度的影響量化參數
通過現地觀察上導擺度和下導擺度基本沒有變化,水導擺度有所變換,但其變化量與勵磁沒有直接關系,說明機組不存在磁拉力不平衡。
4 水力不平衡分析
4.1 分析目的和評價方法
機組在變負荷過程中振動擺度轉頻成分主要是由于水力不平衡引起,通過將機組帶負荷時的振動擺度轉頻成分矢量數據減去空載時的振動擺度轉頻成分矢量數據后得到的參數,反映了水力不平衡對機組振動擺度的影響。
4.2 水力不平衡對擺度的影響量化參數
上導擺度和下導擺度基本沒有變化,水導擺度有所變換,但其變化量與負荷沒有直接關系,說明機組不存在水力不平衡。
5 渦帶工況區分析
5.1 分析目的和評價方法
通過擺度、壓力脈動渦帶頻率成分(1/2到1/6轉頻成分)隨負荷變化趨勢評價尾水管偏心渦帶對機組運行的影響程度,掌握渦帶工況區。
5.2 變負荷過程尾水渦帶對擺度和壓力脈動的影響分析
擺度和壓力脈動的低頻成分主要是由于尾水渦帶造成。變負荷過程的擺度和壓力脈動低頻成分和負荷的相關曲線,反映了尾水渦帶對機組的穩定性影響程度隨負荷的變化趨勢,通過進一步分析可掌握機組的渦帶運行工況。最嚴重渦帶工況: 100MW,頻率:0.31倍頻。
6 結論和建議
通過以上試驗及振動擺度數據分析,在抽水工況下,下導擺度相對較大,水導擺度較大,下導擺度相對較大,上導擺度較小,其余各部位振動較小;渦帶工況下水導擺度較大,各部位振動較小。100MW和120MW為明顯渦帶區,150MW以下存在部分渦帶,150MW以上及80MW及以下工況不存在渦帶。
以上分析可以看出機組軸線存在一定的靜態和質量不平衡,基本不存在磁拉力不平衡和水力不平衡,導致#3機組擺度轉頻成分過大主要質量不平衡占主要成分,而導致渦帶工況下水導擺度過大的主要原因為水力因素造成,只能通過調整水導瓦隙進行處理。建議結合瓦溫情況適當減小水導瓦隙。
參考文獻:
1.閘下淤積的原因
1.1自然原因
潮流的漲落運動給予輸沙有利條件,大量泥沙被帶入閘下河道。落潮作為一個沿程沖刷的過程,但對于粒徑較小的泥沙而言,落潮流速小于起動流速,漲潮含沙量明顯大于落潮含沙量,泥沙逐漸堆積。
1.1.1風暴和盛行風對于閘下壅水有促進作用,含沙量迅速增加,有助于泥沙落淤。若盛行風方向和入海水道方向一致則導致海風頂托潮水使得落潮流速減慢而漲潮流速加大,加速閘下淤積。
1.1.2閘下河段曲流的發育導致徑流及落潮水流行水不暢,狹長而蜿蜒的河道,感潮遲緩,水面坡降在泄流時較小,流速低,啟動和挾沙能力差,易淤積港道。
1.2工程原因
擋潮閘興建在沿海河口后,閘下引河的淤積加快,主要體現在如下幾個方面。
1.2.1建閘后徑流分配過程改變及河流徑流量減小
由于建閘前上游有水必排,沖淤及時,建閘后上游水源被控制,排水量減少,汛期將多余的壅水排放,非汛期則蓄水灌溉,這樣難以有足夠的水量保證“沖淤量年平衡”。
1.2.2圍墾的負面效應
在沿海灘面不斷淤積推進的前提下人工圍墾擴大土地面積適應國民經濟發展需求是合理的,但是隨著圍墾面積的急劇增加閘下淤積情況也隨之惡化。
1.2.3潮流量減少
由于上溯到潮區界的潮流量被閘身截斷,潮棱柱體相應減少,相對來說納潮容量變小,平均落潮流量(包括上游下泄徑流量)也隨之相應減少。
1.2.4上游河道斷面小于閘孔凈寬,減弱了下泄速度,加重了閘下淤積。上游河道過水斷面的大小、行水障礙、淤積程度都會直接影響排泄速度,同時影響閘下水道的穩定。來水量的快慢、多少與下游水道的淤積有著緊密的聯系。
2.減淤措施
2.1水力沖淤
2.1.1進行水源調度,增加港道泄水量,集中水量進行沖淤。
2.1.2根據規律調整閘門運行,選擇正確時段,用高速水流沖淤
可以利用洪水連續沖淤;也可以使用風速風向,潮汐規律等集中水頭差沖淤;開孔流、去除上游淤積,近閘位置局部清淤等。
2.1.3納潮沖淤
納潮沖淤對于解決河口水力沖淤水源不足的情況十分有效。試驗結果表明,納潮沖淤成本低廉,水源充足,不與工農業生產用水沖突,但無法避免上游淤積的問題。納潮沖淤必須具備一些條件:一是在農業不用水的時候;二是納潮閘需配備有反沖設施,上游須建控制潮水上溯的工程;三是在咸水可能回溯的河段,各引水口建封閉閘,阻止咸水進入農田。
2.2機械沖淤
2.2.1高壓水泵疏浚高壓水泵沖淤施工原理簡單,即用高壓水沖刷淤泥成泥漿,且和水充分混合,帶動水流紊動,加大水流的挾沙能力,從而達到清淤的成效。主要用于切除邊灘、河道、河心島水上部分淤泥。這種方法費用低,設備簡單,沖淤效果好,但是無法進行水下清淤作業。
2.2.2挖泥船疏浚
下泄徑流減少是擋潮閘下港口發生淤積主要原因之一,也就是缺少足夠的沖淤水源。作為港口清淤方法之一,挖泥船疏浚必不可少。不受水源限制是其最大的優點,還可以使用排泥管和泥漿泵輸送泥漿至預定的填土地點,進行綜合利用,吹填造地。挖泥船疏浚清淤內河效率較高,成本低廉;在潮汐河口由于受潮汐漲落的影響較大,需候潮施工,清淤效率相對較低、成本較高,可作為缺水年份或少數情況下,港道清淤補充措施。
2.2.3裁彎取直
閘下河道發生嚴重彎曲是淤灘持續發展可能的結果,嚴重影徑流或響落潮流的沖刷能力,從而影響排澇。裁彎就是借助水流的沖刷力,根據港口彎道發展規律,將極端彎曲的河道裁直的舉措,降低彎道上游的洪水位是它的主要作用。裁彎取直相當于縮短閘下引河長度,裁彎后河流的流速、比降和水流的夾沙能力加大,有助于閘下清淤,提高排澇能力。裁彎取直雖然對于提高河道排水能力比較管用,但花費較高。
3.防淤措施
3.1工程防淤
修筑導堤
依據河口特性,因地制宜地擬定合理的工程措施,才能取得完好的結果。在河口一側或兩側修筑導堤,一是穩定和約束下泄徑流,束水攻沙,穩定并改善出口水深,從而達到減少引河淤積的效果;二是改變水流條件,切斷由風浪掀起的海灘泥沙補給源,減少漲潮流挾帶進入引河的沙量。
3.2植物防淤
在上游植樹造林保持水土,在淺海灘涂大量種植固灘促淤植物,對于減少水中含沙率非常有效。 [科]
【參考文獻】
[1]中國水利百科全書[M].北京:中國水利水電出版社,1990.
[2]劉興年,曹叔尤等.粗細化過程中的非均勻沙起動流速[J].泥沙研究,2000,(4):10-13.