時間:2023-01-30 15:37:28
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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(fā)電機組。主要機電設(shè)備從國外進口。
A廠第一臺機組1993年6月29日投產(chǎn),1994年12月1日竣工。
B廠第一臺機組1999年4月6日投產(chǎn),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(fā)電約6小時,抽水約7小時。經(jīng)多年運行,其循環(huán)效率達76%。
A廠50%容量使用權(quán)賣給香港中華電力有限公司,期限40年,兩臺機組由設(shè)在香港的中電系統(tǒng)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(diào)度中心直接控制。
廣蓄電廠擔任廣東電網(wǎng)和香港中電電網(wǎng)調(diào)峰填谷、事故備用的作用,是廣東電網(wǎng)主力調(diào)頻電廠,是實現(xiàn)西電東送和三峽電力送廣東的主要技術(shù)保證,同時也是廣東大亞灣核電站和嶺澳核電站安全經(jīng)濟運行的技術(shù)保證。表1是廣蓄電廠投產(chǎn)以來主要運行參數(shù)。
廣蓄電廠投產(chǎn)以來主要運行參數(shù)表1
電網(wǎng)大型機組或線路跳閘造成電網(wǎng)周波下降,我廠機組快速啟動恢復(fù)電網(wǎng)周波。下表為十年來,我廠對電網(wǎng)153次故障快速響應(yīng)啟動成功率100%。造成電網(wǎng)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(wǎng)故障快速響應(yīng)統(tǒng)計表表2
1.2機構(gòu)設(shè)置
廣東蓄能發(fā)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(quán),國家能源投資公司占23%股權(quán)。
廣蓄電廠機構(gòu)設(shè)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(gòu)的相應(yīng)崗位。早期12人,現(xiàn)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(nèi)機電設(shè)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(qū)公路,邊坡和廠區(qū)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(shè)備檢修和維護;機械分部負責全廠機械設(shè)備的檢修和維護;自動化分部負責計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件、軟件和傳感器的檢修和維護,工業(yè)電視、通訊等設(shè)備運行和檢修。
生技部負責物資采購,倉庫管理,安全監(jiān)督、考核,檔案管理,生產(chǎn)統(tǒng)計,培訓(xùn)和生產(chǎn)系統(tǒng)對外聯(lián)系。
辦公室負責文秘、人事、勞資、行政、財務(wù)、汽車管理、保衛(wèi)和對外聯(lián)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(shù)問題攻關(guān)和非常規(guī)的大型試驗組織協(xié)調(diào)。下屬網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)人員,要求知識面寬,熟悉全廠設(shè)備及系統(tǒng),具有實踐經(jīng)驗和事故分析能力,責任心強,反應(yīng)敏捷,他們的工作表現(xiàn)直接影響到電廠的安全生產(chǎn)。他們要連續(xù)倒班,生活沒有規(guī)律,設(shè)備正常時工作量不大,設(shè)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(jīng)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(jīng)驗豐富能勝任事故處理,有最高等級授權(quán);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(xù)倒班,每班人數(shù)多少對運行人數(shù)影響最大。以前電廠每班運行人員人數(shù),按能完成電廠設(shè)備較大事故處理的原則進行配備。我廠是按設(shè)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(jiān)控。我廠機組啟/停工況轉(zhuǎn)換和負荷調(diào)整由廣電調(diào)度和中電調(diào)度負責,只有在通訊故障或監(jiān)控系統(tǒng)故障時才把控制權(quán)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(nèi)在廠房上班,周末和8小時外在廠區(qū)待命。接到設(shè)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(xiàn)場參加事故處理。
他們負責將檢修設(shè)備退出備用和檢修后將設(shè)備恢復(fù)備用的安全隔離措施操作。如果需要監(jiān)護的話,由值班員操作,值長監(jiān)護。ON-CALL值長還負責辦理工作票許可和結(jié)束手續(xù)。
運行ON-CALL人員A廠、B廠各設(shè)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(quán)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(nèi)他們?nèi)栽诒景嘟M工作,8小時外在廠區(qū)待命。
廠部每周設(shè)一名中層干部作為ON-CALL負責人,當班的一周內(nèi)負責協(xié)調(diào)較大的事故處理工作,周末行使生產(chǎn)副廠長的職權(quán)。
2.3設(shè)備定期巡檢
為了使巡檢到位,能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和事故苗頭,我們制訂了巡檢規(guī)程,詳細規(guī)定各設(shè)備巡檢周期、巡檢內(nèi)容、要摘錄的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集器內(nèi),數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)執(zhí)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(shè)備廣泛采用封閉式結(jié)構(gòu),400V以上的電氣設(shè)備均有可靠的防誤操作程序鎖,500KV采用計算機程序閉鎖。設(shè)備退備檢修時,值長把完成這臺設(shè)備的安全隔離措施所有鑰匙鎖進一個小盒子內(nèi),鎖這個盒的鑰匙連同辦完工作許可手續(xù)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(jié)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(chǎn)初期經(jīng)原廣東省電力工業(yè)局安監(jiān)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(fā)生過誤操作。
我們一直采用經(jīng)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(xùn),分階段、分系統(tǒng)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(quán)。獲可以一人在電氣設(shè)備上操作的只有幾位經(jīng)驗豐富的值長。
有這種授權(quán)的幾位值長技術(shù)水平是電廠最高的,只由他一人操作,沒有監(jiān)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(tài)穩(wěn)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(shè)備一樣定期維護。嚴格執(zhí)行閉鎖程序,堅決杜絕隨便解鎖。
2.5規(guī)范管理、量化考核
針對我廠運行人員少,素質(zhì)較高,大部份工作都是一個人獨立完成,監(jiān)管難度大。我們制訂了《運行人員規(guī)范化工作條例》共有八章179條,盡量詳細規(guī)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(guī)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。考核結(jié)果每季度在廠內(nèi)局域網(wǎng)公布,有不同意見可以在10個工作日內(nèi)向考核小組提出。
年終結(jié)算,對分數(shù)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(jiān)督、凡事有章可循、凡事有據(jù)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(tǒng)
為了規(guī)范我們的檢修工作,避免部份設(shè)備檢修的關(guān)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(shè)備檢修"ABC工作卡"系統(tǒng)。
該系統(tǒng)把設(shè)備檢修分成A、B、C三類。A類是不用退出設(shè)備運行的巡視測量、試驗等;B類是需要退出設(shè)備并做安全隔離的檢修(類似一般小修);C類是將設(shè)備解體處理修復(fù)(類似大修和事故檢修)。
制訂每臺設(shè)備A、B、C三類檢修的周期,按計劃申請執(zhí)行。
編寫詳細的工作卡,主要內(nèi)容包括工作人數(shù)、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(jīng)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(chǔ)技術(shù)資料。
該系統(tǒng)對檢修新員工培訓(xùn),實現(xiàn)檢修人員一專多能都起到不可替代的作用。
3.2設(shè)備維護管理系統(tǒng)
1999年我廠引進美國工業(yè)企業(yè)廣泛使用的MAXIMO設(shè)備維護管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分三部份:設(shè)備管理、工作單管理、物資和備品備件管理等。
設(shè)備管理部份:要求將電廠每臺設(shè)備每個元件都給出一個編號,各種設(shè)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(tǒng)的數(shù)據(jù)庫資料,設(shè)備出現(xiàn)的各種故障、事故及其處理結(jié)果都輸入到該系統(tǒng)。積累了設(shè)備的這些數(shù)據(jù)后,方便進行統(tǒng)計和分析,從中可以找出一些規(guī)律為狀態(tài)檢修打下基礎(chǔ)。
工作單管理部份:我們建立的標準操作票都是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫資料。每項檢修工作從申請到運行操作票、工作票簽發(fā)、工作許可都歸該系統(tǒng)管理。我們通過對這些工作票、操作票統(tǒng)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(guān)人員一年內(nèi)完成工作的情況,為考核員工提供依據(jù)。
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(lǐng)料和領(lǐng)料批準的過程都必須經(jīng)過該系統(tǒng),手填采購單和領(lǐng)料單的模式在我廠已經(jīng)廢止。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累,方便備品、備件材料成本統(tǒng)計。本系統(tǒng)還有各種備品備件和各種材料的最低庫存設(shè)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(yīng)用于民航飛機維修,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于核電、石油化工和電力等多種行業(yè)。
該系統(tǒng)認為設(shè)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(tǒng)的各部件的功能和故障模式進行分析制訂出該系統(tǒng)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(shè)備的可靠性降低。它可以在確保可靠性的前提下節(jié)省設(shè)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(shù)措施、安全、質(zhì)量和進度控制均由電廠負責。自動化設(shè)備和電氣設(shè)備(除定子槽楔更換)的大修工作由電廠檢修部員工完成,設(shè)備拆、裝和機械部份由外包公司完成。
大修現(xiàn)場指揮由電廠檢修部正/副部長擔任。大修監(jiān)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(jīng)十年運行積累起來的設(shè)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(chǎn)管理
安全管理要體現(xiàn)"以人為本"和"預(yù)防為主"的方針。我廠一方面執(zhí)行上級關(guān)于安全生產(chǎn)管理的各種規(guī)章,另一方面積極探索一套有效的安全管理系統(tǒng),逐漸擺脫強調(diào)事后追究,而強調(diào)加強安全基礎(chǔ)工作,在預(yù)防上下功夫。
根據(jù)"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(jù)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(zāi)害占2%。只要我們探索一套科學(xué)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(huán)"五星安全"管理系統(tǒng),逐步把這套系統(tǒng)的理念和具體做法結(jié)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(xù)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(huán)評定的星級只在一年內(nèi)有效,不是終生制。
NOSA安全、健康、環(huán)保"五星安全"管理系統(tǒng)分為五個方面,共七十二個元素。我們結(jié)合本廠情況按國家或行業(yè)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(guī)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(xiàn)場狀態(tài)也反映所有設(shè)備、設(shè)施、環(huán)境都符合這些標準。
該系統(tǒng)強調(diào)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(diào)采用技術(shù)措施降低風險,而個人防護只是最后一道防線。
每年自己內(nèi)審兩次,內(nèi)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(guān)記錄,其次是現(xiàn)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(shù)。該系統(tǒng)重視不斷改善、不斷提高。
水利水電工程是一項我國的基礎(chǔ)工程,由于使用資源的特殊性,需要相關(guān)的工程設(shè)計人員具有一定的專業(yè)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(guān)環(huán)節(jié)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(huán)節(jié),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(xiàn)一定的質(zhì)量問題,勢必會對整個水利水電工程產(chǎn)生一定的影響,根據(jù)目前的水利水電工程的發(fā)展情況,對相關(guān)的施工技術(shù)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(shù)以及在施工過程中需要注意的相關(guān)問題進行舉例分析。
1 水利水電工程施工技術(shù)探析
在水利水電施工中需要注意壩體的填筑施工技術(shù),通過在施工前對施工環(huán)境的了解,從而制定相關(guān)的壩體施工方案,接下來就是對施工技術(shù)進行一定的控制,按照施工的方案進行相關(guān)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(huán)境以及施工工程的長度范圍進行了解,這些都需要設(shè)計相關(guān)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(jié)的劃分保證每一個施工區(qū)域內(nèi)的誤差有一定的減少,同時在施工設(shè)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(jù)實際的施工需要進行設(shè)計,通常根據(jù)壩體的鋪料順序,以及整體的施工范圍進行設(shè)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(zhì)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(guān)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(yīng)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(qū)雨以及壩后多少會受到外界的影響,因此要根據(jù)設(shè)計的要求優(yōu)先進行施工。施工中主要采用的方式為流水作業(yè),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(xù)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(qū)的交界線,要按照原先設(shè)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(qū)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(yīng)的測量放樣一次,在進行施工放樣時,則是以預(yù)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(guān)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(qū)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(qū)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(jù)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(chǎn)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(jié)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(chǔ)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(shè)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(jié)合部分的填筑
對于壩體的地基,要求其不能有反坡現(xiàn)象的發(fā)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(jié)合部位,比較容易出現(xiàn)大塊石集中的現(xiàn)象,并且碾壓機械無法到達,從而導(dǎo)致了結(jié)合部位的碾壓不夠密實。所以,在對結(jié)合部位進行填筑時,要把填筑鋪料的厚度相應(yīng)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(qū)料進行界面處理要注意的問題
對于大壩填筑各區(qū)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(xiàn)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(qū)侵占到墊層區(qū)、主堆石區(qū)侵占到過渡區(qū)等現(xiàn)象的發(fā)生。
結(jié)束語
我國水利水電施工技術(shù)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(shù)開展各項工作。水利水電工程施工技術(shù)關(guān)乎水利水電行業(yè)的發(fā)展,良好的技術(shù)不但可提高工程質(zhì)量,而且還能為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益,因此,對水利水電施工技術(shù)依然要給予高度重視。
1工程地質(zhì)概述
壩址區(qū)與水庫區(qū)位于東南沿海新華夏系巨型構(gòu)造體系的第二隆起帶南端,在區(qū)域構(gòu)造上屬于基本穩(wěn)定區(qū),地震基本烈度為Ⅵ度。壩址區(qū)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(gòu)造形跡以斷層、擠壓帶、節(jié)理及節(jié)理密集帶的形式出現(xiàn),以北東向組與北北西向組為主,并有順坡向的卸荷結(jié)構(gòu)面。
地下水裂隙性含水層受構(gòu)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(dǎo)。地下水及河水的化學(xué)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(xué)性質(zhì),進行了大量的室內(nèi)物理力學(xué)試驗,現(xiàn)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(gòu)造巖c′值=0~0.2MPa。當構(gòu)造巖混雜時,根據(jù)其含量的比值選取加權(quán)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(zhì)條件與基礎(chǔ)處理
2.1壩基
2.1.1壩基工程地質(zhì)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(chǔ)處理
(1)斷層處理。采用挖槽回填混凝土塞、加強固結(jié)灌漿的方法。規(guī)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(jié)理密集帶挖除松動巖石后,增加固結(jié)灌漿。
(2)固結(jié)灌漿?;竟探Y(jié)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(zhì)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(shù)條節(jié)理密集帶。左岸壩肩主要結(jié)構(gòu)面傾向山內(nèi)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(fā)現(xiàn)較大的不利邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)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(jīng)赤平投影穩(wěn)定分析處于穩(wěn)定狀態(tài)。
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(wěn)定結(jié)構(gòu)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(shè)φ4@@25×25cm的鐵絲網(wǎng),噴10cm厚的C20混凝土。
(4)斷層破碎帶及節(jié)理密集帶。除打錨桿外,并布設(shè)φ4@25×25cm的鐵絲網(wǎng),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(zhì)量與評價
3.1壩基巖體質(zhì)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)灌漿前聲速<4000m/s,固結(jié)灌漿后聲速均>4500m/s。
②壩段測試孔22個,固結(jié)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(jié)灌漿前聲波速度<4000m/s,固結(jié)灌漿后聲波速度均>4500m/s。
③壩段測試孔28個,固結(jié)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(jié)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(jié)灌漿前聲速均高于5000m/s。
3.2壩基巖體質(zhì)量評價
0 引言
國網(wǎng)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(wěn)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(xiàn)在:
1)引起機組零部件金屬和焊縫中疲勞破壞區(qū)的形成和擴大,從而使之發(fā)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(dǎo)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(zhuǎn)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(fā)電機轉(zhuǎn)子的過大振動會增加滑環(huán)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(chǎn)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(shè)備和廠房的共振可使整個設(shè)備和廠房毀壞。
1 軸線狀態(tài)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(shù)據(jù)不受勵磁、水力和質(zhì)量不平衡的影響,基本上反映大軸的原始軸線靜態(tài)彎曲。因此通過對機組停機過程中低速運行的數(shù)據(jù)進行特征提取,即可計算獲取機組軸線靜態(tài)彎曲數(shù)據(jù)。
1.2 軸線靜態(tài)彎曲特征數(shù)據(jù)列表
1.3 分析結(jié)論
通過分析機組低轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù),機組軸線存在一定的靜態(tài),主要影響上導(dǎo)擺度的轉(zhuǎn)頻成分,停機前上導(dǎo)擺度值約為162um,下導(dǎo)擺度值約為65um,水導(dǎo)擺度值約為85um。大軸彎曲量125um。
2 質(zhì)量不平衡分析
2.1 分析目的和評價方法
在整個變轉(zhuǎn)速過程中,大軸靜態(tài)彎曲引起的振動擺度轉(zhuǎn)頻成分基本不變,質(zhì)量不平衡引起的振動擺度轉(zhuǎn)頻成分則與轉(zhuǎn)速平方成正比;在機組低速運行時,質(zhì)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(tài)彎曲引起。因此將機組停機過程中額定轉(zhuǎn)速下的振動擺度轉(zhuǎn)頻成分矢量數(shù)據(jù)減去低速運行時的振動擺度轉(zhuǎn)頻成分矢量數(shù)據(jù),即可得到額定轉(zhuǎn)速下質(zhì)量不平衡對機組振動擺度的影響,指導(dǎo)機組動平衡。
2.2 質(zhì)量不平衡對擺度的影響量化參數(shù)
質(zhì)量不平衡對水導(dǎo)擺度影響較大,上導(dǎo)、下導(dǎo)和水導(dǎo)擺度的變化相位基本一致,說明機組存在質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)頻成分矢量數(shù)據(jù)減去空轉(zhuǎn)時的振動擺度轉(zhuǎn)頻成分矢量數(shù)據(jù)后得到的參數(shù),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(shù)
通過現(xiàn)地觀察上導(dǎo)擺度和下導(dǎo)擺度基本沒有變化,水導(dǎo)擺度有所變換,但其變化量與勵磁沒有直接關(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)頻成分矢量數(shù)據(jù)減去空載時的振動擺度轉(zhuǎn)頻成分矢量數(shù)據(jù)后得到的參數(shù),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(shù)
上導(dǎo)擺度和下導(dǎo)擺度基本沒有變化,水導(dǎo)擺度有所變換,但其變化量與負荷沒有直接關(guān)系,說明機組不存在水力不平衡。
5 渦帶工況區(qū)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(zhuǎn)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(qū)。
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(guān)曲線,反映了尾水渦帶對機組的穩(wěn)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(jié)論和建議
通過以上試驗及振動擺度數(shù)據(jù)分析,在抽水工況下,下導(dǎo)擺度相對較大,水導(dǎo)擺度較大,下導(dǎo)擺度相對較大,上導(dǎo)擺度較小,其余各部位振動較小;渦帶工況下水導(dǎo)擺度較大,各部位振動較小。100MW和120MW為明顯渦帶區(qū),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(tài)和質(zhì)量不平衡,基本不存在磁拉力不平衡和水力不平衡,導(dǎo)致#3機組擺度轉(zhuǎn)頻成分過大主要質(zhì)量不平衡占主要成分,而導(dǎo)致渦帶工況下水導(dǎo)擺度過大的主要原因為水力因素造成,只能通過調(diào)整水導(dǎo)瓦隙進行處理。建議結(jié)合瓦溫情況適當減小水導(dǎo)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(dǎo)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(fā)育導(dǎo)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(xiàn)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(yīng)
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(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)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(qū)界的潮流量被閘身截斷,潮棱柱體相應(yīng)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(yīng)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(wěn)定。來水量的快慢、多少與下游水道的淤積有著緊密的聯(lián)系。
2.減淤措施
2.1水力沖淤
2.1.1進行水源調(diào)度,增加港道泄水量,集中水量進行沖淤。
2.1.2根據(jù)規(guī)律調(diào)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(xù)沖淤;也可以使用風速風向,潮汐規(guī)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(jié)果表明,納潮沖淤成本低廉,水源充足,不與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)不用水的時候;二是納潮閘需配備有反沖設(shè)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(nóng)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(shè)備簡單,沖淤效果好,但是無法進行水下清淤作業(yè)。
2.2.2挖泥船疏浚
下泄徑流減少是擋潮閘下港口發(fā)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(yōu)點,還可以使用排泥管和泥漿泵輸送泥漿至預(yù)定的填土地點,進行綜合利用,吹填造地。挖泥船疏浚清淤內(nèi)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(shù)情況下,港道清淤補充措施。
2.2.3裁彎取直
閘下河道發(fā)生嚴重彎曲是淤灘持續(xù)發(fā)展可能的結(jié)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(jù)港口彎道發(fā)展規(guī)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(dǎo)堤
依據(jù)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(jié)果。在河口一側(cè)或兩側(cè)修筑導(dǎo)堤,一是穩(wěn)定和約束下泄徑流,束水攻沙,穩(wěn)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】
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