山前水電站渠道凍融破壞成因及對策_secret

1、山前水電站渠道凍融破壞成因及對策摘 要：河北省灤平縣山前水電站位于灤河中上游，屬徑流式電站，設計水頭16 m，設計流量16.7 m3/s，總裝機1.92 mw，年發(fā)電量7 gwh，電站有引水渠2 km和尾水渠1 km。由于所處地區(qū)為冀北燕山山區(qū)，冬季氣候寒冷，在每年的12月底至次年1月初發(fā)電停機時間夜里最低氣溫在-21-29.5，白天最高氣溫在-85，電站渠道交替地受到凍融破壞，使?jié){砌石表面水泥砂漿受到剝蝕，擋土墻后面凍土膨脹，使直墻墻體向渠內(nèi)側(cè)傾斜達幾十厘米，多處發(fā)生倒坍，嚴重影響了電站的安全運行和經(jīng)濟效益。關鍵字：山前水電站 渠道凍融破壞 對策河北省灤平縣山前水電站位于灤河中上游，屬徑流式

2、電站，設計水頭16 m，設計流量16.7 m3/s，總裝機1.92 mw，年發(fā)電量7 gwh，電站有引水渠2 km和尾水渠1 km。由于所處地區(qū)為冀北燕山山區(qū)，冬季氣候寒冷，在每年的12月底至次年1月初發(fā)電停機時間夜里最低氣溫在-21-29.5，白天最高氣溫在-85，電站渠道交替地受到凍融破壞，使?jié){砌石表面水泥砂漿受到剝蝕，擋土墻后面凍土膨脹，使直墻墻體向渠內(nèi)側(cè)傾斜達幾十厘米，多處發(fā)生倒坍，嚴重影響了電站的安全運行和經(jīng)濟效益。1 渠道凍融的原因經(jīng)過多年運行管理實踐，筆者對凍融問題有了一定認識，分析其原因主要有以下幾方面。1.1 施工質(zhì)量差造成渠道抗凍能力降低由于電站建設于20世紀80年代初，當

3、時施工隊伍專業(yè)化水平低、工人素質(zhì)差，加之管理不到位，造成工程質(zhì)量失控。渠道土基未夯實處理，渠墻兩側(cè)回填土不密實，水泥砂漿標號過低，砌筑不飽滿，各工序沒按工藝要求施工，造成砌體透水性強，防滲防凍能力差。1.2 渠道斷面選型不合理山前電站進水渠和大部分污水渠都是漿砌石結(jié)構(gòu)，斷面型式為矩型。矩型斷面較梯型斷面優(yōu)點是渠道頂寬小，占用耕地可減少22%，缺點是兩側(cè)渠墻由于土壓力較大，需要采用較大斷面，加大了漿砌石工程量和工程投資。經(jīng)過近年的運行發(fā)現(xiàn)，矩型斷面更適合巖石基礎，而在土基上，由于直墻后側(cè)凍土膨脹使墻體逐漸向渠內(nèi)傾斜，成為渠墻倒塌的重要原因。1.3 建筑材料選擇和使用不當在冬季水位變化、凍融交替部

4、位的漿砌石或混凝土工程沒按抗凍要求進行設計施工，特別是使用抗凍抗?jié)B性能較差的火山灰水泥和礦碴水泥，其標號低，砂子中含泥量大，水泥致使砌體凍融破壞嚴重，砂漿脫落。 2 應對措施通過多年來工作摸索，筆者總結(jié)了一些成功經(jīng)驗，主要采取了幾方面的對應措施。2.1 合理確定渠道斷面在倒塌渠道的維修中，逐段將引水渠上土基矩型斷面渠道改為梯形斷面，廢除直立式渠墻，把內(nèi)側(cè)面坡度確定為1:0.21:0.5，既保證墻體穩(wěn)定，又可減小墻斷面，節(jié)約工程投資。改造后渠墻經(jīng)過幾年的凍融檢驗，效果良好。在電站尾水渠設計中，為獲得較大動力水頭而采用寬淺式斷面，由于尾水渠與河流相連，無防滲要求，因此將尾水渠部分矩型漿砌石渠改造成

5、梯形干砌石渠道，邊坡比1:1。該斷面型式投資少，施工方便，運行維修費用低，較好地克服了凍融破壞。2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計和建筑材料選擇結(jié)合當?shù)貧夂驐l件，將設計砌石強度提高到M7.5或M10，并因地制宜選擇密實度較高的花崗巖塊石和水洗石英砂，水泥品種選用抗凍能力較強的普遍硅酸鹽水泥和水工專用大壩水泥，杜絕使用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和礦碴水泥，水泥標號必須大于32.5，從各種原材料上保證建筑抗凍要求。2.3 搞好工藝控制提高工程質(zhì)量為了保證施工質(zhì)量，采取了多種工藝控制措施。首先嚴格按照設計配合比拌和水泥砂漿，正確填加防凍劑和其它復合外加劑，控制好水灰比。其次，在塊石砌筑中徹底清理新舊結(jié)合面后嚴格按照工藝規(guī)范要求分層砌筑，保證灰漿飽滿，杜絕出現(xiàn)通縫、斜縫等各種質(zhì)量缺陷，并做好砌體后期養(yǎng)護工作，從質(zhì)量上滿足防滲防凍要求。2.4 加強渠道運行管理水電站冬季運行管理是減少渠道凍融不可忽視的重要環(huán)節(jié)。由于每年停機時氣候寒冷，停機后要盡快做好渠道排水，減少對建筑物的滲入。針對渠道兩側(cè)向渠內(nèi)滲水較多的部位，采取對渠墻外填土夯實措施，降低砌體及墻外土體的含水量，把凍土膨脹和砌石中水體結(jié)冰對渠墻的破壞減少到最低程度。對傾斜不很嚴重的舊渠墻及時用高標號水泥砂漿勾縫，減少水體滲入，保證渠道正常運用?？傊?，解決水電站渠道防滲