刘家峡水电站泄水建筑物补强加固措施研究及应用
2008-01-22 14:11:58 来源:
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电力18讯: 摘 要:刘家峡水电站运行已30多年,泄水建筑物长期经受高速水流挟带泥沙的磨蚀,破坏严重。补强加固措施有:渠身洞身抹环氧砂浆、原钢衬板表面贴新钢板塞焊加固、水下施工采用旱地施工方法和潜水施工方法;并对闸门开启方式进行优化,取得了良好的效果。
1 概 述
刘家峡水电站1968年水库开始蓄水,1969年4月第一台机组发电,1974年12月电站全部建成。是我国自己设计,自己施工,自己制造设备,自己安装的第一座百万千瓦以上的大型水电站。
电站正常蓄水位1 735 m,死水位1 694 m,设计洪水位1 735 m时库容57亿m3。设计洪水标准为千年一遇洪水标准,校核洪水标准为可能最大的洪水。
黄河是一条多泥沙的河流,坝址多年平均含沙量3.12 kg/m3,泄水建筑物过水最大含沙量为961kg/m3。电站为高坝大库,运行30多年来,泄水建筑物受高速水流挟带泥沙的磨蚀破坏非常严重。
2 泄水建筑物简介
泄水建筑物包括:坝身泄水道、泄洪洞、溢洪道及排沙洞。分别布置在左右两岸,主要作用是泄洪、排沙、供水和放空水库等。
2.1 泄水道
位于主坝Ⅷ坝段内,进水口设检修门和工作门各一道。进水口为2孔3 m×9.8 m的矩形孔口,底坎高程1 665 m。出坝体后2洞合成一条宽8 m长191.5 m滑雪道式陡槽明渠,出口设有挑流鼻坎。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量1 488 m3/s,最大流 速35 m/s。
2.2 泄洪洞
位于主坝右侧,从右岸混凝土副坝下部穿过。进水口位于右岸副坝上游75 m处,底坎高程1 675m,全长529.5 m,出口采用扭曲型挑流鼻坎。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量2 140 m3/s,最大流速45 m/s。
2.3 溢洪道
位于河床右岸,是利用原黄河古河道开挖而成。
由首部3孔溢流堰、渠身段、连接段和尾部出口段组成。溢流堰左侧与右岸混凝土副坝相连,右侧与混凝土联接坝相接。堰顶高程1 715 m,溢洪道中心线与坝轴线正交,全长875 m。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量3 875 m3/s,最大流速30 m/s。
2.4 排沙洞
位于右岸,进水口设在1#、2#机组进水口前约50 m处,底坎高程1 665 m。排沙洞由有压段、闸门井、无压段及出口段组成,全长675.5 m。有压段从进口斜门开始到闸门井前,洞直径为3 m,长124m。闸门井为塔筒形式,内设检修门、工作门各一扇,工作门以下为明流无压段,呈直线型。出口采用水流平射消能型式。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量105 m3/s,最大流速30 m/s。
3 泄水建筑物磨蚀破坏补强加固措施研究及应用
3.1 泄水建筑物渠身及洞身的补强加固
由于含沙量大的高流速水流的冲刷,泄水建筑物渠身及洞身磨蚀破坏严重,对于抗冲耐磨材料,从80年代就进行了多次试验研究和探索;先后将硅粉砂浆、粉煤灰砂浆、刚玉砂浆、干硬性砂浆和环氧砂浆应用于工程实践中,经过验证,认为抗冲耐磨性能较好且施工方便的,是双组份环氧砂浆。
3.1.2 环氧砂浆的补强加固措施
根据磨蚀破坏的程度不同和部位不同,采取不同的施工措施:对于表面磨蚀部位,首先要对基面清理干净,涂抹环氧基液,待初凝时压抹不超过10mm厚的环氧砂浆,超过15 mm以上者,要分层抹压平光;对冲蚀深度较深,混凝土基面破坏的,要进行混凝土凿除,根据情况打锚筋,布钢筋网,然后浇筑高标号混凝土,预留出抹环氧砂浆10 mm的高度,待混凝土强度达到要求后,用环氧砂浆抹平压光;对弧面和曲面磨蚀破坏的部位,表面形状要严格控制,采用了定型轨固定的施工方法。首先根据曲面形状加工金属定型轨,用锚筋将定型轨固定在曲面上,使轨面与设计的弧面一致。在定型轨之间分层填抹环氧砂浆,并用直尺在定型轨上滑动检测,直到表面符合设计,最后拆除定型轨,填抹沟槽。这在泄水道进水口弧面修复中应用良好。
3.1.2 抹环氧砂浆的质量控制措施
在泄水建筑物内抹环氧砂浆,质量要求相当严格,在质量控制方面的做法是:
(1)环氧基液要有合格的出厂证明,到工地后要进行力学试验;
(2)环氧砂浆骨料为50目石英砂,200目石英粉,不含其它有害杂质;
(3)拌合时称料准确,并做好记录,拌合要均匀,为此设计了一种环氧砂浆拌合机,使用良好;
(4)被抹压的基面要求粗糙、干净、干燥,以提高粘接强度,基液涂刷要均匀,不含气泡,待初凝时,及时抹压环氧砂浆;
(5)冬季施工要保温,夏季要降温,使温度保持在15℃~25℃之间;
(6)施工时掌握好用料时间,超过有效时间的不得使用;
(7)施工人员要有责任感,并且技术熟练,电厂已培养了一批这方面的优秀施工人员;
根据现场取样测试的结果,双组份环氧砂浆抗压强度为:R3=67.7 MPa,R28=87.4 MPa,抗拉强度R28=26.1 MPa,与混凝土粘接强度为R28=4.4MPa,均达到设计技术要求。
3.2 闸门槽钢衬板的补强加固
3.2.1 排沙洞闸门槽钢衬板的补强加固
1 概 述
刘家峡水电站1968年水库开始蓄水,1969年4月第一台机组发电,1974年12月电站全部建成。是我国自己设计,自己施工,自己制造设备,自己安装的第一座百万千瓦以上的大型水电站。
电站正常蓄水位1 735 m,死水位1 694 m,设计洪水位1 735 m时库容57亿m3。设计洪水标准为千年一遇洪水标准,校核洪水标准为可能最大的洪水。
黄河是一条多泥沙的河流,坝址多年平均含沙量3.12 kg/m3,泄水建筑物过水最大含沙量为961kg/m3。电站为高坝大库,运行30多年来,泄水建筑物受高速水流挟带泥沙的磨蚀破坏非常严重。
2 泄水建筑物简介
泄水建筑物包括:坝身泄水道、泄洪洞、溢洪道及排沙洞。分别布置在左右两岸,主要作用是泄洪、排沙、供水和放空水库等。
2.1 泄水道
位于主坝Ⅷ坝段内,进水口设检修门和工作门各一道。进水口为2孔3 m×9.8 m的矩形孔口,底坎高程1 665 m。出坝体后2洞合成一条宽8 m长191.5 m滑雪道式陡槽明渠,出口设有挑流鼻坎。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量1 488 m3/s,最大流 速35 m/s。
2.2 泄洪洞
位于主坝右侧,从右岸混凝土副坝下部穿过。进水口位于右岸副坝上游75 m处,底坎高程1 675m,全长529.5 m,出口采用扭曲型挑流鼻坎。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量2 140 m3/s,最大流速45 m/s。
2.3 溢洪道
位于河床右岸,是利用原黄河古河道开挖而成。
由首部3孔溢流堰、渠身段、连接段和尾部出口段组成。溢流堰左侧与右岸混凝土副坝相连,右侧与混凝土联接坝相接。堰顶高程1 715 m,溢洪道中心线与坝轴线正交,全长875 m。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量3 875 m3/s,最大流速30 m/s。
2.4 排沙洞
位于右岸,进水口设在1#、2#机组进水口前约50 m处,底坎高程1 665 m。排沙洞由有压段、闸门井、无压段及出口段组成,全长675.5 m。有压段从进口斜门开始到闸门井前,洞直径为3 m,长124m。闸门井为塔筒形式,内设检修门、工作门各一扇,工作门以下为明流无压段,呈直线型。出口采用水流平射消能型式。正常蓄水位1 735 m时,最大泄量105 m3/s,最大流速30 m/s。
3 泄水建筑物磨蚀破坏补强加固措施研究及应用
3.1 泄水建筑物渠身及洞身的补强加固
由于含沙量大的高流速水流的冲刷,泄水建筑物渠身及洞身磨蚀破坏严重,对于抗冲耐磨材料,从80年代就进行了多次试验研究和探索;先后将硅粉砂浆、粉煤灰砂浆、刚玉砂浆、干硬性砂浆和环氧砂浆应用于工程实践中,经过验证,认为抗冲耐磨性能较好且施工方便的,是双组份环氧砂浆。
3.1.2 环氧砂浆的补强加固措施
根据磨蚀破坏的程度不同和部位不同,采取不同的施工措施:对于表面磨蚀部位,首先要对基面清理干净,涂抹环氧基液,待初凝时压抹不超过10mm厚的环氧砂浆,超过15 mm以上者,要分层抹压平光;对冲蚀深度较深,混凝土基面破坏的,要进行混凝土凿除,根据情况打锚筋,布钢筋网,然后浇筑高标号混凝土,预留出抹环氧砂浆10 mm的高度,待混凝土强度达到要求后,用环氧砂浆抹平压光;对弧面和曲面磨蚀破坏的部位,表面形状要严格控制,采用了定型轨固定的施工方法。首先根据曲面形状加工金属定型轨,用锚筋将定型轨固定在曲面上,使轨面与设计的弧面一致。在定型轨之间分层填抹环氧砂浆,并用直尺在定型轨上滑动检测,直到表面符合设计,最后拆除定型轨,填抹沟槽。这在泄水道进水口弧面修复中应用良好。
3.1.2 抹环氧砂浆的质量控制措施
在泄水建筑物内抹环氧砂浆,质量要求相当严格,在质量控制方面的做法是:
(1)环氧基液要有合格的出厂证明,到工地后要进行力学试验;
(2)环氧砂浆骨料为50目石英砂,200目石英粉,不含其它有害杂质;
(3)拌合时称料准确,并做好记录,拌合要均匀,为此设计了一种环氧砂浆拌合机,使用良好;
(4)被抹压的基面要求粗糙、干净、干燥,以提高粘接强度,基液涂刷要均匀,不含气泡,待初凝时,及时抹压环氧砂浆;
(5)冬季施工要保温,夏季要降温,使温度保持在15℃~25℃之间;
(6)施工时掌握好用料时间,超过有效时间的不得使用;
(7)施工人员要有责任感,并且技术熟练,电厂已培养了一批这方面的优秀施工人员;
根据现场取样测试的结果,双组份环氧砂浆抗压强度为:R3=67.7 MPa,R28=87.4 MPa,抗拉强度R28=26.1 MPa,与混凝土粘接强度为R28=4.4MPa,均达到设计技术要求。
3.2 闸门槽钢衬板的补强加固
3.2.1 排沙洞闸门槽钢衬板的补强加固
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