淺談水電站大壩定檢工作與體會

桑興旭

湖南五凌電力科技有限公司，湖南長沙 410004

1 工程概況

洪江水電站位于湖南省懷化市洪江區(qū)境內(nèi)的沅水干流上，是沅水梯級開發(fā)的第8級電站。電站總裝機容量270MW（6×45MW），是一座以發(fā)電為主，兼有灌溉、航運等綜合效益的二等大（2）型工程，主要建筑物按2級建筑物設(shè)計，次要建筑物按3級建筑物設(shè)計。

洪江大壩建成后進行了兩次安全定期檢查。首次定期檢查于2010年4月開始，2010年10月結(jié)束，大壩審定為正常壩。第二次定期檢查于2015年4月開始，2015年12月結(jié)束，大壩為審定正常壩（A級）。

2 定檢重點關(guān)注問題

2.1 大壩防洪能力變化

水庫蓄水后，上游陸續(xù)建成了三板溪、白市、托口，下游新建了安江電站，應(yīng)分析上下游行洪條件及大壩防洪能力變化。

三板溪水電站是沅水唯一具有多年調(diào)節(jié)性能的龍頭電站，位于洪江電站上游194.2 km，天然情況下其出庫流量到達洪江的徑流傳播時間19小時。三板溪水庫汛前水位消落至425m，具備調(diào)節(jié)庫容26.2億m3，占三板溪水庫5～7月份總徑流量（38.2億m3）的68%，相當于2次5年一遇，一次500年一遇洪水的入庫洪量。洪水經(jīng)過三板溪水庫的調(diào)節(jié)之后，洪江5年一遇入庫洪水減少4410 m3/s，20年一遇入庫洪水減少7710 m3/s。隨著白市、托口水庫投入正常運行后，通過梯級聯(lián)合防洪調(diào)度，洪江水庫調(diào)度防洪安全將進一步提高。

2013年初下游安江電站蓄水后，洪江發(fā)電尾水位升高了2～3m，重現(xiàn)期2年以上洪水對壩下水位基本無影響。

2.2 壩基揚壓力超標問題

岸坡2#壩段的BO01測點滲壓系數(shù)最大值為0.59，超過設(shè)計值0.35，需分析揚壓水位偏高成因。右岸岸坡2#壩段BO01測孔揚壓水位較高，不過變化平穩(wěn)，最大年變幅為2.95m。該測孔水位低于庫水位12m左右，變幅也明顯小于庫水位（例如2014年5月12日至17日，庫水位降低了3.4m，測孔水位降低了1.0m），部分時段二者具有一定的相關(guān)性，但總體上二者的相關(guān)性不顯著。

由于2#壩段緊鄰船閘右側(cè)，壩后為回填石渣，可能逼高地下水位。對比附近的繞壩滲流測孔OH01水位，可見二者較為接近，且變化規(guī)律相似，表明BO01揚壓水位較高主要是受岸坡地下水位影響。其對應(yīng)設(shè)計工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為8.3（規(guī)范要求3.0），有較大的設(shè)計富余，因此可認為2#壩段壩基揚壓力局部偏高對大壩抗滑穩(wěn)定不構(gòu)成影響。

2.3 大壩變形穩(wěn)定

根據(jù)大壩變形觀測成果，大壩水平位移分布總體較為均勻，變形協(xié)調(diào)。各壩段壩頂順河向位移沿壩軸線方向的分布符合本工程的結(jié)構(gòu)特點。

現(xiàn)場檢查大壩結(jié)構(gòu)完好，相鄰壩段之間未發(fā)現(xiàn)錯動，伸縮縫開合與止水狀況良好，壩面及廊道等排水系統(tǒng)完善、通暢，混凝土主體結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)裂縫、剝蝕及滲漏等異?，F(xiàn)象。

2.4 泄洪消能建筑物運行情況

根據(jù)設(shè)計計算結(jié)果，在預(yù)應(yīng)力閘墩預(yù)留豎井側(cè)壁，閘墩檢修門槽到預(yù)留豎井范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力錨索錨塊下部擱置面，存在較大的拉應(yīng)力區(qū)。為此，在4#壩段閘墩和5#壩段閘墩預(yù)留豎井側(cè)壁分別埋設(shè)了3支和6支裂縫計，以監(jiān)測可能產(chǎn)生的裂縫。統(tǒng)計裂縫計測值過程線見圖1。由圖可見：

（1）4#壩段閘墩185.848m高程預(yù)留豎井側(cè)壁41K-3開合度測值在2014年發(fā)生了2.65mm的趨勢性增大，2015年該測點開合度測值最大達到6.70mm，其余兩個測點開合度測值也略有增大，但增幅較小，在0.15mm左右?？疾?1K-3測點附近的鋼筋應(yīng)力和4#壩段錨索預(yù)應(yīng)力測值，均未發(fā)生明顯突變或趨勢性變化等異?，F(xiàn)象。2015年41K-3溫度測值也有異常，9月3日傳感器失效。12月電廠對4#壩段邊墩相關(guān)部位進行了現(xiàn)場檢查，未發(fā)現(xiàn)表面裂縫，因此判斷41K-3裂縫計測值異常應(yīng)是傳感器本身的原因，測值不可信。

（2）5#壩段閘墩裂縫計開合度測值變化平穩(wěn)，有一定的年周期性變化，變幅微小，且和測點溫度呈顯著的正相關(guān)（類似于應(yīng)變計），表明測值反映的是壩體混凝土的溫度變形，也說明測點部位混凝土沒有產(chǎn)生裂縫。

圖1 壩體混凝土裂縫變形測值過程線

2.5 左岸邊坡穩(wěn)定情況

邊坡表面水平位移無明顯的趨勢性變化。左岸邊坡略有趨勢性下沉跡象，但量值不大，最大沉降量在3mm以內(nèi)。多點位移計監(jiān)測成果顯示，左岸邊坡樁號0+084.0m有微量向臨空面方向的變形趨勢，最大測值為4.56mm。錨桿應(yīng)力變化平穩(wěn)，總體處于受拉狀態(tài)，最大拉應(yīng)力為39.9MPa。綜上，壩肩邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 兩次定檢發(fā)現(xiàn)的主要問題

3.1 邊坡穩(wěn)定問題

施工期左岸自然邊坡沿NWW、NEE向結(jié)構(gòu)面曾發(fā)生傾倒拉裂變形，高程211m平臺外觀變形敏感，應(yīng)恢復(fù)高程196.5m平臺LA01和LA02監(jiān)測，疏通邊坡下部深排水孔，加強左岸邊坡監(jiān)測和巡查；對近于平行邊坡分布的NWW向拉裂縫應(yīng)重點檢查及時封閉，必要時進行加固處理。

左岸進水渠邊坡和船閘下游引航道右邊坡，運行中應(yīng)加強監(jiān)測和檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.2 水工金屬結(jié)構(gòu)問題

壩頂2×800kN門機和2×2500kN門機支軌器不能正常工作，建議進行維修更換，使其恢復(fù)功能。由于灌溉取水口事故閘門和工作閘門長期處于下放擋水狀態(tài)，上閘首檢修閘門底節(jié)長期下放在門槽中擋渣，建議定期提起閘門，對閘門及啟閉機進行檢查和維護。

2#弧門左側(cè)支鉸軸存在磨痕缺陷，應(yīng)加強檢查并定期對其進行無損探傷檢查，觀察缺陷是否有擴展現(xiàn)象。

3.3 監(jiān)測設(shè)施可靠性問題

修復(fù)或重建壩頂水準測點TL04、TL1414、TL15，恢復(fù)觀測。對垂線IP1和IP2、引張線EL03和EL04、壩基雙金屬標等自動化儀器進行維護或更換。

3.4 關(guān)注消能防沖設(shè)施運行情況

本工程泄洪頻繁、流量大，應(yīng)重點關(guān)注泄洪閘溢流面、消能設(shè)施和導(dǎo)墻基礎(chǔ)沖蝕、淘刷問題，汛后及時進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.5 研究優(yōu)化防洪調(diào)度

洪江電站上游三板溪、托口等大型水庫已形成，建議對沅水流域開展水庫洪水聯(lián)合調(diào)度模型研究，以利于梯級電站大壩安全度汛及洪水調(diào)度。

4 工作體會

（1）大壩定檢鍛煉了電廠大壩管理人員，是提升大壩安全管理的重要手段。電廠大壩管理人員通過編制大壩運行總結(jié)報告等材料，參與大壩工程疑難問討論分析，對大壩建設(shè)的歷史和現(xiàn)狀有了進一步了解，對大壩管理有了更深入的認識。

（2）大壩安全管理要注重運行資料積累，日常工作規(guī)范化十分重要。日常運行數(shù)據(jù)是判斷大壩工作性態(tài)的重要資料，數(shù)據(jù)記錄不規(guī)范將給大壩評價分析帶來很大的困難。洪江建立了《大壩安全觀測規(guī)程》、《汛期加密觀測細則》等內(nèi)部規(guī)程規(guī)范，對水電站大壩安全監(jiān)測項目、頻次、監(jiān)測方法、標準、資料分析都作出可操作性強的規(guī)范，運行資料記錄全面規(guī)范，大壩定檢開展十分順利。

（3）大壩安全管理要全面覆蓋無死角，水下建筑物等隱蔽部位不能忽視。水下消能設(shè)施等隱蔽部位在大壩安全管理中往往容易被忽略。洪江泄洪頻繁、流量大，電站高度重視水下消能設(shè)施沖蝕、淘刷問題，每年汛后都安排潛水員進行水下建筑檢查，發(fā)現(xiàn)小范圍沖蝕等情況及時進行了修補。因檢查修補及時，運行十余年來雖多次大流量泄洪，但未發(fā)生大范圍水下建筑物沖蝕情況。

（4）流域梯級電站集控聯(lián)調(diào)，能有效提高水庫防洪能力。洪江水電站大壩主管單位五凌電力有限公司2006年成立梯級流域調(diào)度室，對包括洪江在內(nèi)的多座水電站進行流域統(tǒng)籌優(yōu)化調(diào)度，通過與三板溪聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，洪江水庫防洪轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕獞?yīng)對區(qū)間洪水，洪江水庫調(diào)度防洪安全顯著提高。

（5）大壩安全集中監(jiān)測管理，保證機構(gòu)精簡高效。2009年五凌公司建成了跨流域的大型水電站群集控監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了大壩監(jiān)測的遠程監(jiān)控和集中管理。2014年對系統(tǒng)進行升級和擴充，加入大壩注冊、定檢、安鑒等大壩安全關(guān)鍵信息管理功能。通過集中管理，不僅鍛煉了一只素質(zhì)過硬的專業(yè)隊伍，還提高了大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分析的效率，進一步促進大壩安全管理規(guī)范化。

（6）目前，國內(nèi)很多水電站處于長周期運行，建筑物缺陷和運行形態(tài)很難做到零缺陷，電站運行人員對建筑物施工和運行狀態(tài)難以全面掌握，大壩定檢提供了一個定期的、全面的診斷，對排查和消除隱患起到了重要的作用。因此大壩定檢成為國家和行業(yè)的標準動作，因此業(yè)主單位應(yīng)當給與高度重視和積極配合。但是，大壩定檢主要針對大中型水電站，而我國50MW以下電站數(shù)量超過90%，普遍存在較多的運行缺陷，一般難以得到有效診斷，失事比例較大，應(yīng)當給與同樣的重視。