豐滿水電站大壩運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)

張永鑫，王 進(jìn)，于承躍，李英杰

（豐滿發(fā)電廠，吉林省吉林市 132108）

1 工程概況

豐滿水電站始建于1937年的偽滿時(shí)期，1943年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1948～1949年恢復(fù)建設(shè)工作，1951～1953年進(jìn)行了擴(kuò)建和改建，到1953年大壩全部建成，壩頂高程達(dá)到266.50m，當(dāng)年7月，水庫(kù)蓄水位達(dá)到263.5m。1959年8臺(tái)機(jī)組安裝完成，總裝機(jī)容量552.5MW。1978年增加左岸泄洪洞，承擔(dān)非常運(yùn)用洪水的泄洪任務(wù)。1986～1996年對(duì)大壩進(jìn)行全面加固。1991年進(jìn)行二期（9、10號(hào)）擴(kuò)機(jī)，安裝兩臺(tái)單機(jī)容量為85MW機(jī)組。1997年利用泄洪洞進(jìn)行三期（11、12號(hào)）擴(kuò)機(jī)，安裝兩臺(tái)單機(jī)容量為140MW機(jī)組，在下游修建永慶反調(diào)節(jié)水庫(kù)。

經(jīng)續(xù)建、改建、加固改造及擴(kuò)建，水庫(kù)正常蓄水位263.50m，汛限水位260.50m，死水位242.00m，校核洪水位267.70m。電站共安裝12臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1002.5MW，多年平均發(fā)電量19.39億kWh。

樞紐工程主要建筑物由混凝土重力壩、壩身溢流孔、左岸泄洪洞（后改建成三期引水洞）、右岸壩后式廠房、左岸三期岸邊式廠房等組成。攔河壩最大壩高91.7m，壩頂長(zhǎng)度1080m，壩頂高程267.70m。大壩正常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為500年，非常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為10 000年。溢流壩最大泄洪能力10 450m3/s，泄洪洞最大泄洪能力1234m3/s。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 壩體運(yùn)行狀態(tài)

由于大壩在日偽時(shí)期施工，戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致施工匆忙，管理混亂，且沒(méi)有正規(guī)設(shè)計(jì)書(shū)，沒(méi)有完整的施工規(guī)劃和施工組織設(shè)計(jì)，施工圖紙少，冬季施工沒(méi)有采取保溫措施，施工質(zhì)量不好，特別是1943年后澆筑了大量低強(qiáng)混凝土，大壩縱縫大部分未做鍵槽和回填灌漿，致使大壩存在運(yùn)行初期漏水嚴(yán)重，壩體變形大，大壩穩(wěn)定安全性低等先天性缺陷[1]。

經(jīng)過(guò)不斷地維修、加固和補(bǔ)強(qiáng)，基本維持了豐滿大壩的安全運(yùn)行狀況。但受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、施工以及建設(shè)管理水平的限制，大壩仍然存在許多先天缺陷。尤其是壩體整體性差、混凝土強(qiáng)度低、抗?jié)B抗凍等級(jí)低、壩體揚(yáng)壓力高、混凝土溶蝕及凍脹、大壩洪水標(biāo)準(zhǔn)低、34～36號(hào)斷層壩段抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求等問(wèn)題始終未能得到徹底解決，安全隱患突出，嚴(yán)重影響著大壩的安全可靠運(yùn)行。

（1）縱縫設(shè)計(jì)缺陷和壩體施工質(zhì)量缺陷。

限于當(dāng)時(shí)的施工手段，采用了柱狀分塊設(shè)計(jì)，縱縫僅在高程200m以下設(shè)有鍵槽聯(lián)結(jié)，高程200m以上的縱縫縫面無(wú)聯(lián)結(jié)措施，使每個(gè)壩段均由三條縱縫將壩體分割為4個(gè)獨(dú)立的比較窄的柱狀塊體。AB縫在1952年做了灌漿和插鋼棒處理，BC縫、CD縫至今也未進(jìn)行處理。為提高擋水發(fā)電，A壩塊240m 高程以上，還設(shè)有子縱縫和子橫縫；施工導(dǎo)流在左右岸預(yù)留的18個(gè)導(dǎo)流孔口，壓力管道安裝、上下游過(guò)壩交通也在壩體內(nèi)留下了許多子橫縫，這些縫面均未進(jìn)行處理。

澆筑層厚度為1.2～2.0m，1940年以后，澆筑層面未進(jìn)行沖毛和鋪設(shè)水泥砂漿，使每個(gè)水平澆筑縫成為壩體的另一個(gè)薄弱面；由于混凝土水灰比很大，骨料大多沉于底層，表面上有10～30cm的稀漿，這些稀漿密實(shí)性差，成為水庫(kù)蓄水后滲漏水的通道，長(zhǎng)期滲漏析出鈣質(zhì)，這些水平結(jié)合層面很疏松，層面的抗剪強(qiáng)度很低。

通過(guò)對(duì)大壩進(jìn)行鉆孔取芯勘察，從32個(gè)鉆孔的芯樣中共發(fā)現(xiàn)361條水平施工澆筑縫，其中膠結(jié)強(qiáng)度高未斷開(kāi)的僅有39條，占總數(shù)比例10.8%?；炷列緲友貪仓鏀嚅_(kāi)的有322條，占總數(shù)比例89.2%，其中斷口能吻合，膠結(jié)強(qiáng)度較高的121條，斷口已磨損、膠結(jié)強(qiáng)度低的201條，占62.4%，多數(shù)水平施工縫膠結(jié)強(qiáng)度低。

通過(guò)孔內(nèi)電視觀察，在32、35、36號(hào)三個(gè)壩段分別發(fā)現(xiàn)有5、6條和6條水平施工冷縫。12號(hào)壩段233.81～233.78m高程、28號(hào)壩段258.32～258.50m高程、32號(hào)壩段218.00m高程、33號(hào)壩段248.00m高程和35號(hào)壩段205.50m高程均發(fā)現(xiàn)水平縫，認(rèn)為已貫穿A壩塊，這類水平縫屬澆筑縫或施工冷縫。

鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)，部分施工縫膠結(jié)不良處及裂縫表面有白色鈣質(zhì)析出。鉆孔電視及芯樣觀察中也發(fā)現(xiàn)壩體中有連續(xù)和斷續(xù)的裂縫經(jīng)常出現(xiàn)，多處施工縫膠結(jié)不良。

觀測(cè)資料結(jié)果表示，AB縫的開(kāi)度多年變幅約1～2mm，BC縫的開(kāi)度達(dá)1～7mm。根據(jù)資料分析成果，在只考慮縱縫的情況下，大壩的抗滑穩(wěn)定安全性進(jìn)一步降低，應(yīng)力狀況也有所惡化。

上述情況說(shuō)明壩體內(nèi)存在較多的施工縫開(kāi)裂或膠結(jié)不良。這些縱縫、橫縫及水平施工縫將壩體切割成許多塊體，壩體豎直方向和水平方向整體性都很差，大壩已失去了整體性。

（2）壩體混凝土低強(qiáng)，抗?jié)B、抗凍等指標(biāo)不滿足規(guī)范要求。

1）混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理。設(shè)計(jì)時(shí)僅對(duì)壩體混凝土提出了水泥用量和抗壓強(qiáng)度要求，水灰比大，沒(méi)有抗?jié)B、抗凍要求，混凝土耐久性不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

2）混凝土原材料不符合要求。砂礫石骨料主要來(lái)自大長(zhǎng)屯料場(chǎng)用料，該料場(chǎng)天然級(jí)配差，大骨料僅占全部骨料的6%左右，并且1941年以后砂石料基本沒(méi)有進(jìn)行篩分和沖洗，采用采砂船采天然砂石，部分缺少砂子，級(jí)配不合理，質(zhì)量不滿足要求；水泥主要采用大同洋灰公司（今松江水泥廠）的高含堿量普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)為軟練300～500號(hào)，近似中熱水泥，其中硅酸鹽含量23.5%，水泥標(biāo)號(hào)偏低。

3）混凝土拌和工藝不符合要求。水泥漿采用集中拌制，混凝土拌和時(shí)，預(yù)制的水泥漿經(jīng)常忽多忽少，常視拌和物情況臨時(shí)加水，混凝土坍落度難以控制，機(jī)口取樣試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，平均水灰比0.758，坍落度一般15～20cm，分離（坍落度大于20cm者）很多。混凝土拌和時(shí)間原定1min以上，但后來(lái)不加控制，使混凝土均勻性更差。

4）混凝土施工工藝不符合要求。混凝土澆筑初期振搗較好，1940年以后，由于壩塊升高，壓縮空氣供應(yīng)不足，振搗器功率下降，將坍落度放大至10cm以上，混凝土澆筑基本不加振搗，通常每層中下部卵石較多，上層10～30cm為稀漿層，蜂窩很多。為防側(cè)懸模板坍模，不僅不振搗，還分2～3次澆筑，出現(xiàn)很多蜂窩冷縫。

水平施工縫面初期用風(fēng)水槍沖毛，后期因風(fēng)水管路不便送至柱狀塊頂部，僅耙毛處理或不處理?？v縫個(gè)別曾打麻面，一般不加處理。初期基巖面處理要求嚴(yán)，以后38號(hào)以右及溢流壩段稍差，護(hù)坦則最差，據(jù)“本間報(bào)告”，壩身流下的水泥漿層均在未清理的情況下即澆筑混凝土。倉(cāng)面模板安裝不牢、排列不整齊，漏漿或倉(cāng)內(nèi)積水嚴(yán)重。施工時(shí)停時(shí)澆，倉(cāng)面初凝現(xiàn)象嚴(yán)重。

5）水泥用量逐年減少，混凝土強(qiáng)度逐年降低。根據(jù)施工期試驗(yàn)室機(jī)口取樣試驗(yàn)報(bào)告單統(tǒng)計(jì)，混凝土水泥用量從1941年開(kāi)始由268.5kg/m3降低到1943年的214.4kg/m3。平均水灰比0.76，部分大于1.0。混凝土91天強(qiáng)度（相應(yīng)保證率為80%）從1941年的95.3kg/m2降低到1943年的63.6kg/m2。

由于混凝土配比設(shè)計(jì)不合理、混凝土原材料不符合要求、混凝土施工質(zhì)量低劣、施工工藝不滿足要求，致使混凝土低強(qiáng)、抗?jié)B等級(jí)低、密實(shí)性差，已不能有效構(gòu)筑大壩防滲體系，壩體混凝土抗?jié)B、抗凍等耐久性指標(biāo)不滿足規(guī)范要求，大壩整體安全裕度不足。

（3）壩體滲漏量偏大，滲透壓力高，混凝土凍融凍脹和溶蝕破壞較嚴(yán)重。

根據(jù)觀測(cè)資料分析，大壩的滲漏情況極為嚴(yán)重。1950年，實(shí)測(cè)壩體滲漏水量273L/s，下游壩面滲漏水量約100L/s。1951～1953年對(duì)大壩進(jìn)行防滲帷幕灌漿，共鉆孔2.5萬(wàn)m，單耗42.8kg/m，補(bǔ)修上游壩面1.8萬(wàn)m2，封堵了廊道內(nèi)的射流孔，全壩滲漏水量減少到106.21L/min。1954～1955年，漏水有所發(fā)展，1956年補(bǔ)充鉆灌34個(gè)壩段，進(jìn)尺2000多米，單耗35.5kg/m。1958年，灌過(guò)漿的部分壩段下游壩面仍有漏水，1959年又對(duì)8個(gè)壩段補(bǔ)充鉆灌800多米，單耗37.71kg/m。

在以后的幾年中，對(duì)漏水顯著壩段進(jìn)行壩體和伸縮縫灌漿，經(jīng)過(guò)幾年努力，下游面滲水大部分被堵住了，廊道內(nèi)漏水也有減少。但到1969年，發(fā)現(xiàn)原來(lái)灌漿堵住的滲漏部位下游面又開(kāi)始漏水，1987年壩體灌漿又灌進(jìn)了很多水泥?？梢哉f(shuō)以前減少大壩滲漏的措施就是不斷地進(jìn)行灌漿，但始終沒(méi)有解決大壩滲漏問(wèn)題。

大壩滲漏通道多，伸縮縫、水平施工縫、導(dǎo)流中底孔及缺口封堵質(zhì)量差等都是滲漏水通道，混凝土溶蝕破壞較嚴(yán)重。工程地處嚴(yán)寒地區(qū)，由于壩體混凝土低強(qiáng)、抗凍能力差（抗凍等級(jí)小于F50），大壩混凝土普遍凍脹破壞嚴(yán)重。

通過(guò)壩體滲壓力觀測(cè)，壩體揚(yáng)壓力高。1996年，增設(shè)7個(gè)壩體測(cè)壓斷面，平均揚(yáng)壓系數(shù)分別為0.84、0.63、0.46；2004年，在15號(hào)和47號(hào)壩段增設(shè)兩個(gè)壩體測(cè)壓斷面，帷幕后揚(yáng)壓系數(shù)值平均為0.87，遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定值0.25，大壩揚(yáng)壓力一直偏高。

（4）34～36號(hào)壩段受F67斷層影響，抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。

34～36號(hào)壩段壩基下有一條寬約40m的斷層破碎帶通過(guò)，施工時(shí)雖做了一定深挖，但是大壩還是建在軟基上，并沒(méi)有專門的處理。采用《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ 21—1978）進(jìn)行復(fù)核，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（正常工況K'c=2.89，地震工況K'c=2.28）低于規(guī)范要求；采用《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL 5108—1999）進(jìn)行復(fù)核，計(jì)算結(jié)果為大壩的抗力效應(yīng)小于作用效應(yīng)。計(jì)算結(jié)果表明34～36號(hào)壩段抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。

（5）壩內(nèi)鉆孔取芯檢查，表明混凝土質(zhì)量很差。

為進(jìn)一步查明大壩混凝土性態(tài)，2007～2008年，對(duì)壩體進(jìn)行了鉆探39孔，總進(jìn)尺3003.44m。其中大壩A壩塊混凝土鉆孔取樣共27孔，進(jìn)尺2394.84m。B、C壩塊混凝土鉆孔取芯共5孔，進(jìn)尺338m。根據(jù)混凝土芯樣的狀況將壩體混凝土芯樣的長(zhǎng)度、表面光滑度、混凝土的觀感性態(tài)劃分為Ⅰ類混凝土、Ⅱ類混凝土、Ⅲ類混凝土三種類型?；炷列緲咏y(tǒng)計(jì)結(jié)果，Ⅲ類混凝土出現(xiàn)頻度較高，6、28、32、34、35號(hào)等壩段，每4m左右壩高即出現(xiàn)一次破碎混凝土，平均頻度是6.67m壩高出現(xiàn)一次不良混凝土。Ⅲ類混凝土的分布高程無(wú)明顯界線，各壩段從上到下均有分布。

Ⅱ類混凝土芯樣占全孔段比例平均值為46.4%，芯樣表面手感明顯粗糙，部分芯樣骨料與砂漿脫離，斷面基本吻合，粗糙部位砂漿用手易摳碎，說(shuō)明該類混凝土存在質(zhì)量缺陷，水泥用量也達(dá)不到要求。Ⅲ類混凝土芯樣占全孔段比例平均值為24.2%，分布高程無(wú)明顯界線，各壩段沿壩高均有分布。很多壩段是每4m左右壩高即出現(xiàn)一次，平均是6～7m壩高出現(xiàn)一次，出現(xiàn)的概率是很高的，壩體混凝土質(zhì)量極不均勻，大壩總體混凝土質(zhì)量很差。根據(jù)鉆孔芯樣及孔內(nèi)電視觀察，大壩存在貫通的施工縫，無(wú)法構(gòu)筑大壩防滲體系，大壩滲漏溶蝕、凍融凍脹破壞嚴(yán)重。

（6）溢流閘墩及堰頂出現(xiàn)不同程度裂縫。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溢流壩每個(gè)閘墩均出現(xiàn)裂縫，位于工作門門槽內(nèi)，為垂直縫，閘墩頂部縫寬約10mm，向下逐漸變窄，一直到堰頂252.50m高程，裂縫將閘墩分為上下游兩塊，經(jīng)分析已影響安全運(yùn)行。

采取對(duì)閘墩上下游表面外包鋼筋混凝土，厚度分別為1.0、1.5m，頂部加高1.2m，并在閘墩中部沿水流方向布置2排對(duì)穿預(yù)應(yīng)力錨索，縫內(nèi)灌注水泥漿，閘墩頂部騎縫做防滲止水，在閘墩兩側(cè)挖除0.4m深不良混凝土并補(bǔ)上新鋼筋混凝土[2]。1999年4月開(kāi)始采用補(bǔ)充預(yù)應(yīng)力錨索，縫內(nèi)灌漿、溢流孔口側(cè)面混凝土補(bǔ)強(qiáng)等措施，加固工程于2002年10月結(jié)束。

（7）大壩防洪能力不足，不能滿足校核洪水標(biāo)準(zhǔn)要求。

工程設(shè)計(jì)時(shí)基礎(chǔ)資料嚴(yán)重不足。一是庫(kù)容計(jì)算誤差大，庫(kù)水位263.50m時(shí)庫(kù)容偏大約25%；二是設(shè)計(jì)洪水偏小，設(shè)計(jì)時(shí)估算設(shè)計(jì)洪水為15000m3/s，15天洪量約60億m3，以此選定泄洪設(shè)備11-6×12m泄流孔口、堰頂高程252.50m方案，泄洪流量7000m3/s，預(yù)留調(diào)洪庫(kù)容2.8億m3，汛期限制水位262.35m。根據(jù)水工模型試驗(yàn)，庫(kù)水位266.50m時(shí)泄量8366m3/s。

豐滿大壩正常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為500年，非常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為10000年。按國(guó)汛〔2004〕8號(hào)文批復(fù)的《白山、豐滿水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方案》，當(dāng)遇萬(wàn)年一遇洪水時(shí)，起調(diào)水位260.5m，與白山水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，根據(jù)洪水預(yù)報(bào)，提前12h泄流，豐滿水庫(kù)設(shè)計(jì)總下泄流量為12984m3/s，其中，11個(gè)溢流孔下泄流量Q=10450m3/s，左岸泄洪洞下泄流量1234m3/s，壩后廠房10臺(tái)機(jī)組過(guò)流量下泄1300m3/s，萬(wàn)年洪水方可安全下泄，水庫(kù)洪水位為267.7m，使大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到萬(wàn)年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

但由于原發(fā)電廠房的尾水平臺(tái)高程和廠壩間導(dǎo)墻高程為198.8m，略低于500年一遇洪水時(shí)的下游水位198.90m，廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)只能達(dá)到500年一遇洪水，超過(guò)500年一遇洪水時(shí)廠房就將進(jìn)水，不能保證機(jī)組過(guò)流。并且，按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，大于廠房校核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)機(jī)組不參與調(diào)洪。

可見(jiàn)，設(shè)計(jì)庫(kù)容偏差大、設(shè)計(jì)洪水偏小，大壩泄洪能力不足，大壩及廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)都不滿足現(xiàn)規(guī)范要求，對(duì)工程及下游安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2.2 泄洪設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

（1）溢流壩金屬結(jié)構(gòu)。

溢流壩金屬結(jié)構(gòu)設(shè)有11個(gè)溢流孔，其上設(shè)有一道12扇潛孔式定輪工作閘門（其中一扇為備用門），原設(shè)備為20世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)制造的，運(yùn)行了近50年。由于大壩加高了1.2m，閘門最高擋水水頭提高了2m，經(jīng)檢測(cè)，閘門及啟閉設(shè)備均不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。因此，2001～2002年對(duì)泄洪設(shè)備進(jìn)行了改造。其中3孔閘門采用3臺(tái)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，可局部開(kāi)啟，調(diào)節(jié)下泄流量，其余8孔閘門采用2臺(tái)門式啟閉機(jī)配合自動(dòng)抓梁進(jìn)行操作，開(kāi)啟方式為全開(kāi)全關(guān)。

經(jīng)調(diào)查，閘門每年汛前做一次提門試驗(yàn)，有振動(dòng)現(xiàn)象。冬季閘門前冰層厚度1m左右，至運(yùn)行以來(lái)，對(duì)閘門沒(méi)有造成不利影響。

（2）大壩泄洪供電系統(tǒng)。

大壩泄洪設(shè)施的供電電源是由豐滿一、二期廠用電高壓母線引接兩回3.3kV電纜線路（甲堰堤、乙堰堤）作為工作電源；另設(shè)有1臺(tái)135kW的柴油發(fā)電機(jī)作為大壩泄洪設(shè)施的保安電源。大壩分設(shè)壩中變電所、壩西變電所為整個(gè)大壩用電設(shè)施供電；壩中變電所設(shè)有3臺(tái)400kVA，變比為3.3kV/0.4kV的變壓器；電源由3.3kV母線引來(lái)，主要供電負(fù)荷有：溢流門油泵電源74kW、電梯室動(dòng)力56kW、檢查廊道照明20kW、檢查廊道觀測(cè)電源30kW、操作廊道檢修30kW、水檢施工電源200kW、1～10號(hào)取水門277kW、35號(hào)壩段水位計(jì)電源20kW、36～56號(hào)壩段照明20kW、檢查廊道施工電源100kW、壩上大小水泵電源40kW、變電所電熱照明28kW、溢流門油泵室電源5kW、充電機(jī)電源5kW、35號(hào)壩段水位房電源15kW、29號(hào)壩段南北側(cè)照明、散射臨時(shí)電源10kW、電梯15kW；壩西變電所設(shè)有3臺(tái)315kVA，變比為3.3kV/0.4kV的變壓器，電源由3.3kV母線引來(lái)，主要供電負(fù)荷有：溢流門吊車74kW、變電所二三樓電熱102kW、變電所檢修20kW、吊車庫(kù)照明2kW、變電所一樓照明5kW、壩西水泵22kW、壩西崗哨5kW、1～26號(hào)壩段照明12kW、觀測(cè)地下室檢修6kW、變電所二三樓照明4kW、地下室照明2kW、壩西變電所照明5kW。觀測(cè)班電熱2kW、淺水班電熱2kW、壩西激光室電源5kW、變電所一樓電熱45kW、壩西真空泵14kW、備戰(zhàn)山小盤電源30kW、平板門電源150kW、吊車庫(kù)檢修電源10kW、觀測(cè)樓電熱78kW。

經(jīng)調(diào)查，上述供電方案基本滿足每年汛期大壩泄洪要求，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行靈活可靠。

豐滿重建工程建設(shè)期間，由于原電站一、二期廠房及其機(jī)電設(shè)備需要拆除，壩上泄洪設(shè)施將失去工作電源。為解決供電電源，根據(jù)三期選定的廠用電電源方案，對(duì)其工作電源進(jìn)行了改造，確保了重建工程建設(shè)期間原泄洪系統(tǒng)的正常運(yùn)行，繼續(xù)承擔(dān)建設(shè)期間洪水的泄洪任務(wù)。

2.3 壩后式電站廠房

壩后式電站廠房位于右岸，上部為鋼骨混凝土和鋼桁架形成的框架結(jié)構(gòu)。2009年1月12日，一期廠房7、8號(hào)機(jī)附近的2、3號(hào)榀屋架下弦桿出現(xiàn)無(wú)預(yù)兆斷裂，個(gè)別腹桿發(fā)生斷裂及壓彎破壞。同時(shí)，1～4號(hào)榀屋架之間的垂直支撐由于屋架下沉造成個(gè)別桿件彎曲[3]。

根據(jù)東北電力科學(xué)研究院對(duì)截取的屋架材料檢測(cè)成果及分析報(bào)告，廠房鋼屋架材料是為20世紀(jì)30年代日本產(chǎn)沸騰鋼。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)超過(guò)技術(shù)壽命，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)壽命上限。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，斷裂構(gòu)件的冷彎試驗(yàn)指標(biāo)不合格，抗沖擊功指標(biāo)較低，不能滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，材料呈脆性老化。

由于一期廠房現(xiàn)有屋架體系出現(xiàn)了無(wú)預(yù)兆的脆性斷裂現(xiàn)象，故存在重大安全隱患，須進(jìn)行廠房鋼屋架的更新以及排架柱的加固和改造。

2.4 引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備

（1）進(jìn)水口和壓力鋼管。

豐滿發(fā)電廠安裝有主機(jī)10臺(tái)，2臺(tái)廠用機(jī)組，全部機(jī)組均布置在21號(hào)至31號(hào)壩段。每臺(tái)主機(jī)各設(shè)一進(jìn)水口和壓力鋼管，廠用機(jī)則由一主管分岔成兩條管。主鋼管前面均設(shè)有一道斜式固定攔污柵，其后設(shè)有一道檢修閘門，檢修閘門采用2×300kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作。廠內(nèi)機(jī)壓力鋼管前面亦設(shè)有攔污柵，攔污柵后面設(shè)有一道檢修閘門，采用臨時(shí)啟閉設(shè)備啟閉閘門。為了靜水啟閉檢修閘門，在攔污柵與壓力鋼管之間設(shè)有旁通管及閘閥作為充水裝置。經(jīng)過(guò)調(diào)查了解，進(jìn)水口充水裝置操作麻煩，不宜采用。電站進(jìn)口處污物很少，每年做一次水下檢查，多為漁網(wǎng)，多年需清理一次。通過(guò)對(duì)壓力鋼管檢查后發(fā)現(xiàn)，壓力鋼管與廠房屋架材料相同，存在同樣的材質(zhì)和老化問(wèn)題。壓力鋼管因銹蝕嚴(yán)重和材質(zhì)問(wèn)題，后經(jīng)改造和更換得以延續(xù)運(yùn)行，但由于上彎段無(wú)法施工，僅對(duì)下平段進(jìn)行更新改造。

（2）尾水設(shè)備。

發(fā)電系統(tǒng)尾水金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要包括1～10號(hào)機(jī)的4扇檢修閘門及20孔檢修閘門埋件、2臺(tái)廠用機(jī)的1扇檢修閘門及2孔埋件，一臺(tái)2×160kN移動(dòng)式啟閉機(jī)（主機(jī)及廠用機(jī)共用），門機(jī)軌道等。經(jīng)過(guò)調(diào)查了解，暫未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。

（3）三期擴(kuò)機(jī)系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備。

引水發(fā)電系統(tǒng)位于三期調(diào)壓井內(nèi)，每條發(fā)電洞進(jìn)口布置有2扇直立式固定攔污柵，共4扇，攔污柵的清污可在機(jī)組關(guān)閉后進(jìn)行，放空引水洞，人工清污。在攔污柵的下游側(cè)閘門井內(nèi)設(shè)有一道快速閘門，共2孔2扇，用于保護(hù)機(jī)組安全。閘門由QPKY-5000/2500kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。在機(jī)組尾水末端設(shè)有一道檢修閘門，共4孔2扇，用于檢修機(jī)組和尾水管用。尾水閘門由QM-2×320kN單向門機(jī)配自動(dòng)抓梁來(lái)操作。經(jīng)過(guò)調(diào)查了解，每年汛前對(duì)泄洪洞金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備做啟閉試驗(yàn)，啟閉設(shè)備操作運(yùn)行靈活可靠，閘門無(wú)卡阻現(xiàn)象。

3 狀態(tài)評(píng)價(jià)

豐滿水電站是東北電網(wǎng)的骨干電廠，在東北電力系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故和檢修備用等任務(wù)，并承擔(dān)著防洪、灌溉、城市及工業(yè)供水、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用，在東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著十分重要的作用。根據(jù)上述大壩存在的主要問(wèn)題分析，大壩現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)論如下：

（1）由于豐滿水電站建設(shè)于特殊性的歷史時(shí)期，受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、施工以及建設(shè)管理水平的限制，并且已達(dá)設(shè)計(jì)使用壽命和超期服役，大壩存在嚴(yán)重的先天性缺陷[1，4，5]：大壩整體性差；混凝土強(qiáng)度低，壩體揚(yáng)壓力高，抗?jié)B、抗凍等指標(biāo)不滿足規(guī)范要求；混凝土凍融凍脹和溶蝕破壞較嚴(yán)重，大壩整體安全裕度不足；34～36號(hào)壩段受F67斷層影響，抗滑穩(wěn)定安全性不滿足規(guī)范要求；大壩防洪能力不足，不能滿足校核洪水標(biāo)準(zhǔn)要求；壓力鋼管、鋼屋架等金屬結(jié)構(gòu)已經(jīng)超過(guò)技術(shù)壽命，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)壽命上限，構(gòu)件的試驗(yàn)指標(biāo)不合格，不能滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，材料呈脆性老化。自大壩投運(yùn)以來(lái)，雖然持續(xù)的補(bǔ)強(qiáng)加固和精心維護(hù)維持了大壩的運(yùn)行，但固有缺陷無(wú)法徹底消除。

（2）采用現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)大壩進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算復(fù)核，根據(jù)復(fù)核成果，大壩34～36號(hào)斷層壩段建基面抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，對(duì)下游安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

（3）按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，洪水大于廠房校核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)機(jī)組不參與調(diào)洪。大壩及廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)都不滿足現(xiàn)規(guī)范要求，防洪能力不足，不能滿足校核洪水標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）鑒于豐滿大壩存在諸如上述的一系列主要問(wèn)題，在豐滿大壩安全第二次定檢工作中，豐滿大壩安全等級(jí)評(píng)定為“病壩”。二次定檢后，雖然對(duì)大壩進(jìn)行了大壩溢流面補(bǔ)強(qiáng)及壩體降低滲水壓力等后續(xù)處理工程，但收到的效果是局部的。大壩整體性差、大壩整體安全裕度不足等上述缺陷仍然存在，大壩存在的諸多問(wèn)題仍然沒(méi)有得到徹底解決，目前大壩屬帶“病”運(yùn)行。

綜上，目前大壩可靠性水平低，抵御風(fēng)險(xiǎn)能力差，嚴(yán)重影響著電站的安全可靠運(yùn)行，對(duì)下游人民的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅，與我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平對(duì)工程安全的要求不相適應(yīng)。

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