某工程3號(hào)機(jī)尾水支洞鋼管局部變形分析及處理

陳海峰

摘 ? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步改革，各行各業(yè)的的發(fā)展進(jìn)程也在不斷加快，其中包括電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，而電力行業(yè)中，最為基礎(chǔ)的是發(fā)電工作。當(dāng)前我國(guó)的部分發(fā)電依賴(lài)于水力發(fā)電。本文介紹了某工程尾水管局部變形發(fā)現(xiàn)、分析及處理的時(shí)程，并對(duì)相關(guān)部位的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)鼓包原因的探討，提出流道內(nèi)埋管受損滲水的可能性，最后提出進(jìn)一步處理措施。

關(guān)鍵詞：尾水管 ?局部變形 ?監(jiān)測(cè) ?焊縫探傷

中圖分類(lèi)號(hào)：TU71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0041-02

1 ?基本情況

某工程在對(duì)三號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修期間對(duì)三號(hào)機(jī)組過(guò)流設(shè)備設(shè)施進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)尾水肘管擴(kuò)散段后尾水管平段第2、3節(jié)存在局部鼓包變形現(xiàn)象。

1.1 尾水管及相關(guān)區(qū)域基本情況

尾水管包括錐管段、肘管段、擴(kuò)散段、平管段，尾水事故閘槽等，擴(kuò)散段末端為尾支0+000.000樁號(hào)，尾水事故閘門(mén)槽為尾支0+054.630，從尾支0+000.000到尾支0+074.630均有鋼管里襯，共39節(jié)，厚度均為22mm，與尾水管擴(kuò)散段相連處編為第1節(jié)。在尾支0+073.000左右即尾水事故閘門(mén)處有一道帷幕灌漿。

在3號(hào)機(jī)尾水管底部埋設(shè)1根DN400機(jī)組技術(shù)供水排水管，直通尾水事故閘門(mén)后。

尾水管基本布置見(jiàn)圖1。

1.2 鼓包發(fā)生的基本情況

壓力鋼管排水管由球前鋼管底部引出，沿蝸殼延伸段下方向下

1.3 尾水管鼓包基本檢查情況

3號(hào)機(jī)尾水管鼓包區(qū)域在平管段2、3、4節(jié)之間均有發(fā)生，共有10個(gè)鼓包，其中明顯鼓包有6個(gè)，集中在2、3節(jié)之間，均在中線(xiàn)以下，最大鼓包直徑約1200mm，高度約40～50mm，最小的直徑約700mm，高度約20mm。錘擊鼓包及相鄰區(qū)域聽(tīng)不到脫空、空鼓的聲音。其余管節(jié)段未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

2 ?3#尾水支洞監(jiān)測(cè)項(xiàng)目布置

3號(hào)尾水支洞設(shè)置了2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別位于尾水支洞上游側(cè)鋼襯段（b3）和下游側(cè)混凝土襯砌段（b4），尾水管鼓包區(qū)域發(fā)生在b3斷面。

b3斷面監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：圍巖襯砌外水壓力監(jiān)測(cè)（滲壓計(jì)）、支護(hù)錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)（錨桿應(yīng)力計(jì)）、襯砌鋼板應(yīng)力監(jiān)測(cè)（鋼板計(jì)）、襯砌混凝土應(yīng)力應(yīng)變（應(yīng)變計(jì)和無(wú)應(yīng)力計(jì)）。其中損壞的儀器有：錨桿應(yīng)力計(jì)ASb3-2、鋼板計(jì)PSb3-1、砼應(yīng)變計(jì)Sb3-1。

3 ?監(jiān)測(cè)成果及初步分析

從3#尾水支洞監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初步分析，可以得出：

（1）滲壓計(jì)Pb3-1測(cè)值從2015年2月以來(lái)呈持續(xù)性增長(zhǎng)，變幅約0.025MPa，表現(xiàn)為隨溫度小幅度變化，變幅較小;滲壓計(jì)Pb3-2測(cè)值從2015年2月以來(lái)呈持續(xù)性減少，變幅約0.01MPa，9月初尾水管放空后，由于內(nèi)水壓力卸載為零，在外水壓力的作用下，滲壓有小幅增加。

（2）錨桿應(yīng)力計(jì)主要受溫度和水壓力的影響，但受溫度影響更為明顯，變化規(guī)律表現(xiàn)為與溫度負(fù)相關(guān)，9月初至9月底，在內(nèi)水壓力卸載后外水壓力的作用下，該部位錨桿應(yīng)力計(jì)均表現(xiàn)為受拉，增加的拉應(yīng)力在1.5～2.5MPa之間。

（3）鋼板計(jì)主要受溫度和水壓力的影響，但受溫度影響更為明顯，變化規(guī)律表現(xiàn)為與溫度正相關(guān)，9月初至9月底，在內(nèi)水壓力卸載后外水壓力的作用下，該部位鋼板計(jì)均表現(xiàn)為受壓，增加的壓應(yīng)力約為4MPa。

（4）無(wú)應(yīng)力計(jì)測(cè)值變化主要受溫度影響，變化規(guī)律表現(xiàn)為與溫度正相關(guān)，水壓力對(duì)混凝土自身體積變形影響不大。

通過(guò)對(duì)上述監(jiān)測(cè)成果的初步分析，可以認(rèn)為，目前上述監(jiān)測(cè)部位圍巖、砼處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，巖體滲漏情況無(wú)異常。引起3號(hào)機(jī)尾水管鼓包的外水水壓來(lái)源不是巖體滲水（包括帷幕灌漿破裂、F28斷層滲水和F27斷層滲水），也不是由于內(nèi)水外滲排空后造成反壓形成。

4 ?鼓包原因分析

經(jīng)討論分析，認(rèn)為鼓包為本次檢修尾水流道排空后形成，引發(fā)鼓包直接原因?yàn)橥馑畨毫Γ馑畨簛?lái)源有3個(gè)方面：

（1）巖體滲水（包括帷幕灌漿破裂、F28斷層滲水和F27斷層滲水）;

（2）內(nèi)水外滲，排空后造成反壓;

（3）流道內(nèi)埋管受損滲水。

通過(guò)監(jiān)測(cè)資料的分析及進(jìn)一步分析排查，基本排除前兩種原因。若岸體滲水，則在主變室，尾閘室會(huì)有明顯滲水現(xiàn)象，且尾水管其他管段均會(huì)有反應(yīng)，但目前沒(méi)有此現(xiàn)象。若內(nèi)水外滲，則流道排空后會(huì)由原路反滲至流道內(nèi)，且應(yīng)有明顯滲漏點(diǎn)，且錘擊鼓包及相鄰區(qū)域應(yīng)聽(tīng)到脫空、空鼓的聲音。

流道內(nèi)埋管受損滲水可能性分析：在尾水管底部埋有1根DN400機(jī)組技術(shù)供水排水管，直通尾水事故閘門(mén)后，與下水庫(kù)相連，內(nèi)部水壓約0.7MPa，若該管在第2、3節(jié)尾水管下部區(qū)域局部焊縫等薄弱部位受損滲水，則該水壓無(wú)處釋放，流道充滿(mǎn)水時(shí)，內(nèi)外壓平衡，不會(huì)造成鋼管變形，流道排空后，則外壓全部作用在鋼管上，造成向內(nèi)鼓包。

5 ?進(jìn)一步措施

為進(jìn)一步排查原因、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取的主要措施是對(duì)相關(guān)區(qū)域焊縫做探傷檢查。根據(jù)探傷結(jié)論再做出進(jìn)一步應(yīng)對(duì)評(píng)估和措施：

（1）若焊縫未受損，則可排除內(nèi)水外滲的可能性，盡量少安排三號(hào)機(jī)組運(yùn)行，運(yùn)維人員須加強(qiáng)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)視，加大對(duì)三號(hào)機(jī)的尾閘井、主變洞、母線(xiàn)洞等區(qū)域及排水廊道的巡檢頻次，密切關(guān)注上述部位的滲漏情況。

（2）若焊縫已受損，如果將機(jī)組恢復(fù)備用運(yùn)行，可能會(huì)存在內(nèi)水外滲情況，會(huì)存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，需馬上對(duì)其進(jìn)行處理。

（3）下一步處理方案：將2號(hào)流道檢修閘門(mén)下落，判斷機(jī)組技術(shù)供水排水管是否破裂滲水，同時(shí)在鼓包處鉆孔泄壓（至少兩處，一處灌漿，一處觀(guān)測(cè)），并對(duì)鼓包處進(jìn)行處理（三種方式：第一種方式，各鼓包處鉆孔泄壓，焊接千斤頂支撐支架，用千斤頂使鼓包復(fù)原位;第二種方式，將各鼓包處切除，并對(duì)混凝土層視受損情況進(jìn)行處理，重新加工鋼管內(nèi)襯焊接補(bǔ)全;第三方式，對(duì)受損段鋼管整體切除，重新加工制作鋼管焊接補(bǔ)全，但此種方式由于受進(jìn)人孔尺寸限制，鋼管無(wú)法運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，基本可排除），并灌漿加固，屆時(shí)，四號(hào)機(jī)組需陪停。

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