藍籌電站引水發(fā)電系統(tǒng)進水口改造設(shè)計

張 逍，王寶忠

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林長春 130021）

1 電站進水口布置情況

藍籌電站為引水式電站，工程始建于1939年，1942年6月1號機組開始發(fā)電，12月2號機組投入運行，1945年日本投降時，電站設(shè)備遭到嚴重破壞。1946年11月1號機組恢復(fù)發(fā)電，1948年5月2號機組恢復(fù)發(fā)電。引水發(fā)電系統(tǒng)由進水口、引水隧洞、調(diào)壓井、上蝶閥室、壓力鋼管和發(fā)電廠房組成。電站進水口由上游至下游依次為進口平直段、喇叭口收縮段、檢修閘門井段和與引水隧洞相銜接的漸變段，如圖1所示。進口平直段長度為10.0 m，寬度為26.0 m，分4孔布置，每孔凈寬5.0 m，中墩及邊墩厚度均為1.2 m，中間一孔底板高程為336.00 m，其余3孔底板高程為338.00 m，該段布置有固定式傾斜攔污柵，孔口尺寸為5.0 m×7.0 m（寬×高）；喇叭口收縮段長度為20.0 m，利用半徑為11.8 m的圓弧曲線和直線段將進水口寬度由26.0 m收縮至6.8 m，并由4孔平順收縮至2孔，底板高程經(jīng)半徑為4.4 m和10.0 m的圓弧曲線由336.00 m和338.00 m下降至331.60 m；檢修閘門井段長度為9.0 m，設(shè)有2孔平板檢修閘門，孔口尺寸為2.8 m×5.4 m（寬×高）；與引水隧洞相銜接的漸變段長度為8.0 m，由6.8 m×5.4 m（寬×高）的矩形斷面漸變?yōu)橹睆綖?.4 m的圓形斷面，漸變段斷面中心高程保持不變，為334.50 m。

2 進水口存在的主要問題

藍籌電站興建于偽滿時期，運行至今已有70余年，屬超期服役工程，通過對電站水工建筑物的現(xiàn)場檢查和檢測，并與電廠運行工作人員進行溝通了解，水工建筑物普遍處于“帶病”運行狀態(tài)，存在較大的安全隱患，進水口存在的主要問題：進水口閘墩水位變動區(qū)表層混凝土剝落，出現(xiàn)蜂窩、麻面。進水口斜式固定攔污柵銹蝕嚴重；閘門磨損和銹蝕非常嚴重，水封處漏水，局部產(chǎn)生射流；固定卷揚式啟閉機經(jīng)過多年的運行產(chǎn)生不同程度的銹蝕與磨損，運行安全系數(shù)降低，固定卷揚的平臺高程不夠，閘門、動滑輪及鋼絲繩常年泡在水中，閘門無法鎖定，不利于檢修。此外，啟閉機一直啟吊閘門，不符合現(xiàn)行規(guī)范要求及操作規(guī)程。現(xiàn)進水口布置見圖1。

圖1 現(xiàn)引水發(fā)電系統(tǒng)進水口縱剖面圖

3 進水口改造設(shè)計方案

1）現(xiàn)狀進水口攔污柵結(jié)構(gòu)為固定式，由于常年埋置于水下，沒有更換和檢修維護條件，運行多年，其表面銹蝕嚴重，嚴重影響攔污柵結(jié)構(gòu)的強度和耐久性，為消除安全隱患，便于后期的運行維護和管理，將固定式攔污柵改造為活動式攔污柵，為滿足活動式攔污柵的安裝和運行，在現(xiàn)有進水口閘墩側(cè)增設(shè)鋼槽，形成攔污柵槽，并在閘墩頂面上新建攔污柵起吊平臺。

2）現(xiàn)有進水口底部及水位變動區(qū)經(jīng)長年沖刷、侵蝕、凍融，很多部位表層混凝土剝落，出現(xiàn)蜂窩、麻面。為了消除安全隱患，延長電站使用壽命，對進水口進行修補加固，即在不改變現(xiàn)有進水口結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對現(xiàn)有混凝土進行補強和修補。具體處理方式：

對于混凝土表面凸凹不平的麻面，首先將表面老化的混凝土進行鑿除，露出新鮮混凝土，鑿除深度不小于3 cm，然后用環(huán)氧砂漿抹平，以此來提高平整度及耐磨性能，處理方法見圖2。

圖2 混凝土表面處理方法

對于蜂窩狗洞，首先將缺陷部位老化或澆筑不密實的老混凝土進行鑿除，鑿除范圍不小于0.5 m2，深度不小于20 cm，然后澆筑細石混凝土并振搗密實。

3）針對因進水口閘門啟閉設(shè)備（固定卷揚）平臺高程不足而導(dǎo)致啟閉機一直啟吊閘門，閘門、動滑輪及鋼絲繩常年泡在水中，閘門無法鎖定，不具備檢修條件等問題，將啟閉設(shè)備由啟閉機房內(nèi)移至啟閉機房屋頂。根據(jù)閘門起吊要求，將啟閉機房頂板進行加固改造，增設(shè)現(xiàn)澆混凝土矩形倒置梁，并在頂板上布置新的啟閉機房，新啟閉機房為輕鋼彩板結(jié)構(gòu)。

4 攔污柵起吊平臺設(shè)計

為滿足攔污柵起吊運行條件，在閘墩上修建龍門架起吊平臺。由于閘墩混凝土老化嚴重，通過鉆孔固定龍門架方式不牢固。故在閘墩上新澆筑60 cm高混凝土作為龍門架基礎(chǔ)，新澆筑基礎(chǔ)通過植筋方式與原閘墩有效結(jié)合，澆筑時預(yù)埋鋼板以便后期固定龍門支架。起吊平臺為板梁式，板厚20 cm，梁高60 cm，在平臺上游面預(yù)留漂流物打撈孔，定期打撈攔污柵上游面的漂流物，保證電站正常發(fā)電。起吊平臺布置見圖3。

圖3 進水口攔污柵起吊平臺布置

5 檢修閘門啟閉機房設(shè)計

為保證閘門可以鎖定，利于后期維護把啟閉機室抬高至屋頂。現(xiàn)行屋頂混凝土強度不具備放置啟閉機條件，應(yīng)新建閘門起吊平臺。首先把舊屋頂鑿除，混凝土鑿除過程中，為保護原啟閉機室混凝土結(jié)構(gòu)，須人工用風鎬進行鑿除，嚴禁使用炸藥爆破。鑿除時應(yīng)盡量保留墻頂鋼筋，以便用于新混凝土澆筑。舊混凝土基面鑿除到位后，對基面進行清理、鑿毛、去掉松動混凝土或骨料，并用高壓水沖洗；對于露出的鋼筋應(yīng)清理干凈，去除表層銹蝕和殘余混凝土。圈梁及平臺板梁整體澆筑，并在頂板上布置新的啟閉機房，新啟閉機房為輕鋼彩板結(jié)構(gòu)。改造后的進水口如圖4所示。

圖4 改造后引水發(fā)電系統(tǒng)進水口縱剖面圖

6 結(jié)語

在藍籌電站增效擴容改造工程中，對引水發(fā)在藍籌電站增效擴容改造工程中，對引水發(fā)電系統(tǒng)進水口結(jié)構(gòu)混凝土表面缺陷進行修復(fù)和補強，把固定式攔污柵改造為活動式攔污柵，將進水口閘門啟閉設(shè)備由現(xiàn)狀啟閉機房內(nèi)移至屋頂?shù)雀脑煸O(shè)計，對影響發(fā)電效益的病態(tài)結(jié)構(gòu)進行維修加固和改造，消除了電站安全隱患，保證了電站正常安全運行，為東北地區(qū)、乃至國內(nèi)其他老電站增效擴容改造設(shè)計提供了極具價值的參考和借鑒經(jīng)驗，為我國水利水電工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展做出突出的貢獻。

電系統(tǒng)進水口結(jié)構(gòu)混凝土表面缺陷進行修復(fù)和補強，把固定式攔污柵改造為活動式攔污柵，將進水口閘門啟閉設(shè)備由現(xiàn)狀啟閉機房內(nèi)移至屋頂?shù)雀脑煸O(shè)計，對影響發(fā)電效益的病態(tài)結(jié)構(gòu)進行維修加固和改造，消除了電站安全隱患，保證了電站正常安全運行，為東北地區(qū)、乃至國內(nèi)其他老電站增效擴容改造設(shè)計提供了極具價值的參考和借鑒經(jīng)驗，為我國水利水電工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展做出突出的貢獻。