廣州抽水蓄能電站A廠尾閘室排水孔異常分析及處理

宋春華

(廣東省水利電力勘測設計研究院，廣東 廣州 510635)

1 工程概況

廣州抽水蓄能電站位于廣東省從化市境內，距廣州直線距離約90 km，是配合大亞灣核電站安全運行和解決華南電網填谷調峰的一座大型抽水蓄能電站。電站安裝8臺300 MW可逆式抽水發電機組，總裝機容量為2 400 MW，為日調節純抽水蓄能電站，發電調節庫容為1 400萬m3，事故備用庫容為300萬m3。

電站樞紐主要建筑物由上庫鋼筋混凝土面板堆石壩、下庫碾壓混凝土重力壩、引水系統、地下廠房系統、尾水系統等組成，為Ⅰ等大(1)型工程，上水庫、高壓輸水系統、地下發電廠房洞室群、地面開關站和下水庫等部位的主要建筑物為1級建筑物，上、下庫大壩均按1 000年重現期洪水設計，10 000年重現期洪水校核。地震基本烈度為Ⅵ度[1]。

2 研究背景

廣蓄A廠廠房運行20多a，地下排水系統排水孔積垢堵塞，排水不暢，廠房出現積水及滲水，嚴重影響廠容廠貌，對滲水及積水處設備有嚴重的潛在威脅，應及時處理；且A廠尾閘室上游側(靠地下廠房側)排水孔壓力偏高，為了電廠運行安全，應分析原因并采取措施，恢復排水孔排水降壓功能。

3 地下廠房廠區排水系統設計

3.1 廠房區域排水系統布置

廣蓄A廠主廠房、主變洞和尾閘室3個洞室平行布置，尾閘室平行布置在主變洞的下游側。廠房排水廊道設兩層，每層環繞主副廠房和主變洞呈矩形閉合，廊道部分地段布設間距3 m孔徑50 mm的排水孔，形成包圍廠房和主變洞的排水帷幕(見圖1所示)。

圖1 廠房排水系統布置示意

3.2 尾水鋼支管加固處理措施

尾水系統于1993年12月第1次充水，穩壓及放水過程中，4條尾水鋼支管方變圓漸變段出現鼓包，尾閘室底板砼因施工質量缺陷產生大量滲水等異常現象。經分析事故原因主要有下述兩方面：

1) 尾水鋼支管漸變段沒有設置加勁環，抗外壓能力達不到設計要求。

2) 尾閘回填砼施工質量有嚴重問題，致使外水透過尾閘砼，直接作用在鋼支管漸變段上。

采取的處理措施如下：① 對失穩的鋼支管漸變段，采用割除鼓包，補上鋼板；管內壁貼環向加勁板補強加固；② 用深入圍巖的錨桿將環向加勁板及補上的鋼板連成一個受力整體；③ 考慮混凝土已經施工完成，無法在外部布置排水系統，選擇在鋼管內壁開孔作為排水孔，并沿每根鋼管的內側布置排水管，將鋼管的外水集中引至尾閘室內(以下簡稱內排水孔)；④ 沿尾水閘上、下游側打兩排深至尾水鋼支管外緣的排水孔(以下簡稱外排水孔)。

4 排水系統現狀

4.1 下層排水廊道排水孔

下層排水廊道向尾水支管上方打的排水孔幕(見圖1)，排水孔的水位均比較接近，約在220 m附近，且均未超過下層排水廊道的底板高程。

4.2 尾閘室排水孔

從現場看，尾閘室幾乎說有外排水孔全部被白色的鈣質堵住，沒有出水現象。

由于1993年尾水鋼支管外壓失穩進行加固處理的內排水孔壓力值均較大，打開閘閥，出水流量很大，且壓力值超過了鋼支管的抗外壓設計極限值，水位高程達到了250～280 m。具體內排水孔壓力觀測資料見表1。

表1 尾閘室內排水孔壓力統計 MPa

5 尾閘室排水孔異常分析

從4.1節下層排水廊道向尾水支管上方打的排水孔觀測資料來看，排水孔的水位均比較接近，約在220 m附近。尾水鋼支管設計中心高程約在200 m，說明尾水支管區域的外水壓力在20 m左右，與鋼管的設計外水壓力相同。尾閘室設置的外排水孔幾乎被堵塞，而尾閘室設置的內排水孔水位高程達到了250～280 m，鋼支管外水壓力為0.5～0.8 MPa，超過了鋼支管的抗外壓能力。3組排水孔處在同一區域，水位不可能相差很大，說明所測的水位是不同的。

根據現場查勘，靠近該區域的廠房下游邊墻沒有大面積的滲水，且尾水鋼支管均未發現外壓失穩現象，說明尾水支管區域的外水壓力在鋼支管的設計外水壓力范圍以內，可以判斷下層排水廊道向尾水支管上方打的排水孔觀測資料是合理的，尾閘室內排水孔所測水位是有問題的。

電站下水庫的死水位是275.0 m，正常蓄水位為283 m，尾水支管的中心高程約為200 m，水位高差在75～83 m之間，即最大壓力差約0.83 MPa，與內排水管引出管所測的壓力比較吻合。根據電廠運行人員反應，每次水道放空檢修時，內排水孔的壓力和水量下降較快，等尾水支管放空，管內也沒有水流出；每次水道充水時，內排水孔的壓力和水量上升較快；總之內排水管水位與尾水支管內水位幾乎同步。從3.2節可知，尾閘室內排水孔是沿鋼支管內側引出，至尾閘室再從混凝土引出。經電廠放空檢查發現，在尾閘室漸變段的加固構件出現焊縫脫漏涌水的情況。這說明在鋼支管內加固構件運行20多a，很多焊縫質量出現問題，形成漏水的通道。從加固設計方案、運行觀測資料及現場查看結果，可以得出內排水孔與鋼支管內水已經連通的結論，故內排水孔所測壓力為鋼支管的內水壓力，而不是外水壓力。至于尾閘室外排水孔被堵，是因為此處排水孔孔口高程與外水位高程相差不大，流量和流速很小，長期運行，被混凝土析出的鈣質堵住，沒有水流出。

6 結論及處理措施

6.1 結論

1) 尾水鋼支管的內排水管產生壓力異常的主要原因是鋼支管內加固構件運行20多a，很多焊縫質量出現問題，內排水孔與鋼支管內水已經連通，不影響尾水鋼支管的安全穩定運行。

2) 增加設置的排水措施是降低尾水鋼支管外水壓力的唯一有效措施，是很必要的，不能封堵；否則，可能存在放空檢修時鋼管外壓失穩(第1次充水也出現了這種情況)，影響電站的正常運行。

6.2 處理措施

1) 在機組檢修或水道放空期間，對鋼支管內側所有加固構件的焊縫進行探傷，并對不合格的部位按照規范要求重新焊接并檢驗合格。

2) 現階段盡快對所有外排水孔進行疏通處理，確保排水孔暢通。在現有排水孔不能封堵的前提下，可對排水孔深入混凝土的孔段，采用無砂混凝土局部封堵的方案，實現既保證排水通暢，又減小析出物的目的[2]。

7 結語

電站建成投產后，為保證電站安全，運行過程中出現的任何異常現象，都不應該忽視，均應仔細分析其原因，并采取相應的處理措施。