某工程3号机尾水支洞钢管局部变形分析及处理

陈海峰

摘   要：随着科学技术的进一步改革，各行各业的的发展进程也在不断加快，其中包括电力行业的迅猛发展，而电力行业中，最为基础的是发电工作。当前我国的部分发电依赖于水力发电。本文介绍了某工程尾水管局部变形发现、分析及处理的时程，并对相关部位的监测资料进行了分析。通过对鼓包原因的探讨，提出流道内埋管受损渗水的可能性，最后提出进一步处理措施。

关键词：尾水管  局部变形  监测  焊缝探伤

中图分类号：TU71                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（a）-0041-02

1  基本情况

某工程在对三号机组C级检修期间对三号机组过流设备设施进行检查，发现尾水肘管扩散段后尾水管平段第2、3节存在局部鼓包变形现象。

1.1 尾水管及相关区域基本情况

尾水管包括锥管段、肘管段、扩散段、平管段，尾水事故闸槽等，扩散段末端为尾支0+000.000桩号，尾水事故闸门槽为尾支0+054.630，从尾支0+000.000到尾支0+074.630均有钢管里衬，共39节，厚度均为22mm，与尾水管扩散段相连处编为第1节。在尾支0+073.000左右即尾水事故闸门处有一道帷幕灌浆。

在3号机尾水管底部埋设1根DN400机组技术供水排水管，直通尾水事故闸门后。

尾水管基本布置见图1。

1.2 鼓包发生的基本情况

压力钢管排水管由球前钢管底部引出，沿蜗壳延伸段下方向下

1.3 尾水管鼓包基本检查情况

3号机尾水管鼓包区域在平管段2、3、4节之间均有发生，共有10个鼓包，其中明显鼓包有6个，集中在2、3节之间，均在中线以下，最大鼓包直径约1200mm，高度约40～50mm，最小的直径约700mm，高度约20mm。锤击鼓包及相邻区域听不到脱空、空鼓的声音。其余管节段未发现异常现象。

2  3#尾水支洞监测项目布置

3号尾水支洞设置了2个监测断面，分别位于尾水支洞上游侧钢衬段（b3）和下游侧混凝土衬砌段（b4），尾水管鼓包区域发生在b3断面。

b3断面监测项目包括：围岩衬砌外水压力监测（渗压计）、支护锚杆应力监测（锚杆应力计）、衬砌钢板应力监测（钢板计）、衬砌混凝土应力应变（应变计和无应力计）。其中损坏的仪器有：锚杆应力计ASb3-2、钢板计PSb3-1、砼应变计Sb3-1。

3  监测成果及初步分析

从3#尾水支洞监测数据初步分析，可以得出：

（1）渗压计Pb3-1测值从2015年2月以来呈持续性增长，变幅约0.025MPa，表现为随温度小幅度变化，变幅较小;渗压计Pb3-2测值从2015年2月以来呈持续性减少，变幅约0.01MPa，9月初尾水管放空后，由于内水压力卸载为零，在外水压力的作用下，渗压有小幅增加。

（2）锚杆应力计主要受温度和水压力的影响，但受温度影响更为明显，变化规律表现为与温度负相关，9月初至9月底，在内水压力卸载后外水压力的作用下，该部位锚杆应力计均表现为受拉，增加的拉应力在1.5～2.5MPa之间。

（3）钢板计主要受温度和水压力的影响，但受温度影响更为明显，变化规律表现为与温度正相关，9月初至9月底，在内水压力卸载后外水压力的作用下，该部位钢板计均表现为受压，增加的压应力约为4MPa。

（4）无应力计测值变化主要受温度影响，变化规律表现为与温度正相关，水压力对混凝土自身体积变形影响不大。

通过对上述监测成果的初步分析，可以认为，目前上述监测部位围岩、砼处于相对稳定状态，岩体渗漏情况无异常。引起3号机尾水管鼓包的外水水压来源不是岩体渗水（包括帷幕灌浆破裂、F28断层渗水和F27断层渗水），也不是由于内水外渗排空后造成反压形成。

4  鼓包原因分析

经讨论分析，认为鼓包为本次检修尾水流道排空后形成，引发鼓包直接原因为外水压力，外水水压来源有3个方面：

（1）岩体渗水（包括帷幕灌浆破裂、F28断层渗水和F27断层渗水）;

（2）内水外渗，排空后造成反压;

（3）流道内埋管受损渗水。

通过监测资料的分析及进一步分析排查，基本排除前两种原因。若岸体渗水，则在主变室，尾闸室会有明显渗水现象，且尾水管其他管段均会有反应，但目前没有此现象。若内水外渗，则流道排空后会由原路反渗至流道内，且应有明显渗漏点，且锤击鼓包及相邻区域应听到脱空、空鼓的声音。

流道内埋管受损渗水可能性分析：在尾水管底部埋有1根DN400机组技术供水排水管，直通尾水事故闸门后，与下水库相连，内部水压约0.7MPa，若该管在第2、3节尾水管下部区域局部焊缝等薄弱部位受损渗水，则该水压无处释放，流道充满水时，内外压平衡，不会造成钢管变形，流道排空后，则外压全部作用在钢管上，造成向内鼓包。

5  进一步措施

为进一步排查原因、评估风险，应采取的主要措施是对相关区域焊缝做探伤检查。根据探伤结论再做出进一步应对评估和措施：

（1）若焊缝未受损，则可排除内水外渗的可能性，尽量少安排三号机组运行，运维人员须加强对机组稳定性进行监视，加大对三号机的尾闸井、主变洞、母线洞等区域及排水廊道的巡检频次，密切关注上述部位的渗漏情况。

（2）若焊缝已受损，如果将机组恢复备用运行，可能会存在内水外渗情况，会存在较大的安全风险，需马上对其进行处理。

（3）下一步处理方案：将2号流道检修闸门下落，判断机组技术供水排水管是否破裂渗水，同时在鼓包处钻孔泄压（至少两处，一处灌浆，一处观测），并对鼓包处进行处理（三种方式：第一种方式，各鼓包处钻孔泄压，焊接千斤顶支撑支架，用千斤顶使鼓包复原位;第二种方式，将各鼓包处切除，并对混凝土层视受损情况进行处理，重新加工钢管内衬焊接补全;第三方式，对受損段钢管整体切除，重新加工制作钢管焊接补全，但此种方式由于受进人孔尺寸限制，钢管无法运抵现场，基本可排除），并灌浆加固，届时，四号机组需陪停。

参考文献

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