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某抽水蓄能電站鋼管鼓包原因分析與處理措施

文檔作者：李沖，張戰(zhàn)午，王化龍，王健姣文檔來源：中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月05日
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西北水電·2018年·第1期55
文章編號(hào)：1006--2610(2018)01—0055—04
某抽水蓄能電站鋼管鼓包原因分析與處理措施
李沖，張戰(zhàn)午，王化龍，王健姣
(中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)沙410014)
摘要：隨著水電技術(shù)的發(fā)展，鋼管襯砌越來越多的應(yīng)用于水電站壓力管道，壓力鋼管的穩(wěn)定問題也越來越受到重
視。某抽水蓄能電站在尾水鋼管放空檢修過程中發(fā)現(xiàn)鼓包，結(jié)合設(shè)計(jì)、檢測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)查勘資料，對(duì)鼓包原因進(jìn)行了
分析并提供了相應(yīng)的處理措施，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以避免類似事故的再次發(fā)生。
關(guān)鍵詞：鋼管；鼓包；原因分析；處理措施
中圖分類號(hào)-TV743；TV732．41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10．3969／j．issn。1006—2610．2018．01．011
Causse Analysis and Treatment Measures for Penstock Swelling in A Pumped Storage Power Plant
LI Chong，ZHANG Zhanwu，WANG Hualong，WANG Jianjiao
(Zhongnan Engineering Corporation Ltd．，Changsha 410014，China)
Abstract：With development of hydropower technology，the penstock lining is increasingly applied for the penstock in hydropewer pro—
ject．The penstock stability draws attention more than before．The swelling occurrence is found on the penstock in one pmnped storage
power plant while the penstock is empties． Based on design，inspection and site investigation data，the penstock swelling is analyzed and
its treatment measures fire proposed correspondingly．Experience is summarized to avoid the similar occurrence．
Key words：penstock；swelling；cause analysis；handling measure
1 工程概述
某抽水蓄能電站總裝機(jī)容量4x300 MW，額定
水頭195 m，單機(jī)額定流量176．1 m3／s，在電網(wǎng)中承
擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及事故備用等任務(wù)。電站
樞紐工程主要由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠
房系統(tǒng)和地面中控樓、開關(guān)站等組成。尾水系統(tǒng)采
用2機(jī)1洞布置型式，其中尾水支洞長(zhǎng)128．755 m、
洞徑7．4 m，尾水管至尾水閘門門槽中心下游側(cè)20
m采用鋼板襯砌，尾水系統(tǒng)其余洞段均采用鋼筋混
凝土襯砌。
2鋼管設(shè)計(jì)參數(shù)
尾水系統(tǒng)采用4機(jī)2洞布置，其中①、②號(hào)機(jī)組
與③、④號(hào)機(jī)組分別共一個(gè)輸水單元。③號(hào)機(jī)組尾
水支洞鋼襯范圍樁號(hào)為“③尾支0+000．000 m～0+
074．630 m”，總長(zhǎng)74．63 m，共39節(jié)。鋼襯標(biāo)準(zhǔn)管
節(jié)長(zhǎng)2．0 m、內(nèi)徑7．4 m、壁厚22 mm，材質(zhì)為
收稿日期：2017—08—07
作者簡(jiǎn)介：李沖(1983一)，男，湖北省武漢市人，高級(jí)工程師，從
事水利水電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作．
16MnR，回填C20混凝土厚0．70 m。鋼襯抗外壓穩(wěn)
定采用加勁環(huán)，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)加勁環(huán)間距1．0 m，材質(zhì)為
16MnR，斷面尺寸30 mmx250 mm(厚×高)。此外，
為滿足機(jī)組技術(shù)供水要求，在③號(hào)機(jī)組尾水支洞正
底部開槽埋設(shè)1根DN400的機(jī)組技術(shù)供水排水管。
③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯段全長(zhǎng)全斷面進(jìn)行固結(jié)
灌漿，固結(jié)灌漿孔間排距3．0 m×2．0 m、孔徑50
mm，人巖5．0 m，灌漿壓力1．2 MPa。鋼襯頂部120。
范圍內(nèi)利用管壁預(yù)留固結(jié)灌漿孔進(jìn)行回填灌漿，灌
漿壓力0．4 MPa。鋼襯底部90。范圍內(nèi)進(jìn)行接觸灌
漿，灌漿壓力0．2 MPa。
3鋼管鼓包情況及現(xiàn)場(chǎng)查勘
電站4臺(tái)機(jī)組自2010年12月全部投產(chǎn)，總體
運(yùn)行情況良好。2015年9月7日q月22日，電站
組織開展了③號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修。9月22日在拆除
③號(hào)機(jī)組錐管檢修平臺(tái)，并進(jìn)人流道對(duì)③號(hào)機(jī)組尾
水支洞鋼襯段進(jìn)行例行檢查時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)在緊挨尾
水管下游側(cè)的③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯段第2、3號(hào)管
節(jié)存在鼓包現(xiàn)象。建設(shè)單位組織原設(shè)計(jì)單位與施工
單位等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了3次現(xiàn)場(chǎng)查勘。
萬方數(shù)據(jù)
56 李沖，張戰(zhàn)午，王化龍，王健姣．某抽水蓄能電站鋼管鼓包原因分析與處理措施
3．1第1次現(xiàn)場(chǎng)查勘
經(jīng)初步檢查，在緊挨尾水管下游側(cè)的③號(hào)機(jī)組
尾水支洞鋼襯段第2、3號(hào)管節(jié)共有10個(gè)鼓包，其中
較為明顯的鼓包有6個(gè)，集中在第2號(hào)管節(jié)兩加勁
環(huán)以及第2號(hào)管節(jié)末端與相鄰第3號(hào)管節(jié)首端的兩
管節(jié)加勁環(huán)(環(huán)縫附近處)之間，在斷面上均分布在
鋼管兩側(cè)腰線以下，最大鼓包直徑約1 200 mm、高
度約40～50 mm，最小鼓包直徑約700 mm、高度約
20 mm。錘擊鼓包及相鄰區(qū)域無空鼓聲音。經(jīng)擴(kuò)大
檢查范圍，其余管節(jié)段均未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，鋼管焊縫
及灌漿孔也未發(fā)現(xiàn)有明顯滲水現(xiàn)象。
3．2第2次現(xiàn)場(chǎng)查勘
本次對(duì)地下廠房系統(tǒng)的滲控廊道進(jìn)行了全面巡
視檢查，檢查結(jié)果表明，上述部位地下水不發(fā)育，除
5號(hào)滲控廊道F8斷層帶內(nèi)洞頂有較大線狀滴水外，
排水廊道其余部位絕大部分洞壁干燥，局部洞壁偶
見潮濕現(xiàn)象。各排水廊道與廠房檢查廊道排水溝側(cè)
絕大部分排水孔內(nèi)無反水現(xiàn)象，個(gè)別排水孑L甚至出
現(xiàn)無水現(xiàn)象，所有排水孔孔口安裝的地下水測(cè)壓表
指針讀數(shù)全部為零，打開排水閥均無排氣排水現(xiàn)象。
據(jù)此基本可以排除因地下水產(chǎn)生外水壓力導(dǎo)致鋼襯
鼓包的可能性。
3．3第3次現(xiàn)場(chǎng)查勘
第3次現(xiàn)場(chǎng)查勘，主要對(duì)③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼
襯鼓包發(fā)展情況、焊縫及灌漿孑L封堵情況以及④號(hào)
機(jī)組尾水支洞鋼襯段和②號(hào)機(jī)組尾水岔洞與主洞進(jìn)
行了全面檢查，同時(shí)對(duì)③號(hào)機(jī)組尾水支管底部技術(shù)
供水排水管進(jìn)行了壓水試驗(yàn)。
經(jīng)詳細(xì)檢查，在緊挨尾水管下游側(cè)的③號(hào)機(jī)組
尾水支洞鋼襯段第2號(hào)管節(jié)兩加勁環(huán)以及第2號(hào)管
節(jié)未端與相鄰3號(hào)管節(jié)始端的兩管節(jié)加勁環(huán)(環(huán)縫
附近處)之間總共發(fā)現(xiàn)23個(gè)不同程度的鋼管鼓包。
鼓包主要出現(xiàn)在第2號(hào)管節(jié)兩加勁環(huán)間，鼓包數(shù)為
16個(gè)，另外在第2號(hào)管節(jié)末端與第3號(hào)兩管節(jié)環(huán)縫
之間也有7個(gè)鼓包產(chǎn)生；最大鼓包直徑約960～
1 000 mm、高度約47～50 mm，對(duì)應(yīng)鼓包編號(hào)分別為
7號(hào)和11號(hào)，最小鼓包直徑約400—500 mm、高度
約20 mm，對(duì)應(yīng)鼓包編號(hào)為1、16、17和22號(hào)。
鼓包檢查結(jié)果還表明，自首次發(fā)現(xiàn)鼓包并經(jīng)充
水運(yùn)行約3個(gè)半月以后，③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯鼓
包規(guī)模(大小與高度)無明顯變化，但鼓包數(shù)量有所
增加(可能與檢查的方式方法有關(guān))，從鋼管管節(jié)鼓
包的發(fā)展趨勢(shì)與程度來看，底部鼓包相對(duì)較大，腰線
及洞頂較小，鋼管鼓包橫斷面上具有從底部逐漸向
腰線以及洞頂蔓延擴(kuò)展的趨勢(shì)；從壓力鋼管軸線
(發(fā)電水流方向)來看，由于受兩側(cè)加勁環(huán)的限制，
該方向上游無擴(kuò)展，沒有鼓包跡象，鼓包范圍主要限
制在第2號(hào)管節(jié)兩加勁環(huán)之間以及第2號(hào)管節(jié)與第
3號(hào)管節(jié)環(huán)縫附近處，其發(fā)展規(guī)模與程度自2號(hào)管
節(jié)向第3號(hào)管節(jié)逐漸減弱，并有向下游發(fā)展的趨勢(shì)。
鋼襯鼓包斷面分布素描圖見圖1～2．
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圖I 2號(hào)管節(jié)鋼襯鼓包斷面分布示意圖
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圖2 3號(hào)管節(jié)鋼襯鼓包斷面分布示意圖
4鋼管鼓包原因初步分析
4．1鋼管抗外壓能力復(fù)核
鋼管的抗外壓穩(wěn)定分析有解析法【】’51和有限元
法等舊。4 J，本文采用解析法進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核結(jié)果和抗
外壓穩(wěn)定驗(yàn)算成果見表1—2。地下水安全監(jiān)測(cè)及
廠房排水系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)巡視結(jié)果表明，地下廠區(qū)圍巖透
水性弱，地下水較不發(fā)育，鋼襯設(shè)計(jì)外水壓力取值合
理，符合本工程地下水位發(fā)育水平。從鋼管復(fù)核成
果來看，鋼襯具有一定的抗外壓穩(wěn)定安全裕度，鋼襯
萬方數(shù)據(jù)
西北水電·2018年·第1期57
鼓包隱患的產(chǎn)生非設(shè)計(jì)原因所致。
表1 尾水鋼管管壁厚度計(jì)算成果表
表2 尾水鋼管抗外壓穩(wěn)定計(jì)算復(fù)核成果表
itg截N 鋼管管壁綜合外設(shè)計(jì)加勁環(huán)環(huán)問管JJⅡ勁環(huán)自身
管道樁號(hào)內(nèi)徑厚度水折減外壓壁抗外壓穩(wěn)定抗外j=I；{穩(wěn)定
／7 nl ／mm ／n1In 系數(shù)／MPa 安全系數(shù)安傘系數(shù)
．!：墾莖!：塑!：竺!!塑絲!：竺!：塑：：翌：!：! !：!!．!：!
注：考慮到尾水鋼管頂部地下洞竄、排水廊道、以肢I(xiàn)、游帷姆計(jì)
外水的削弱作用，外水壓力分2段進(jìn)行計(jì)斡．，鋼毹’頂矗1 5到挑水廊遵之
間取全水火，排水廊道到地下水位線之flj】按俐7÷類圳l眥外水折iJ成系
數(shù)0．3，折算后的綜合外水折減系數(shù)約0．4
4．2地下水監(jiān)測(cè)成果分析
安全監(jiān)測(cè)資料表明，2015年三季度③號(hào)機(jī)組尾
水支洞監(jiān)測(cè)斷面外水壓力實(shí)測(cè)最大值約為0．15
MPa，發(fā)生部位為③號(hào)機(jī)組尾水支洞Pb4—1測(cè)點(diǎn)，遠(yuǎn)
小于鋼襯設(shè)計(jì)外水壓力。
PM一1測(cè)點(diǎn)外水壓力變化過程線如圖3所示。
可見電站運(yùn)行后，外水壓力趨于穩(wěn)定，目前一直維持
在較為穩(wěn)定的狀態(tài)。外水壓力與流道充水和上水庫
蓄水沒有相關(guān)性，外水壓力并沒有隨流道充水的影
響而明顯增加或減少。
4．3鋼管鼓包原因初步分析
結(jié)合監(jiān)測(cè)成果和現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，對(duì)因設(shè)計(jì)、施
工、鋼板質(zhì)量、運(yùn)行管理、管道內(nèi)水外滲、尾水系統(tǒng)地
下水位過高、以及隧洞圍巖失穩(wěn)造成③號(hào)機(jī)組尾水
支洞鋼襯鼓包的可能性一一進(jìn)行比對(duì)分析[6。11|，基
本上可排除以上各原因。
工程建設(shè)階段，為滿足機(jī)組技術(shù)供水要求，在③
機(jī)組尾水支洞正底部開槽埋設(shè)有1根DN400的機(jī)
組技術(shù)供水排水管，開槽尺寸800 mmx700 lTlm(寬x
深)，機(jī)組技術(shù)供水排水管安裝完后回填C20素混
凝±一第3次現(xiàn)場(chǎng)查勘時(shí)，利用③、④號(hào)機(jī)組放窄榆
修的機(jī)會(huì)，對(duì)③號(hào)機(jī)組尾水支洞底部DN400的技術(shù)
供水排水管進(jìn)行了壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，
鋼襯鼓包鉆孔處外水流量及壓力變化與③號(hào)機(jī)組技
術(shù)供水排水管內(nèi)壓變化有著直接的水力聯(lián)系，據(jù)此
基本可確定造成本次③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯鼓包隱
患的原因?yàn)棰厶?hào)機(jī)組技術(shù)供水排水總管在③號(hào)機(jī)組
尾水支洞鋼襯段第2、3號(hào)管節(jié)處存在破裂點(diǎn)或滲漏
點(diǎn)所導(dǎo)致。
5鋼管鼓包處理方案
鋼管鼓包事故發(fā)生后，經(jīng)過分析，確定如下處理
方案：
(1)選取若干橫斷面進(jìn)行實(shí)測(cè)，確定鋼襯鼓包
范圍，將變形區(qū)域位置和擬切割范圍進(jìn)行劃線，并進(jìn)
行切除。
(2)鑿除鋼襯鼓包洞段范圍內(nèi)底部③號(hào)機(jī)組技
術(shù)供水排水管管槽回填素混凝土，找出③號(hào)機(jī)組技
術(shù)供水排水管在③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯段第2、3號(hào)
管節(jié)處的破損點(diǎn)(滲漏點(diǎn))，并對(duì)該破損點(diǎn)進(jìn)行修
復(fù)，修復(fù)后應(yīng)對(duì)③號(hào)機(jī)組技術(shù)供水排水管的修復(fù)焊
縫進(jìn)行探傷，并對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行壓水試驗(yàn)。
(3)在2號(hào)管節(jié)底部靠近上游加勁環(huán)側(cè)加焊
050 mm排水支管，并接人③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯
底部050 mm外排水主管內(nèi)，回填C25自密實(shí)混凝
土至鋼襯底部高程以下約5 cm處。
(4)鑿除鋼襯周邊}昆凝土，范圍見圖4—5?；?
凝土徑向鑿除深3 cm，鋼板縱縫、橫縫以及灌漿孔
補(bǔ)強(qiáng)板部位局部深5 cm，環(huán)向及軸向應(yīng)超出鋼襯未
切除端至少5 cm，以便于瓦片的安裝和焊接。
(5)備換鋼襯瓦片安裝和焊接，瓦片采用
Q345R，厚度22 mm。瓦片上應(yīng)布置預(yù)留灌漿孔，備
換鋼襯瓦片分割見圖6～7。
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2013 2014 2015
圖3尾水支洞襯砌外水壓力變化過程線圖
萬方數(shù)據(jù)
58 李沖，張戰(zhàn)午，王化龍，王健姣．某抽水蓄能電站鋼管鼓包原因分析與處理措施
圖4 2號(hào)管節(jié)混凝土鑿除范圍示意圖單位：lllnl
圖5 3號(hào)管節(jié)混凝土鑿除范圍示意圖單位：nln
內(nèi)壁布置1圈套管‘131以增加鋼襯抗外壓穩(wěn)定能力，
套管材質(zhì)與鋼襯一致，厚度22 mm、寬度400 mm。
(8)除銹及防腐處理。
螽
圖7 3號(hào)管節(jié)備換瓦片示意圖
6結(jié)語
③號(hào)機(jī)組尾水支洞鋼襯鼓包對(duì)水電站的運(yùn)行存
在一定的安全隱患，但鼓包出現(xiàn)在兩道加勁環(huán)之間，
不會(huì)嚴(yán)重影響水電站的正常運(yùn)行和危及工程安全，
經(jīng)有效處理后即可消除此隱患。造成鼓包隱患的原
因?yàn)棰厶?hào)機(jī)組技術(shù)供水排水管在③號(hào)機(jī)組尾水支洞
鋼襯段第2、3號(hào)管節(jié)處存在局部破損造成滲漏所導(dǎo)
致。類似工程建設(shè)時(shí)，參建各方除鋼襯本身外，尚應(yīng)
(6)鋼襯焊接完畢后，采用鋼襯預(yù)留孔進(jìn)行回對(duì)鋼襯附屬管道予以重視，避免類似事故產(chǎn)生。
填灌漿，以填充鋼襯與混凝土之間空腔，灌漿壓力
0．2 MPa。接觸灌漿?121經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)錘擊后采用化灌進(jìn)
行，灌漿壓力0．2 MPa。
圖6 2號(hào)管節(jié)備換瓦片示意圖
參考文獻(xiàn)：
[1] 國(guó)家能源局．水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范：NB／T 35056—2015
[s]．北京：中國(guó)電力出版社，2015．
[2]梁月英，王建，鄭東健．埋藏式壓力鋼管抗外壓穩(wěn)定性分析
[J]．水電能源科學(xué)，2005(06)：33—35．
[3] 周瑋，羅瑋．山口巖水利樞紐工程壓力鋼管抗壓穩(wěn)定分析[J]．
水利科技與經(jīng)濟(jì)，2010(10)：1142—1145．
[4] 周挺，鄭林仙，陳亞君．帶加勁環(huán)埋藏式壓力鋼管的抗外壓穩(wěn)
定性分析[J]．浙江水利水電專科學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(02)：35—39．
[5]楊正勇，張祥和．高增跌水電站壓力鋼管內(nèi)外水壓力失穩(wěn)壁厚
的分析與評(píng)價(jià)[J]．大科技，2012(09)：130—131．
[6] 張孟七，李建平，王為標(biāo)，張偉．某大型水電站鋼管鼓包原因分
析及處理措施[J]．西北水力發(fā)電，2007，23(01)：74—77．
[7] 孫魯豫．廣蓄電站尾水支洞漸變段鋼襯失穩(wěn)原因分析與處理
措施[J]．水力發(fā)電，1996(10)：31—33．
[8] 曹劉光．某水電站尾水隧洞鋼管鼓包現(xiàn)象的探討[J]．西北水
電，2016(06)：35—37．
[9] 黃宏志．水電站壓力鋼管內(nèi)壁鼓包處理經(jīng)驗(yàn)淺析[J]．科協(xié)論
壇，2009(09)：19—20．
[10]童煥初．關(guān)坎電站壓力鋼管的破壞與修復(fù)[J]．大壩與安，
2012(03)：56—57．
[11]畢仁友，李明．響水水電站高壓埋管失穩(wěn)破壞一些現(xiàn)象的探
討[J]．水電技術(shù)監(jiān)督，2003(04)：47—52．
[12] 張淑嬋，傅金筑．水電站壓力鋼管與混凝土之間的接觸灌漿
[J]．西北水電，2009(01)：9—15．
[13] 陳祥東，吳建勇．金竹水電站壓力鋼管修復(fù)加固設(shè)計(jì)及水壓
試驗(yàn)[J]．浙江水利科技，2011(01)：42—44．

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