针对南伟水电站设计点评及缺陷处理

'技术改造@ABCCDEFGHIH?)G!"#$!"#$，%"&’(!"#)*+南伟水电站设计点评及缺陷处理林旭新，周丽娜（水利部农村电气化研究所，浙江杭州’#""#!）摘要：南伟水电站是#座利用已建水库开发的坝后式小水电站，开发条件很好，但由于设计单位没选好，且设计方案没有得到审批就开工，施工也不规范，所有问题在设备安装和充水调试时都暴露出来，业主为此付出巨大代价。通过分析对相关缺陷进行了重新设计和处理，取得很好的效果。关键词：小水电站；设计；枢纽布置；缺陷处理南开河水电开发有限公司（即目前的业主，简称南!工程概况开河公司）续建。南开河公司接手南伟水电站后，南伟水电站位于海南省白沙县南开乡境内的南又委托湖南某设计院对本项目重新设计，并于渡江上游段，即南开河的中游，坝址位于南开河与!""&年#"月重新编制《海南省白沙县南伟水电站其支流南美河汇合口下游#7:;+处，厂房位于拦河工程初步设计报告》，将装机容量扩大到$="";?，坝左岸下游’""+的河边，距白沙县县城约#<;+。并以此方案继续施工，同时补报方案变更的报批手南伟水库建于!"世纪("年代，水库以灌溉为续。在对设计院的初设报告进行审查时，审查会的主，担负着#!"""亩农田的自流灌溉。坝址集水面专家就对设计提出质疑，最令专家诟病的是承压箱积$"’7((;+!，多年平均年入库水量’7=<亿+’，水的结构过于单薄，并预言一旦通水将爆裂，所以该库正常蓄水位（!!&7:+）以下库容’:"万+’，发电调初设报告没有通过审查。由于土建工程已接近完节库容$=7:万+’，调节性能为日调节。由于水库工，业主只能将信将疑继续施工，直至机电设备和实际灌溉面积只有=<""亩，灌溉用水量只有=""金属结构安装完毕。!"#!年上半年在充水试验时，万+’左右，&=>的水量没有得到有效利用，每年在静水头只有#:+（比设计工况低(+）时，承压箱有大量的水从溢洪道白白流掉，大坝上下游落差顶板连同水轮机层上游边墙被整体抬起，水从裂缝!"+以上，浪费了宝贵的水能资源。由于主要的枢喷出并淹没水轮机层。!"#!年&月，台风“纳沙”纽建筑物（水库）已建成并得到除险加固，因此南来袭，随着下游水位的升高，河水从厂区防洪墙基伟水电站工程建设投资少，对环境的影响小，不占础渗出，造成厂房被淹，台风过后又花巨资重建了用耕地和无移民搬迁，开发利用条件好，具有较高厂区防洪墙。为了处理承压箱的漏水问题，业主咨的开发价值。询了几家设计院的专家，经过计算，认为结构没问南伟水电站于!""<年##月立项，原由白沙远题，并在专家指导下，对裂缝进行了化学灌浆。承祥工程有限公司开发，广东省茂名市水利水电勘测压箱的裂缝经过修补后，!"#’年=月进行第二次设计院承担初步设计。原设计装机容量&(";?，并充水试验，在静水头#<+时，承压箱顶板再次被抬于!""=年动工，后由于资金问题，项目转由白沙起，漏水比第一次更严重。!"#’年##月，笔者所在单位承担了承压箱加固处理的设计工作。收稿日期：!"#$%"&%"’作者简介：林旭新（#&(!%），男，教授级高级工程师，主"电站设计方案要从事中小水电站的规划设计、中小河流水能开发规划、技术咨询、工程评估等工作。!7#装机容量和发电量)*+,-.：//.-012345267839南伟水电站采用’台单机容量#("";?的立式·:"· 小水电!"$(年第*期（总第$1"期）技术改造轴流机组，最大运行水头!"#$%&，最小运行水头为钢筋混凝土框架结构，长$1#""&，宽(#%&，分上$’#(%&，水轮机额定水头$)#"&，额定流量下!层。$"#*&%+,，多年平均年发电量)$$#-!万./·0，装机升压站采用户外中型布置，布置在进厂公路左年利用小时$1))0。侧，即厂房的右后侧，长!"&，宽$"&，地面高程!#!枢纽总布置!!’#-"&，布置!台主变。南伟水电站为坝后式开发，工程枢纽由拦河厂区沿河边（大门口）还布置有高*&的防洪墙。坝、输水隧洞、承压箱、厂房和升压站组成。拦河!设计点评坝为已建，有压输水隧洞位于左岸，进水口在左坝肩上游)-&处，出口位于大坝下游%""&处的岸%#$装机规模及年发电量边，隧洞总长%")&，出口接承压箱和发电厂房。南伟水电站装机容量为(1""./，年发电量!#%主要建筑物)$$#-!万./·0，装机年利用小时$1))0，与当地目（$）水库大坝前平均约%"""0的利用小时相比，装机容量明显偏南伟水库大坝于*"年代建成，为砌石重力坝，大。鉴于水库具有日调节作用，南伟水电站合理的最大坝高!(#"!&，坝顶高程!%)#$"&，坝顶宽装机容量为!-""3%!""./，如选用!台机组，可%#"&，坝顶长$%)#*&；溢流堰堰顶高程!!)#-&，堰获得较大的经济效益。扣除灌溉水量后，如水量全顶长1"&，采用挑流消能方式；非溢流坝坝顶高程部利用，可发电$*""万./·0，按计算的年发电量!%)#$&。灌溉放水涵布置在左非溢流坝段，放水涵)$$#-!万./·0分析，发电水量利用率不足-’5，后接灌溉明渠。明显偏小。如果灌溉制度执行得好，实际发电量比（!）输水隧洞计算值可能增加$"5以上。发电输水隧洞进水口为岸边式，进口底板高程%#!枢纽总布置为!!%#""&，进口闸门为平板钢闸门，孔口尺寸为枢纽总布置的问题主要是隧洞出口到混凝土蜗(#"&2(#"&。壳进口之间采用承压箱过渡，由此带来!个问题：输水隧洞长%")&，开挖断面为-#-&2-#-&的一是隧洞出口布置了承压箱，将主厂房推向主河城门断面，出口底板高程为!"1#""&。隧洞中间段道，挤占了河道的行洪断面，造成上游洪水位壅不衬砌，进出口段采用厚"#-&的钢筋混凝土衬砌。高。二是机组进口工作闸门难布置，如采用常规快隧洞出口与承压箱连接，承压箱的作用是将水均匀速闸门，其启闭机操作平台要高出主厂房屋面。设地分配给%台机组。承压箱长$1&，宽$$3(#%&，计采用了铸铁闸门，采用螺杆式启闭机，闸门井采高%#*&，为钢筋混凝土箱形结构，壁厚"#-&，底板用承压结构，启闭机拉杆设止水，造成闸门没有快高程为!"1#""&。每台水轮机蜗壳进口设有$扇铸速关闭保护作用，且闸门检修困难。铁闸门，闸门孔口尺寸(#%&2(#!!&，采用螺杆式南伟水电站的开发条件很好，输水系统如采用启闭机启闭，尾水管出口也各设$扇尾水钢闸门，隧洞6压力前池6钢筋混凝土箱涵的布置方式，投孔口尺寸(#(&2!#*&，采用螺杆式启闭机启闭。资会更低，运行管理更方便。（%）发电厂房及升压站%#%承压箱和蜗壳进口设计发电厂房位于左岸大坝下游%""&处的河边滩承压箱实际上就是将常规的压力前池底板高程地，为钢筋混凝土框架结构，主厂房长!*&，宽降到蜗壳进口底板高程，然后用钢筋混凝土盖板将)#*&，厂内装有%台轴流立式水轮发电机组。发电压力前池盖住，形成有压的箱形结构。承压箱长机层地面高程!$-#’’&，水轮机层地面高程$1&，宽$$3(#%&，高%#*&，壁厚"#-&。边墙和顶!$$#%!&。安装场布置在主厂房右侧，与发电机层板双层钢筋，受力筋为直径$*&&的螺纹钢筋，间地面同高，与进厂公路连接。厂内设有$*4电动桥距"#!-&，分布筋直径1&&，间距"#!-&。蜗壳进口式起重机$台。顶板厚度也只有"#-&，跨度有(#%-&，顶板和中墩副厂房位于主厂房上游侧，即承压箱的顶部，双层钢筋，受力筋为直径$*&&的螺纹钢筋，间距·-$· 技术改造789::;<=>?@?3A>#!.*!"#$，%"&’(!"#)*+!"#$%，分布筋直径&%%，间距!"#$%。采用1#$商品混凝土，施工时业主提高到1’!。经计算，’台机组同时甩负荷，调速器关闭时为了确保新老混凝土的结合和整体性，受力钢间()，蜗壳进口处水击压力上升*&+，承压箱顶板筋需要锚入原混凝土结构中（采用砂浆锚筋或树脂承受水压力为#&,-%#，顶板在水流方向.%宽度将锚筋），接触面要凿毛和冲洗。由于施工受原建筑承受#.!,的水压力，扣除顶板结构自重，有./$,向物影响较大，要合理安排施工工序和混凝土入仓方上的水压力需要边墙拉住。边墙的受力是大偏心受式。对于不易振捣的部位，建议采用免振捣混凝土。拉，如仅按轴心受拉计算，./$,水压力就需要’#由于业主对加固处理工作高度重视，还委托监根直径.0%%的螺纹钢筋，按大偏心受拉计算钢筋理进行施工管理，业主管理人员的管理也很到位，还要多。而实际上边墙每米只有&根直径.0%%的施工单位在关键部位的处理也很到位。#!.*年*螺纹钢筋，而且只锚入基础!"#%（底板浇筑后，月#!日开始充水试验，承压箱和蜗壳进口没有出钻孔深!"#%，插上受力筋）；所以在充水试验时，现漏水和明显变形，刚充水时在门槽顶部出现有一承压箱顶板连同水轮机层上游边墙被整体抬起，边处渗水点，但#天后自行消失。0月份的甩负荷试墙在顶板下方.%处形成贯穿性水平裂缝，顶板在验表明，甩满负荷时蜗壳进口压力和转速上升值均跨中处也出现裂缝，上部的副厂房墙体多处开裂。在正常范围，承压箱和蜗壳进口没有出现异常情同样，蜗壳进口顶板和中墩的强度也严重不足。况，加固处理取得完美成功。’"*主厂房设计主厂房布置图上没有将调速器、机旁屏布置上"结语去，只能由安装单位见缝插针。历尽坎坷，南伟水电站虽然投产了，但业主为’"$厂区防洪墙设计此付出了本不应付出的代价，电站总投资超过厂区布置了高出地面0%以上的浆砌石防洪墙，*!!!万元，虽然单位千瓦投资约&*!!元-23，但其基础为河滩的砂卵石层，起不到防洪作用。单位电能投资高达*"*元-23·4，上网电价只有’"0机电设计!"’.元-23·4，效益很差，而且运行管理不方便。没有油、气、水系统的设计，没有电气一次和如果一开始就找有经验的设计单位设计，即使二次图纸设计，这些工作都是由相关设备厂家和安按相同的装机容量，电站总投资只需.(!!万元装单位现场完成。（按#!..年物价水平），单位电能投资."/&元!缺陷处理-23·4，投产后&5即可收回投资。如果装机容量为#6.0!!23，则总投资只要.*!!万元，年发电量约机电设计的缺陷均由相关设备厂家和安装单位&(!万23·4，单位电能投资."0.元-23·4，效益将在现场处理，问题都已解决，需要处理的主要是承更好。有经验的设计人员还能弥补业主和施工单位压箱和蜗壳进口的结构缺陷。经验的不足，从建设管理、施工方法、施工质量上承压箱加固处理的基本思路是在承压箱内部加提出建议，确保项目建设的顺利进行。隔墙，减小箱涵的跨度，同时将原边墙和顶板加!厚，并按计算配筋。蜗壳进口加固处理的基本思路是增加原边墙和顶板的厚度，并按计算配筋。责任编辑吴昊承压箱内的隔墙是从原蜗壳进口隔墩延长而成，将承压箱分隔成’孔，隔墩分流顶点的布置应满足流量均分的原则，隔墩形态为流线型，分流点处为直径!"$%的半圆，过渡到原隔墩的厚."(%。承压箱边墙内侧加厚!"’%，左侧边墙外侧也加厚!"’%；承压箱顶板上下各加厚!"’%。蜗壳进口段两侧各加厚!".%，顶板上下各加厚!"#%；水轮机层上游侧排架柱间的边墙整体拆除后重新浇筑。设计·$#·'