关键词:泄流底孔;破坏机理;修复处理;三门峡水利枢纽
摘要:黄河三门峡水利枢纽建成后。由于库区及上游河道泥沙严重淤积,被迫对工程进行改建。经过工程改建和调度运行的调整,基本解决了泥沙淤积问题,并发挥了较大的经济社会效益。但高含沙水流使泄洪建筑物造成严重损坏。通过 水工模型试验,材料抗磨蚀试验和现场修补试验,对泄洪底孔的磨蚀破坏机理和修复措施 进行了研究。
1 工程概况
三门峡水利枢纽位于黄河中游,是以防洪为主的大型水利枢纽工程。工程于1960年大坝基本建成,并开始蓄水。蓄水后库内及水库上游渭河河道出现了严重的泥沙淤积。从1964年起被迫对工程进行改建。第一次改建将4条电站引水钢管改为泄流排沙钢管,并在左岸岩体中新修建2条直径11 m的泄流排沙隧洞;第二次改建打开了已封堵的1~8号施工导流底孔,并安装5台单机容量为5万kW的水轮发电机组。经过两次对工程的改建和水库采用“蓄清排浑”的运行方式,基本实现了水库在年内冲淤平衡,解决了库区及渭河的淤积问题,并且在防洪、防凌、灌溉、发电、供水等综合利用方面发挥了较大的社会经济效益。但是黄河泥沙问题相当复杂,高含沙水流对水轮发电机组、泄流钢管、隧洞、底孔和深孔等造成严重的磨蚀破坏,以致影响泄水建筑物的正常运行和工程进一步发挥效益。因此必须对工程进行进一步改建和修复。本文仅简要介绍泄流排沙底孔(以下简称底孔)的破坏情况、破坏机理和修复处理措施。
2 底孔(单、双层孔)破坏情况
1~3号底孔为单层孔,孔口尺寸3 m×8 m,进口底板高程280.0 m,库水位315.0 m
时单孔泄量 405 m3/s。4~8号底孔在平面上与1-5号深孔重合,组成5个双层孔,深孔孔口尺寸3 m×8 m,进口底板高程300.8 m,库水位315.0 m时一个双层孔泄量658 m3/s。6~12号深孔为单层孔,库水位315.0 m时单孔泄量257 m3/s。1980年底发现底孔磨蚀后,先后对底孔的单层孔和双层孔进行了全面检查,发现下列部位有较严重的磨蚀破坏。
(1)单层孔和双层孔进口斜门槽正向不锈钢导轨在高程2825~2880 m之间的迎
水面有不连续的沟槽或缺口(斜门槽为矩形断面,宽120 cm、深55 cm),严重部位导轨磨
损呈锯齿状,有的部位导轨及基座方钢几乎磨平。
(2)单层孔和双层孔进口斜门槽水封座板在高程2810~2900 m之间破坏成锯齿状 和蜂窝状,在门槽边缘10 cm范围内及侧面角钢大部分磨穿,混凝土被淘深2~8cm。
(3)单层孔和双层孔进口门槽底坎被淘成锅底状,底孔中心部位混凝土淘深8~15cm,大部分钢板被磨损坏。
(4)单层孔和双层孔底孔进口喇叭口顶板(椭圆曲线)有一定的破坏,在高程291.0 m以下的钢板护面己被磨穿,但混凝土基本完好。<![endif]>
(5)单层孔工作门槽在高程282.0~284.0 m范围内的导轨严重损坏,有大如手指顺水流向的槽坑和缺口。
(6)双层孔工作门槽在高程282.0~288.0 m底孔段范围内的导轨均有破坏,在高程287.0~288.0 m范围内最为严重,导轨的一半已被剥蚀。在高程300.0~306.0 m深孔段门槽内导轨有沟槽状破坏,在高程300.0~302.0 m范围内较严重,导轨已成锯齿状。在串水门井段(高程288.0~300.0 m)的混凝土及不锈钢导轨未发现损坏。
(7)底孔底板严重磨损,破坏面积占4/5,粗骨料全部外露,平均磨深14 cm,并有多处冲坑,最大冲坑面积约5.6 m×2.3 m,深0.2 m,钢筋外露20余根,有的钢筋已磨掉1/3左右。
(8)底孔边墙在高程284.0 m以下有较严重磨损,混凝土粗骨料外露,最大磨损深度约7 cm。高程284.0 m以上磨损较轻,底孔顶板无明显磨损痕迹。
3 底孔破坏原因分析