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文章编号:055929342(2002)0420046203水电厂蜗壳裂缝分析与治理刘国华,王振宇,钱镜林(浙江大学,浙江杭州 310027)关键词:蜗壳;裂缝;温度应力;有限单元法;抗裂强度摘 要:结合某水电厂1号机组的蜗壳裂缝情况,深入地研究了水工混凝土建筑物的裂缝危害性评估与治理方法。
采用有限元方法计算了蜗壳典型断面的温度场和应力场,对蜗壳的抗裂能力进行了验算,分析蜗壳裂缝的成因和裂缝的稳定性,提出了裂缝治理方案。
通过工程实践,证明裂缝分析合理,治理效果良好。
中图分类号:T V315;TK7301312 文献标识码:B水工混凝土建筑物的裂缝是比较常见的病害,它一直困扰着水工工程师。
国家在“七五”攻关项目中就列入了“高混凝土坝的裂缝及其防治”研究课题,取得了不少成果,但问题并未彻底解决,而且大多数研究主要着眼于设计与施工中的混凝土坝,对于运行期的中小型水利枢纽工程如何防止出现裂缝,有了裂缝如何控制和治理,如何评估裂缝对建筑物的危害等方面仍存在不少问题。
笔者结合某水电厂1号机组的蜗壳裂缝情况进行了研究。
主要分析了1号机组蜗壳裂缝的成因和裂缝的稳定性,提出了裂缝治理方案,并重点探讨了裂缝治理后,蜗壳在外力和温度荷载作用下的应力状况,对经裂缝治理后的蜗壳抗裂能力作出了评价。
1 工程概况某水电站是一座以发电为主,兼顾通航的大型水利枢纽工程。
电站地处气候温和地带,年平均温度为19130℃,月平均气温9℃以上。
水库总库容1154×108m3,设计正常高水位88m,电站总装机容量300MW。
枢纽由河床式电站、溢流坝、船闸及左右岸重力坝段等组成。
水轮机型号为ZZF012 LH2800,最大工作水头24m,水轮机与容量为75MW的伞式发电机直接连接。
机组蜗壳采用“T”形结构,蜗壳平面包角为180°,进口断面面积F=7615m2,进口处平均流速V cp= 31431m/s,流速系数α=0182,蜗壳混凝土强度按照能够承受30m水柱设计。
某水电站坝体裂缝原因分析及工程处理该电站蓄水运行后发现坝体局部出现裂缝并漏水严重，通过分析裂缝产生的原因，采取骑马缝孔，并选用改进型聚氨酯浆液作为灌浆材料，经压水试验和实际运行观察表明，该方法效果良好，可在类似工程裂缝漏水处里中推广。
标签：大坝裂缝漏水原因分析化学灌浆施工方法1工程概况该电站地处沅水一级支流洞庭溪下游湖南沅陵县境内，于2008年建成投产。
大坝为细骨料混凝土砌石双曲拱坝，最大坝高75m，设计正常蓄水位176.5m，库容5316万m3，引水发电隧洞和电站厂房位于左岸，电站装机16MW，是一座以发电为主，兼有防洪、养殖等综合效益的中型水利水电工程。
坝址区呈单斜构造，属横向河谷，岩层走向一般60°～70°，倾向下游偏右岸，倾角39°～45°。
出露地层单一，为板溪群五强溪组上部（Ptbnw2）中厚～厚层状砂质板岩，其弱风化状态单轴饱和抗压强度大于100Mpa。
现场调查，坝区断层少见，但节理裂隙比较发育，局部密集成带。
由于受层间错动的影响，坝区砂质板岩中存在层破碎夹泥层。
其层厚一般0.05～0.10m，由破碎岩块夹泥组成。
坝基岩体工程地质总体特征和性状表现为：岩体较完整，局部完整性差，强度较高，抗滑、抗变形性能在一定程度上受结构面控制。
2坝体裂缝及渗漏现状大坝建成蓄水至168m时，在试运行三个月后，于2009年2月巡查发现，坝体下游右侧，在148～162m高程之间，发现3条近于平行的竖向裂缝，裂缝长11～14m，裂缝宽0.5～2.0cm，且沿3条裂隙有水渗出。
2009年7月10日，当蓄水至正常蓄水位176.5m时，漏水量加大，呈射流状，实测最大渗漏量102L/min。
经过3个月时间的观察，发现大坝漏水量与季节和水位密切相关，即在高温季节和高水位时，漏水量明显增大。
3裂缝成因分析3.1混凝土的内外温差混凝土硬化期间，水泥会产生大量的水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面产生拉应力；后期降温过程中，由于受到地基岩石或是老混凝土约束，又会在混凝土内部产生拉应力，气温的降低时，也会在混凝土表面产生很大的拉应力，当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，即出现裂缝。
大型水电站水轮机座环现场加工及主要问题分析处理摘要：大型水电站机组座环尺寸大、重量重，必须在现场组焊后进行现场机加工。
本文对以国内某水电站机组座环现场加工为例，对座环的现场加工设备、工艺等方面进行了介绍，并对加工中出现的问题进行了分析与总结，以此为同类机组提供必要的参考。
关键字：水轮机；座环；现场加工工艺；大型水电站。
一、概述某水电站以发电为主，兼有防洪、航运、养殖等综合效益，共装有9台单机容量为700MW的水轮发电机组。
水轮机座环由上下环板、大舌板和23个固定导叶等组成，组装后其内、外径分别为8010mm、11920mm，总重量为243.5吨。
上下环板材料采用hiten 610-Z35的具有Z向性能要求的调质钢，在厂内焊接制造，经退火处理后进行粗加工，然后分4瓣运抵工地，在现场组焊为整体吊入机坑安装，再进行蜗壳挂装、焊接与砼浇筑。
为了消除座环组焊、蜗壳焊接与砼浇筑引起的座环变形，现场需通过座环精加工加以弥补，从而确定出导水机构的净空高度和导叶的端面间隙。
二、座环现场加工工艺2.1加工范围及裕量在水轮机埋设件安装完毕后，开始进行水轮机座环现场加工。
水轮机导水机构与座环的安装法兰面之间为全面接触，现场加工的方法采用整体铣销加工，主要加工部位：a.座环上环板环带及密封槽；b.座环下法兰平面及环带；c.基础环法兰环带的加工；d.座环下环板内环面。
某水电站座环现场加工的主要部位与加工裕量见图1:图1 某水电站座环现场加工部位与加工裕量示意图2.2现场加工设备与工艺座环现场加工工具采用立式专用铣床，由水轮机设备制造厂家为现场加工专门设计的，可以对座环轴向、径向不同加工面进行整体铣销加工。
该设备由提供，主要由安装基础、可调整底座、回转座、立柱、前臂、后臂、升降架、转臂升降传动系统、滑台、铣销头、支撑机构及电器控制系统等组成，组装后总重量约40吨。
安装基础与支撑机构分别与尾水锥管和机坑里衬焊接在一起，焊脚12mm，以增加稳定性。
目录1、概述 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 水轮机座环及主要部件参数 (1)2、施工依据 (1)3、施工重点及难点 (2)4、施工方法 (2)4.1一般性规定 (2)4.2座环安装 (3)4.3蜗壳安装 (4)4.4座环、蜗壳安装质量控制点 (7)5、施工组织机构及设备配置计划 (8)5.1施工组织机构 (8)5.2人员及物资配置计划 (9)6、工期计划 (10)7、危险源辨识及安全保证措施 (10)7.1座环安装现场危险点分析与预控 (10)7.2质量保证措施 (12)7.3安全保证措施 (13)7.4环境及文明施工保障措施 (13)座环及蜗壳安装施工方案1、概述1.1 工程概况冗各电站主要任务是发电，坝后式开发，正常蓄水位495m，相应库容3290万m3，为周调节水库，电站装机容量3×30MW，多年平均发电量3.357亿kW•h，保证出力21.19MW，装机利用小时数3730h，工程规模属中型，工程等别为三等。
大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高70m，枢纽主要由重力坝、坝身设闸3孔溢洪道、左岸发电引水隧洞、压力钢管、地下发电厂房及室内开关站等建筑物组成。
1.2 水轮机座环及主要部件参数2、施工依据设备的制造及安装应遵照设计图纸以及国家和行业颁发的下述标准、规程和规范。
选用的技术规范、规程和标准，应是已颁布的最新版本。
本招标文件必须遵守执行的现行技术规范主要有(不限于此)：（1）设计院提供的蓝图及工艺措施说明（2）水轮机厂家提供的图纸以及工艺措施要求（3）《水轮发电机组安装技术规范》（GB8564）（4）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》（GB11345）（5）《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923）（6）《钢熔化焊接接头射线照相和质量分级》（GB3323）（7）《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82）（8）《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程》（DL/T5358）（9）《水工金属结构焊接技术条件》（SL36）（10）《水工金属结构焊工考试规则》（SL35）（11）《机械加工通用技术条件》（Q/ZB75）（12）《装配通用技术条件》（Q/ZB76）（13）《电力建设安全工作规程》（SDJ63）（14）《电力建设施工及验收技术规范（金属焊缝射线检验篇）》（SDJ60）（15）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB 50236）（16）《碳钢焊条》（GB/T5117）（17）《低合金钢焊条》（GB/T5118）3、施工重点及难点座环是立式混流式机组的安装基准件，尺寸大、重量重，而且安装精度要求高，应充分重视它的安装工作。
混流式机组转轮裂纹原因分析及解决办法摘要：转轮是水电厂混流式水轮机设备的核心部件，作为能量转换站，其性能对混流式水轮机的性能有着决定性的影响。
由于各方面的原因，混流式水轮机转轮通常会出现不同程度的破坏，从而对混流式水轮机的运行及水电厂的生产造成严重的影响。
相关人员应不定期地对混流式水轮机机组进行检查，及时发现混流式水轮机转轮存在的问题，并积极采取维修措施。
在进行焊接补焊时，应严格按照操作规范，采取正确的焊接工艺进行，从而提高焊接质量，确保混流式水轮机的正常、安全运行。
关键词：混流式水轮机；裂纹原因；措施随着我国经济的不断发展，资源消耗的速度也在不断的加快，水电站的发展越来越普及，成为了社会主义建设中不可或缺的重要组成。
转轮是抽水蓄能电站混流式水轮机中的核心部件，在实际的运行过程中，由于机组发电和抽水工况频繁正转和反转，运行工况复杂，混流式水轮机转轮作为混流式水轮机重要受力结构部件，该区域在机组运行中容易发生裂纹，近些年混流式水轮机转轮出现多起裂纹问题，使机组被迫停役。
转轮裂纹的出现，不仅为机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，为抽蓄电站的正常经营带来了经济损失和社会损失，所以要想确保水电站安全稳定运行，必须通过无损检测技术对混流式水轮机转轮定期探伤，及时发现并有效处理转轮裂纹问题。
采取有效的预防控制措施，确保机组运行安全性和稳定性。
一、概述转轮是各种类型水轮机正常运行不可缺少的核心部件，其主要功能就是将水能转换为机械能。
而且转轮也在一定程度上直接决定着水轮机的过流能力强弱、水力效率高低、运转工况的稳定与否以及汽蚀性能是否良好的关键因素。
在实际操作中，转轮的各个部分设计和制造必须要充分满足水力设计的型线要求，必须要具有高强度且具备较强的抗汽蚀的能力以及耐磨损的性能。
根据水轮机转轮所转换水流能量的形式不同，可以将水轮机分为反击式和冲击式水轮机两大类。
将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。
拉西瓦水电站尾水隧洞岩爆的特征与预防措施孟庆亮杨宏正崔颖林1 前言岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
轻微的岩爆仅剥落岩片，造成片帮但无弹射现象。
强烈的岩爆常常会带来灾难性的后果，造成人员伤亡或施工设备损坏。
岩爆一般持续几天有时甚至数月。
岩爆产生的条件：①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；②围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小；③隧洞埋深较大（一般埋藏深度多大于200m）且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；④地下水较少，岩体干燥；⑤开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。
2 拉西瓦地质状况拉西瓦水电站引水发电系统洞室群地处峡谷，山高坡陡。
右岸岸坡河床至正常蓄水位2425m，坡度为65～70°，2425～2600m高程间30～45°，2600m以上60～65°。
拉西瓦地下洞室群位于右岸地下，岩性为花岗岩，该花岗岩体为中粗粒结构，呈灰～灰白色，块状结构，矿物成分以长石、石英、黑云母为主，岩石强度高，岩体致密坚硬，总体以II类围岩为主，局部为III、IV类。
根据厂房区实测资料最大地应力σ1为14.6～29.7MPa，平均21.63MPa，最小主应力σ3为3.7～13.1MPa，平均9.20MPa，岩体饱和抗压强度平均值σc为110MPa,饱和抗拉强度平均值σt 为6.7 MPa，经过分析预测，拉西瓦地下洞群开挖时均有可能发生岩爆，但其程度以轻微为主，局部可能达中等程度，且岩爆多表现为片状剥落、片帮等方式。
特别是我局承建的拉西瓦水电站尾水系统工程，隧洞位于右岸地下，距地表垂直距离390～550m左右。
