官术网_书友最值得收藏!

瑪爾擋水電站導流建筑物運行安全風險研究

1唐云娟2白濤

1北京鑫恒集團2青海華鑫水電開發有限公司

摘要:瑪爾擋水電站于2013年11月底前截流成功后,因未獲國家核準而被迫暫停施工。2016年6月獲國家發改委正式核準開工建設后,又因準備工作不夠充分,未能按照調整后的總進度計劃目標來組織施工。至2017年9月末導流建筑物即將全面進入超期運行狀態,形成了本工程建設中一個較大的風險點。本文針對瑪爾擋水電站導流建筑物超期運行存在的可控或不可控風險因素,進行了深入的研究和剖析,提出了一些掌控風險的可行性建議,試圖以此規避本風險繼續發展,并供今后類似水電水利工程建設時參考。

關鍵詞:瑪爾擋水電站 導流洞 運行安全風險 評估

1 工程概況

瑪爾擋水電站是龍羊峽以上黃河干流湖口至爾多河段規劃的第九座梯級電站,位于青海果洛藏族自治州瑪沁縣拉加鎮上游約 5km 的黃河干流上,距上游規劃的寧木特水電站約 80km,距下游規劃的爾多水電站約 33km。壩址左岸為瑪沁縣,右岸為海南藏族自治州同德縣,西寧—果洛S101省道從壩址右壩肩下游通過,電站至西寧公路里程 346km,對外交通便利。

瑪爾擋水電站開發建設的主要目的是發電。樞紐建筑物由混凝土面板堆石壩、右岸三孔溢洪道、一條泄洪放空洞、地下引水發電系統、750kV匯流站等組成。壩高211m,電站安裝四臺單機容量為520MW和一臺單機容量為120MW的水輪發電機組,總裝機容量2200MW,工程等級為一等大(1)型。

導流建筑物由上、下游圍堰和左岸導流洞組成,導流洞總長1263.686m,閘門采用洞身腔式豎井布置,隧洞斷面采用圓拱直墻式,斷面尺寸為13m×16m。上、下游圍堰均采用土石圍堰。上游圍堰最大高度53m,采用混凝土防滲墻上接均質土壩的防滲方式。下游圍堰高度16m,采用混凝土防滲墻防滲。

2 導流建筑物安全運行風險

2.1 導流建筑物即將全面進入超期運行狀態

根據批準的可行性研究報告施工進度安排,本工程上、下游圍堰設計使用期限為2年,導流洞為5年半,均按四級建筑物標準設計。工程于2013年11月底前截流成功后,上、下游圍堰隨之相繼建成并投入運行,此時電站因未獲國家核準而被迫暫停施工。通過努力,電站于2016年6月獲國家核準并列入青海省重點工程。工程核準后,融資未能及時跟進,建設主力資金遲遲未落實到位,加之征地移民安置補償和前期準備工作滯后,因而又未能按照調整后的總進度計劃目標來組織施工。至2017年9月末,導流建筑物已經歷四個主汛期,上、下游圍堰均已超期運行兩年,導流洞也將于2018年末進入超期運行狀態。

2.2 導流建筑物安全運行風險評估

根據瑪爾擋水電站目前建設進展情況分析,預計2018年上半年可具備主體工程大干的基本條件。按照資源配置合理、技術可行、滿足壩體沉降要求、施工強度適中、冬季暫停施工和工期總體先進合理的原則,并綜合考慮下閘安全與成功可靠性因素,確定導流洞下閘蓄水時間安排在2022年11月中、下旬時段較為合理,由此推算導流建筑物運行時間將長達九年,上、下游圍堰將超期運行七年,導流洞需要再經歷五個主汛期,因而導流洞超期運行將長達四年之久。

分析認為:通過深化研究,進行施工組織優化,加大資源投入,充分考慮冬季施工措施,爭取全年施工,在資金到位、措施到位、管理到位、服務到位和充分改善的外部條件支持下,下閘蓄水時間提前到2021年11月中、下旬時段也是有可能的。如果作出這樣的施工總進度安排,導流建筑物運行期限可減少一年。可以預估到導流建筑物超期安全運行風險有所降低,但不會因此而得到充分釋放,反而會因施工有效工期縮短,施工強度顯著加大,壩體施工沉降期被嚴重壓縮,資源投入大幅增加,工程建設成本突破概算,甚至會造成大壩因沉降穩定而危害工程安全。做出這樣的總進度計劃決策,業主需要作出抉擇分析,權衡利弊、慎重對待。

2.2.1 上、下游圍堰超期安全運行狀況分析

2017年汛初,有關專業技術人員提出了瑪爾擋水電站導流建筑物超期運行問題,隨后進行了安全檢查。經檢查,下游圍堰并未發現安全隱患和風險點,但上游圍堰下游側邊坡較陡,圍堰頂部發生開裂,沿軸線方向出現了數條裂縫,堰體下游邊坡存在潛在的滑坡趨勢。當發生五年一遇以上標準洪水情況下,難以保證安全運行和實現安全度汛目標,評估風險等級為較大級別。為確保上游圍堰安全度汛,隨即對上游圍堰按1∶1.75的穩定邊坡修坡,對堰頂裂縫進行填筑及修復處理。同時在修筑二長巖料場至上游圍堰道路時,將開挖石渣料回填至上游圍堰背水側,并按要求形成了1∶1.75的穩定邊坡。至此上、下游圍堰安全運行風險已得到控制。同時確定此后每年汛前進行一次安全度汛檢查,對查出的風險進行辨識和評估,發現問題隨即進行消缺。鑒于此,在不出現超二十年一遇標準洪水情況下,上、下游圍堰安全運行至下閘蓄水時段仍然是有保證的。

2.2.2 導流洞超期安全運行狀況調查

(1)2017年主汛期技術人員對導流洞進口處洪峰流態進行了觀察,此處洪峰流態與模型試驗結論大致相符,未發現異常現象。

(2)導流洞出口明渠段內采用消能墩和尾部消力坎方式消能。對該段安全檢查時發現,導流洞出口明渠段樁號導1+288.686和導1+296.686處兩排消力墩有個別沖毀現象,尾部消力坎磨損嚴重,鋼筋裸露,并有局部損壞情況。

(3)目前導流洞洞身段、腔式閘門井處尚無條件和能力進行度汛安全檢查,洞身段混凝土有無磨蝕或破損現象,腔式閘門井底板、門槽、門楣是否仍處于安全運行狀態,需待汛后進一步查明情況,進行風險辨識和安全評估。

2.2.3 導流洞超期安全運行風險點辨識

(1)導流洞于2013年11月底建成之后,即于2014年9月21日發生了2190m3/s的實測平均洪峰流量,這次洪峰是瑪爾擋水電站已經歷的四個主汛期中最大的一次,這次洪峰流量略小于5年一遇標準(壩址5年一遇洪水標準為2480m3/s)。由于黃河上游河段具有洪峰頻次少、歷時長、一次洪水過程歷時長達40d左右的水文特征,這次洪水是否對導流洞內部造成影響,汛后未做調查,目前情況不明。隨著時間推移,預估在今后施工中發生較大洪水或超標準洪水的可能性顯著增加,可見導流洞安全運行風險呈遞增趨勢。

(2)根據可行性研究報告成果,該河段由于地表植被稍差,汛期降雨對地表產生沖刷,水流含沙量有所增加。天然情況下,瑪爾擋壩址多年平均懸移質輸沙量為734萬t,水庫年入庫推移質輸沙量平均為36.7萬t。鑒于黃河上游推移質具有石質堅硬的特點,對導流洞洞身段的混凝土會產生一定的沖蝕、磨蝕。由于設計采用的是四級建筑物等級標準,模型試驗表明:提出的圍堰防護方法能保證20年一遇洪水3390m3/s及以下流量時圍堰安全運行,但設計并未考慮導流洞超期運行所帶來的洞身段圍巖穩定及需要增強混凝土的抗沖耐磨性能要求這個因素,這是一個不可忽視的風險點。根據以往工程經驗研判,即使目前洞身混凝土沒有發生破壞,但隨著運行時間延長,不排除在發生大洪水或超標準洪水情況下,因導流洞洞身段鋼筋混凝土的抗沖耐磨性能不足而發生局部破壞或損毀的可能后果。

(3)推移質將對導流洞閘室段底板混凝土及門槽金屬結構造成局部磨蝕影響,腔式閘門井能否經得起懸、推移質的長期磨蝕考驗,這將關系到閘門能否順利安裝,下閘蓄水時能否取得圓滿成功。這是一個需要高度重視、認真對待的風險點。

(4)在導流洞施工期間,存在著冬季施工的情況。如果保溫防寒措施不力,混凝土性能將大打折扣,而施工中往往會被忽視,質量檢驗結果與現實情況往往不完全一致,且難以反映真實情況,混凝土是否存在質量缺陷?是否滿足設計要求?由于運行期延長,冬季施工因素造成的影響不可忽視,風險猶存。

(5)導流洞洞身段埋深達200~220m,大多為微新變質砂巖,巖層單層厚度一般30~50cm,天然狀態下(即在圍壓條件下)層間結合較好,層間斷層不多,裂隙大多短小,以Ⅱ類圍巖為主,遇較大斷層時圍巖類型降低,開挖后應力向洞周釋放,易于發生板狀開裂,因卸荷裂隙張開而產生傾倒現象時有發生。導流洞圍巖以Ⅱ類為主,統計占洞身段的63.2%,進出口段及洞身局部結構面發育帶圍巖為Ⅲ~Ⅳ類,約占洞身段的36.8%,地質條件因素對導流洞的安全運行風險評估等級為一般。

(6)導流洞進口邊坡整個岸坡段主要由三種巖性的巖體組成,頂部為第三系礫巖岸坡,不整合于下伏二長巖之上。下部由二長巖和變質砂巖組成,其中上游部分為變質砂巖,下游部分為二長巖,二者呈侵入式接觸,無明顯接觸面。坡面緩坡地段見有極少量第四系崩坡積物。導流洞進口位于變質砂巖段斜坡底部,從所處地質情況來看,地質因素不應構成導流洞運行安全風險。

(7)根據初設三期下閘蓄水方案:第一階段安排水庫水位由3088m蓄至3182m高程,相應庫容為1.92億m3。入庫流量按11月份80%保證率的月平均流量299m3/s,并扣除74m3/s的臨時生態流量,水庫水位蓄至3182m,庫水位將上升94m,右岸泄洪底孔開始過流,歷時大致為10d。下閘蓄水之后,隨著庫水位的迅速上升,山體滲水會較為嚴重,對導流洞、過壩公路、施工支洞等縱橫交錯的地下洞室群進行混凝土封堵回填、回填灌漿、帷幕灌漿等后續工程施工將產生很大困難。屆時可根據黃河實際流量情況來確定下閘時間,也可考慮將導流洞封堵時間向后推遲15d以上至11月下旬進行。

3 風險應對措施

3.1 組織管理和制度建設

建議成立以業主為主,由設計、監理、施工、監測等單位組成的風險管理領導小組,通過組織措施解決無人問津的問題,形成有專門組織機構定點進行跟蹤管理,掌握風險動態,組織風險調查、辨識、評估,制定防范和應對措施以及建立監測、預報和警示制度的格局。

(1)制定規章制度、落實責任制和安全度汛預案。提高洪水預報的準確性和及時性,確保安全度汛物資儲備需求,做到“防、搶、跑”的科學決策。

(2)貫徹“安全第一,預防為主”的方針,制定安全度汛總體管理預案,嚴格執行安全生產相關法律和行政法規,加強教育培訓和檢查工作。規范瑪爾擋水電站施工度汛風險評估的程序和方法,規避安全度汛風險,避免和減少損失,確保工程安全正常施工。

(3)從2018年起,編制年度計劃的同時編制當年安全度汛預案,組織專題會邀請專家進行風險評估,確定風險點,根據風險程度劃分等級,提出措施要求,重點跟蹤,促進本項目后續施工期的安全度汛工作有序進行。

(4)汛前、汛后實施定期檢查,做好安全檢查記錄和隱患整改記錄。必要時可根據實際需要編制相應應急預案,并定期演練。

3.2 科研措施

鑒于國家實施銀行風險管理和趨緊的貨幣政策,客觀上民企實施工程建設項目貸款融資面臨很大困難,這是目前的現實情況,短時間內也不會發生根本性改變。基于此,瑪爾擋水電站建設工期有進一步延長的風險,因而導流建筑物的安全運行風險也將隨之遞增。筆者認為有必要將瑪爾擋水電站導流建筑物安全運行風險管理列入生產性科研課題,委托設計單位結合下閘蓄水工作的細節進行專題研究,立足眼前、考慮長遠,用科研成果或科學方法來指導瑪爾擋水電站導流建筑物的安全運行和風險管理。

3.3 加強導流洞的安全監測

(1)充分利用現有洞身段埋設的安全監測儀器,繼續對導流洞進行施工運行期監測,及時分析相關數據資料,隨時掌握導流洞安全運行狀態,并為下一步下閘蓄水提供可靠基礎。

(2)建議從2017年末開始每年組織設計、監理、施工等單位,采用牽引式浮箱或船只進入導流洞內,通過目視的方法對洞身段頂拱、邊墻混凝土進行一次系統性檢查;采用水下攝影的方法對底板和水流突變部位進行一次檢查,查明閘門井處門槽、門楣、底坎鋼板磨蝕情況,查明混凝土是否存在裂縫、破損或其他異常情況,進而判斷圍巖穩定及邊墻混凝土的穩定狀況。分析導流洞洞身段流態變化情況,判斷底板及過水斷面以下邊墻是否破損和發生鋼筋裸露狀況。

3.4 近期擬采取的技術措施

(1)根據導流建筑物超期運行現狀,2017年汛初已實施上游圍堰加寬處理,在20年一遇標準設計洪水范圍內,上、下游圍堰安全運行風險較小。主要防護目標是超標準洪水,后續施工期內將根據洪水預報情況采取相應措施。

(2)對導流洞出口明渠段,擬采取如下措施:

1)在導流洞出口導1+288.686和導1+296.686斷面處布設兩排變形監測點,定期進行變形監測,并分析變形成果,必要時對消力坎進行修復。

2)出口段視左岸邊坡穩定情況而定,可考慮增加預應力錨索措施,以保證導流洞出口明渠段邊坡穩定。

3)通過對變形監測數據分析,當變形過大或變形速率過大時,人員設備及時撤離。

4 結語

瑪爾擋水電站項目建設符合國家西部大開發發展戰略,符合青海省地方社會經濟的發展需要,對促進工程所在地區社會經濟實現跨越式發展,顯著改善當地民生,促進藏、回等少數民族居住地區長治久安具有重要作用。同時有利于青海省藏區資源優勢轉化為綠色能源體系和改善青藏高原局部區域生態環境,尤其是對保護三江源地區意義十分重大,建成十數年之后,可以開發成新的旅游資源。目前瑪爾擋水電站建設過程中雖然增加了導流建筑物超期運行這個較大的風險點,但項目業主已經認識到了它的危害性,在今后的建設過程中將會以合理的管控方法予以防范和控制。

主站蜘蛛池模板: 汤阴县| 天长市| 遵义县| 米泉市| 伊金霍洛旗| 沙雅县| 峨山| 元谋县| 醴陵市| 长葛市| 陆河县| 吉水县| 岳阳县| 龙游县| 北川| 嘉祥县| 金沙县| 梓潼县| 海晏县| 祁东县| 荥阳市| 大同县| 吉安县| 山阴县| 克什克腾旗| 资中县| 平远县| 穆棱市| 金山区| 克东县| 昌黎县| 泾川县| 宜川县| 长宁区| 芦山县| 图木舒克市| 龙岩市| 焉耆| 南岸区| 察哈| 仪征市|