河北省灤平縣山前水電站位于灤河中上游,屬徑流式電站,設(shè)計(jì)水頭16m,設(shè)計(jì)流量16.7m3/s,總裝機(jī)1.92mw,年發(fā)電量7gwh,電站有引水渠2km和尾水渠1km。由于所處地區(qū)為冀北燕山山區(qū),冬季氣候寒冷,在每年的12月底至次年1月初發(fā)電停機(jī)時(shí)間夜里最低氣溫在-21~-29.5℃,白天最高氣溫在-8~5℃,電站渠道交替地受到凍融破壞,使?jié){砌石表面水泥砂漿受到剝蝕,擋土墻后面凍土膨脹,使直墻墻體向渠內(nèi)側(cè)傾斜達(dá)幾十厘米,多處發(fā)生倒坍,嚴(yán)重影響了電站的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。
1渠道凍融的原因
經(jīng)過多年運(yùn)行管理實(shí)踐,筆者對凍融問題有了一定認(rèn)識(shí),分析其原因主要有以下幾方面。
1.1施工質(zhì)量差造成渠道抗凍能力降低
由于電站建設(shè)于20世紀(jì)80年代初,當(dāng)時(shí)施工隊(duì)伍專業(yè)化水平低、工人素質(zhì)差,加之管理不到位,造成工程質(zhì)量失控。渠道土基未夯實(shí)處理,渠墻兩側(cè)回填土不密實(shí),水泥砂漿標(biāo)號(hào)過低,砌筑不飽滿,各工序沒按工藝要求施工,造成砌體透水性強(qiáng),防滲防凍能力差。
1.2渠道斷面選型不合理
山前電站進(jìn)水渠和大部分污水渠都是漿砌石結(jié)構(gòu),斷面型式為矩型。矩型斷面較梯型斷面優(yōu)點(diǎn)是渠道頂寬小,占用耕地可減少22%,缺點(diǎn)是兩側(cè)渠墻由于土壓力較大,需要采用較大斷面,加大了漿砌石工程量和工程投資。經(jīng)過近年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn),矩型斷面更適合巖石基礎(chǔ),而在土基上,由于直墻后側(cè)凍土膨脹使墻體逐漸向渠內(nèi)傾斜,成為渠墻倒塌的重要原因。
1.3建筑材料選擇和使用不當(dāng)
在冬季水位變化、凍融交替部位的漿砌石或混凝土工程沒按抗凍要求進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,特別是使用抗凍抗?jié)B性能較差的火山灰水泥和礦碴水泥,其標(biāo)號(hào)低,砂子中含泥量大,水泥致使砌體凍融破壞嚴(yán)重,砂漿脫落。