白山抽水蓄能电站输水系统渗水原因分析及处理措施

1 工程概况
白山抽水蓄能电站是采用混合式开发的抽水蓄能电站，利用了已建的白山、红石水库为上、下库，电站安装2台可逆机组，单机容量150MW，总装机容量为300MW。平均每年运行2150h，年抽水量约为19.26×108m3，年平均抽水耗电量6.45×108kW/h，年平均增加发电量5.223×108kW/h，综合效率达到0.8以上。电站主要由上库进/出水口、引水洞、地下厂房及附属洞室、尾水洞和下库进/出水口等建筑物组成。输水系统的布置除受区域地质、地形条件的限制外，还受一、二期原有建筑物布置的制约，同时还要考虑爆破施工对已有建筑物的影响，以及泄洪雾化、冲刷、淤积等对下库进/出水口的影响，工程条件比较复杂。
2 地质概况
白山抽水蓄能电站布置于原白山电站的左岸山体中，山体地面高程490～510m，相对比高200～220m，地形坡度25°～35°。区内沟谷不甚发育，切割不深，地形较完整。
站址区内出露的岩性，主要为前震旦系混合岩(γm′)，山顶分布有第四系玄武岩（βQP）。混合岩致密坚硬，抗风化能力强，新鲜岩石的饱和抗压强度平均值108MPa以上。混合岩中，穿插有细粒花岗闪长岩（γδ）岩脉和微晶角闪岩（ω′）、细粒角闪斜长岩（ω）等中基性岩脉。岩脉多沿NW向和NNE向延伸，宽度一般为0.25～4.0m，其中宽度较大的为细粒角闪斜长岩脉（ω1、ω2）和细粒花岗闪长岩脉（γδ）。
3 工程布置
输水系统的布置采用引水洞为两机一洞，电站厂房为地下式厂房，尾水洞为两机二洞布置。下库进/出水口布置在二期厂房与白山水库泄洪冲坑之间的左岸山体处，上库进/出水口布置在白山大坝左坝肩上游约120m处。
4 输水系统内水外渗原因分析
电站试运行期间输水系统出现了渗水现象。经放空检查、输水系统监测数据分析及输水系统施工资料分析得出、2007年2月9日至10日召开的白山抽水蓄能电站地下厂房渗（漏）水原因分析及处理方案审查会会议纪要的结论得出：
1）渗漏是由于内水外渗造成的，输水系统存在有渗漏水通道，混凝土衬砌和围岩之间的回填灌浆和围岩固结灌浆存在缺陷，压力钢管混凝土衬砌和围岩之间的回填灌浆和围岩固结灌浆存在缺陷，压力钢管衬砌段回填灌浆和接缝灌浆存在缺陷，压力钢管段回填灌浆孔有部分封堵不严的现象，钢蜗壳和压力钢管焊缝局部有缺陷。
5 处理措施
5.1 上输水洞混凝土衬砌洞段
根据原设计， 隧洞回填灌浆 和固结灌浆的布置情况 将输水系统顶拱回填灌浆孔打开，做压水试验检查顶拱脱空情况并进行重新灌浆；针对围岩固结灌浆进行效果检查，实施补灌。上输水洞下平段隧洞及叉管段的围岩多为细粒花岗闪长岩，灰黑色，块状构造，新鲜状态，质坚性脆，节理较发育，裂隙充填密实，在 隧洞的开挖过程中，是在满库水位作用下进行的，在开挖过程中，未见有较大的渗水现象，且该段隧洞距水库仅100m左右，说明岩石的完整性好，渗透性较低，同时围岩的可渗性很弱，可灌性较差。经分析确定回填灌浆压力0.5Mpa；固结灌浆压力1.0 MPa；
5.2 压力钢管段
根据原设计 压力钢管段回填灌浆 和固结灌浆的布置情况 ，将压力钢管段顶拱回填灌浆孔打开，做压水试验来检查顶拱脱空情况，并进行重新灌浆；针 对围岩固结灌浆进行效果检查，实施补灌。回填灌浆压力0.5Mpa；固结灌浆压力1.0 MPa。压力钢管段回填灌浆孔有部分封堵不严，应重新进行封堵。并进行探伤检查。

5.3 下输水系统
下输水系统处理措施，处理 范围从尾水肘管钢衬段 末端到主变压器室下游墙并延伸10m，处理方式 利用原灌浆孔进行回填灌浆和固结灌浆，考虑到是补灌，适当提高灌浆压力，回填灌浆压力0.5Mpa；固结灌浆压力0.8 MPa；
5.4 厂房上游排水廊道
延长厂房上游侧第三层排水廊道 （下排水廊道）及排水帷幕，第三层排水廊道的平面位置与上、中两层排水廊道相对应，底板高程为250.5m。 并对下排水廊道排水孔进行加密。并 根据地质情况 适当调整排水孔的布置，使排水孔的设置更具有针对性。根据 运行期的 观测，如需要可利用下排水廊道向钢管下部及两侧打排水孔以降低外压。
5.5 压力钢管及蜗壳的处理
5.5.1 压力钢管及蜗壳的探伤检查情况
1#机压力钢管检查纵缝86条，环缝43条，其中有9条环缝存在不同程度的缺陷，共计12处，纵缝无缺陷，蜗壳检查环缝26条，大舌板纵缝2条，其中有6条环缝存在不同程度的缺陷，共计10处。2#机检查纵缝86条，环缝43条，其中4条环缝存在不同程度的缺陷，共计6处，纵缝无缺陷，蜗壳检查环缝26条，大舌板纵缝2条，其中有5条环缝存在不同程度的缺陷，共计5处。
5.5.2 焊缝缺陷分析
有缺陷的焊缝均为现场焊缝，从长度和深度上看，属于对接定位焊处清根不好而形成的不连续气孔缺陷，这样的缺陷不会造成内水外渗。缺陷的焊缝，均为环向焊缝，冲 水运行时受力较小。
5.5.3 焊缝缺陷处理原则
考虑到蜗壳及压力钢管钢板的材质属高强钢板，二次处理后容易造成钢材内部组织结构变化，此种变化会带来较大的危害，同时考虑到缺陷处理工期及施工干扰等因素，处理原则如下：
①蜗壳部分：对缺陷连续长度大于100mm的焊缝进行处理，对缺陷连续长度小于100mm的焊缝不进行处理 。
②钢管部分: 对缺陷连续长度大于60mm的焊缝进行处理，对缺陷连续长度小于60mm的焊缝不进行处理 。
6 结论
输水系统采取以上处理措施后，缺陷部位得到了有效处理。根据输水洞充水后观测情况看，现已解决了内水外渗问题，输水隧洞、压力钢管、叉管、厂房边墙、混凝土蜗壳等部位工作状态良好。目前压力钢管外渗压计显示外水压力仅为0.01MPa。工程达到了设计要求，能够满足安全运行的需要。
经第三方工程质量检测部门检测及监测仪器反馈的监测数据，输水系统混凝土强度满足设计要求， 1#、2#机蜗壳、压力钢管、回填灌浆孔的封堵焊缝经检测，满足设计要求。