关键词：漫湾电厂，2号机组尾水肘管，原因，处理
概述：华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂位于云南省云县和景东县交界的澜沧江中游河段上，距昆明公路里程461km，是澜沧江中下游河段梯级规划推荐的两库八级开发方案中的第三个梯级电站，是澜沧江干流上开发的第一个大型工程。一期工程装有5台250MW混流式水轮发电机组，为2-6号机，水轮机型号HL231-LJ-550,机组额定转速为125r/min，飞逸转速为250r/min，机组最大水头为100m，设计水头为89m，最小水头为69.3m，机组额定出力为255.1MW，水轮机安装高程为890m。
漫湾电厂厂房尾水肘管进口高程▽882.57m，进口直径Φ7500mm，出口底板高程▽875.01m,顶板高程▽878.76m，出口处断面尺寸为17500×3750mm（宽×高），肘管总高度为7560mm，原设计采用砼肘管型式，施工中改为钢肘管型式，肘管管体由66块形状不规则的块体拼装焊接组合而成，钢板厚12mm，筋板高130mm，筋板分格尺寸950×950mm，距管体20cm设有Φ36@200×200mm钢筋网。曲面及平面钢板段设有Φ600mm砼浇筑孔及Φ20mm排气孔，砼浇筑孔和排气孔呈间隔梅花形布置。二期砼设计标号为C25，后施工期间改为C30。肘管回填灌浆分为两序三次施灌，第一灌入水泥砂浆，配比为0.5：1：1.5（水：水泥：砂），第一次灌浆结束后7天后，在原孔进行第二次灌浆，灌注0.6：1纯水泥浆，第三次灌注补浆孔，灌注0.6：1水泥浆液，灌浆材料为PO525水泥，砂为人工砂，灌浆采用孔口循环式，灌浆压力0.1Mpa。
尾水弯肘段撕裂情况
2016年11月9日，漫湾电厂按照云南省中调批准开展2号机组C级检修期间，总工期17天，11月11日，在对2号机组尾水锥管、尾水肘管过流面冲刷情况及相关设施进行例行检查时，发现尾水肘管段底部钢衬损坏并且被冲走，损毁面积约144.85㎡，混凝土局部被水流冲刷损坏，存在最大深度约为20cm深的冲坑，尾水肘管段左侧钢衬被掀起高度约为75cm，长度约为5.5m，右侧钢衬也有，原混凝土衬砌过流面局部位置磨损。损坏部位平面展开图如下：
尾水管钢衬损坏原因分析
混凝土灌浆质量不高
检修人员对里衬钢板脱落的区域进行检查，发现尾水管弯肘下斜坡段70%面积的混凝土完好，且混凝土表面光滑，该部位混凝土浇筑填充均匀；另外平直段的尾水管30%面积的混凝土表面被水流冲出深度约20cm的冲坑，该部位混凝土表面填充不够充分，导致混凝土收缩后与里衬钢板之间形成了部分空腔，给里衬钢板损坏埋下了隐患。
混凝土钢筋网的锚筋嵌入数量和深度不够
2号机组弯肘段钢板撕裂、脱落后，专业人员对现场进行了仔细检查，发现尾水管弯肘段的钢筋网是由直径10mm的钢板网格而成，每个网格80cm2，每格插入一根直径25mm的锚筋，将锚筋折弯后焊接在尾水里衬钢板底部，作为混凝土与钢里衬的连接点，固定尾水管里衬钢板，锚筋折弯部分约10-15cm，焊接长度不够，不能保证锚筋与混凝土的牢固结合；此外部分钢筋网未配置锚筋，里衬钢板仅通过45mm的角钢焊接在里衬钢板上，混凝土浇筑后仅通过45mm的角钢嵌入在混凝土中，角钢嵌入深度远远不够，长时间振动运行导致焊接部分被撕裂，埋入混凝土的角钢与混凝土轻松就剥离，导致混凝土与钢板之间产生空鼓，加剧里衬钢板的损坏。
焊接工艺和焊接质量的缺陷
尾水管弯肘段里衬钢板与底部钢筋网未能通过有效的焊接工艺结合在一起，仅通过露出的少量立筋与里衬钢板焊接在一起，且焊接部位未满焊。机组运行中受交变应力的影响，尾水管内旋转涡带周期性的撞击尾水管弯肘段，加速里衬钢板与底部混凝土的剥离，加大了混凝土与里衬钢板之间的空腔间隙，在流态最不利的部位，里衬钢板拼接处首先由于长期疲劳，产生了裂缝，里衬钢板脱空区与裂缝处形成了过水通道，扩大了钢板的脱空面积和脱空长度，在过流正压力、负压力和脉动压力的长期作用下，强大的水流脉动压力直接冲击到尾水管弯肘部，因钢板底部与混凝土基础钢筋网焊接不牢固，加速了里衬钢板裂缝的翻卷破坏，为尾水管里衬钢板脱落埋下了巨大隐患[2]。
处理方法及工艺
因2号机组检修仅17天工期，为保证流道缺陷顺利处理，电厂随即召集有关专家召开专题会议，制定了两个修复方案。第一是采用原工艺恢复，将原尾水管底部钢筋网凿出，再重新拼焊里衬钢板。最后进行混凝土灌浆，但总计划工期50天，历时较长，混凝土标号高，凿出难度、运输难度大，且混凝土须现场拌合，浇筑质量难以保证。第二种方案是将原左右侧、斜披段损坏钢板割除，在割断处凿出U型槽，将新加焊止水钢板与原钢板连接，最后全部用混凝土进行修复，混凝土表面用环氧砂浆修型。第二种方案历时较短，经过调研，环氧材料在高速过流面修复中应用较为广泛且技术和材料应用较为成熟。方案二更为快速、实用、高效，最终决定选择方案二。
尾水肘管两侧边墙混凝土凿出及钢衬修复。
将尾水肘管底部残留钢衬以及左右侧边墙变形钢衬进行割除，对左右立面钢衬与底部钢衬连接处混凝土进行凿除，开凿U型槽，凿除深度20cm，宽度10-15cm，将止水16mm的钢板嵌入槽内，将左右两侧新加装止水钢板与原立面钢板进行焊接。在立面钢板上开好灌浆孔，以便立面钢板焊接完成后进行内部灌浆，保证立面钢板与左右侧立面边墙的紧密结合。
弯肘斜披段流道混凝土局部凿除及修复
曲面段施工搭设施工平台，在接缝处加焊16mm的止水钢板，要求与混凝土内部第一层钢筋及板筋锚固连接，采用Φ16二级螺纹锚固筋,Φ12一级圆钢制作限裂钢筋网，钢筋布置连接完成采用C35混凝土进行浇筑恢复，在立面钢板上开好灌浆孔，以便立面钢板焊接完成后进行内部灌浆，保证立面钢板与弯肘斜坡段混凝土的紧密结合。弯肘斜坡段与新加装的止水钢板焊接示意图：
尾水肘管流道整体环氧材料修复
2号机组尾水管肘管段属于高速过流面，因此对混凝土的表面质量和抗气蚀、抗冲磨性能要求很高，尤其是在高速携沙水流的作用下，磨损和冲蚀破坏更为严重，并且这些破坏极易很快恶化，给机组的正常运行造成安全隐患，环氧材料在黄河小浪底、长江三峡大坝等大中型工程中过流面均有较为成熟的应用。
环氧材料修复处理原则和要求
修补后的混凝土表面防止产生气蚀、冲刷和剥离造成的破坏；施工满足质量规范[2]要求。2号机组尾水管肘管段属于高速过流区，且后期检修困难，因此对混凝土表面缺陷处理的材料有严格要求详见表1。
表1混凝土表面处理材料要求
缺陷深度
<5mm≥5mm
修补材料类型环氧砂浆环氧砂浆或丙乳砂浆
性能要求抗压强度（MPa）≥60
与砼粘结强度（MPa）≥2.5
施工性能施工方便，无毒、无污染，侧面和顶面施工时不下坠、不流淌
环氧材料施工工艺
施工工艺流程
施工工艺流程图
混凝土基础面处理
将钢筋头用砂轮沿混凝土面切割掉，采用砂轮切割成规则的周边，切除露出的钢筋头。缺陷深度小于5mm时，只做打磨处理，磨除厚度不小于5mm，磨平后表面涂刷环氧砂浆修补，涂抹后的过流面应平整。缺陷深度在5mm—50mm范围内，采用环氧砂浆材料修复，且不足30mm深的修复区域凿除不小于30mm深，修复材料采用环氧砂浆。缺陷深度在50mm—200mm范围内，采用二级配混凝土和环氧砂浆材料相结合的修复方式，不足200mm深的修复区域凿除不小于150mm深，补焊钢筋，并加钢筋网（可以利用原钢筋网加密），且用二级混凝土修复，面层涂抹环氧砂浆，并保证过流面整体平顺，尽量回复原流道外形。
处理效果
2号机组尾水锥管钢衬修复施工处理后经过1年左右时间的运行，在2018年机组例行检修时，对2机组尾水锥管钢衬尾修复部分进行了重点检查，止水钢板与钢衬相接处焊缝牢固，过流面光滑，无明显冲刷痕迹，处理后的2号机尾水肘管经受了水流压力的冲击，处理效果良好。
参考文献：
[1]水工混凝土施工规范(DL/T5144-2015)2015-04-02发布
[2]刘大恺.水轮机.北京：中国水利水电出版社，1996.