河北省滦平县山前水电站位于滦河中上游,属径流式电站,设计水头16m,设计流量16.7m3/s,总装机1.92mw,年发电量7gwh,电站有引水渠2km和尾水渠1km。由于所处地区为冀北燕山山区,冬季气候寒冷,在每年的12月底至次年1月初发电停机时间夜里最低气温在-21~-29.5℃,白天最高气温在-8~5℃,电站渠道交替地受到冻融破坏,使浆砌石表面水泥砂浆受到剥蚀,挡土墙后面冻土膨胀,使直墙墙体向渠内侧倾斜达几十厘米,多处发生倒坍,严重影响了电站的安全运行和经济效益。
1渠道冻融的原因
经过多年运行管理实践,笔者对冻融问题有了一定认识,分析其原因主要有以下几方面。
1.1施工质量差造成渠道抗冻能力降低
由于电站建设于20世纪80年代初,当时施工队伍专业化水平低、工人素质差,加之管理不到位,造成工程质量失控。渠道土基未夯实处理,渠墙两侧回填土不密实,水泥砂浆标号过低,砌筑不饱满,各工序没按工艺要求施工,造成砌体透水性强,防渗防冻能力差。
1.2渠道断面选型不合理
山前电站进水渠和大部分污水渠都是浆砌石结构,断面型式为矩型。矩型断面较梯型断面优点是渠道顶宽小,占用耕地可减少22%,缺点是两侧渠墙由于土压力较大,需要采用较大断面,加大了浆砌石工程量和工程投资。经过近年的运行发现,矩型断面更适合岩石基础,而在土基上,由于直墙后侧冻土膨胀使墙体逐渐向渠内倾斜,成为渠墙倒塌的重要原因。
1.3建筑材料选择和使用不当
在冬季水位变化、冻融交替部位的浆砌石或混凝土工程没按抗冻要求进行设计施工,特别是使用抗冻抗渗性能较差的火山灰水泥和矿碴水泥,其标号低,砂子中含泥量大,水泥致使砌体冻融破坏严重,砂浆脱落。