中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：摘要：研究表明我國(guó)抽水蓄能電站工程建設(shè)容易發(fā)生工程滲漏偏大、變形偏大、結(jié)構(gòu)破損、洪水破壞、設(shè)備故障等主要質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)工程安全、施工進(jìn)度、工程投資等造成較大影響。本文通過(guò)工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、工程實(shí)證和文獻(xiàn)資料分析，首次對(duì)這些主要質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，分析問(wèn)題成因，提出工程防控措施建議，希望對(duì)我國(guó)抽水蓄能電站工程安全建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展有所助益。
一、研究背景
抽水蓄能電站作為電力系統(tǒng)的平衡器、穩(wěn)定器和調(diào)節(jié)器，其工程質(zhì)量安全對(duì)于保障國(guó)家能源安全、推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重大意義。目前我國(guó)抽水蓄能電站工程已進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段，工程建設(shè)面臨地質(zhì)和環(huán)境條件的多樣性、工程技術(shù)條件的復(fù)雜性、建設(shè)主體能力的缺乏性，容易發(fā)生工程質(zhì)量安全問(wèn)題。為促進(jìn)我國(guó)抽水蓄能電站工程安全發(fā)展，總結(jié)工程主要質(zhì)量問(wèn)題，汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以資未來(lái)是非常有必要的。
目前，國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)資料涉及抽水蓄能電站工程質(zhì)量問(wèn)題的都是介紹單一工程發(fā)生的某一具體問(wèn)題，將抽水蓄能電站工程作為一個(gè)整體，系統(tǒng)研究其主要質(zhì)量問(wèn)題的文獻(xiàn)尚屬空白。
本文首次全面總結(jié)我國(guó)抽水蓄能電站工程建設(shè)面臨的系統(tǒng)性、多發(fā)性、典型性質(zhì)量問(wèn)題，分析其表現(xiàn)形式、范圍和嚴(yán)重性，剖析問(wèn)題成因，提出解決方案，希望助力我國(guó)抽水蓄能電站工程安全建設(shè)和健康發(fā)展。
二、質(zhì)量問(wèn)題分析
本文根據(jù)抽水蓄能電站工程質(zhì)量問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)分析、工程實(shí)證研判、文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)，多維度對(duì)我國(guó)抽水蓄能電站工程主要質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行研究。
根據(jù)我國(guó)工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，抽水蓄能電站工程具有如下特點(diǎn)：（1）主流壩型為土石壩，施工期間易遭受暴雨洪水破壞，土石壩體變形量過(guò)大或變形不協(xié)調(diào)等易導(dǎo)致壩體裂縫和防滲面板破損；（2）上水庫(kù)一般無(wú)天然徑流補(bǔ)給，防滲要求高；輸水系統(tǒng)水頭高（一般為200m~800m），結(jié)構(gòu)和圍巖承壓大，易發(fā)生滲透破壞問(wèn)題；工程防滲體系復(fù)雜，結(jié)合部、薄弱環(huán)節(jié)多，較多采用薄壁結(jié)構(gòu)作為防滲結(jié)構(gòu)，存在開(kāi)裂、滲漏等質(zhì)量痼疾；（3）邊坡、隧洞工程支護(hù)措施相對(duì)較弱，易發(fā)生變形、崩塌、滑坡問(wèn)題；（4）抽水、發(fā)電工況反復(fù)轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)頻繁，金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備可靠性要求高，易發(fā)生設(shè)備故障問(wèn)題。
從以上工程特點(diǎn)分析，我國(guó)抽水蓄能電站工程相對(duì)易發(fā)生變形破壞、滲漏異常、洪水破壞、設(shè)備故障等質(zhì)量問(wèn)題。這和工程建設(shè)實(shí)踐中觀察到的工程實(shí)際質(zhì)量問(wèn)題也基本一致。
現(xiàn)有文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)分析表明，我國(guó)抽水蓄能電站工程存在的主要質(zhì)量問(wèn)題有工程滲漏偏大、大壩和邊坡及隧洞變形偏大、防滲結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)破損、施工期洪水破壞、金屬結(jié)構(gòu)機(jī)電設(shè)備故障頻發(fā)等，這些問(wèn)題對(duì)工程安全、進(jìn)度、投資、效益等造成了較大影響。
綜合分析，我國(guó)已建在建抽水蓄能電站工程質(zhì)量總體受控，但也容易發(fā)生工程滲漏偏大、變形偏大、結(jié)構(gòu)破損、洪水破壞、設(shè)備故障等主要質(zhì)量問(wèn)題，問(wèn)題發(fā)生主要有早期工程經(jīng)驗(yàn)欠缺、勘察設(shè)計(jì)缺陷、施工工藝不當(dāng)、質(zhì)量管理不力等多方面原因。具體如下：
（一）滲漏偏大
表現(xiàn)為工程大壩、庫(kù)盆、輸水系統(tǒng)滲漏大，超出設(shè)計(jì)允許標(biāo)準(zhǔn)或正常范圍。導(dǎo)致大壩需加固甚至降低水位運(yùn)行或放空水庫(kù)處理；圍巖和襯砌水力劈裂、水道內(nèi)水外滲、山坡垮塌。
主要原因是勘察質(zhì)量不到位，防滲體系設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量存在缺陷。
（二）變形偏大
表現(xiàn)為大壩沉降變形較大，邊坡、隧洞（洞室）圍巖變形異常，導(dǎo)致防滲面板新增裂縫、面板開(kāi)裂、面板塌陷、止水撕裂；邊坡開(kāi)裂、塌方、滑坡；巖體掉塊、塌方甚至整體垮塌。
主要原因是大壩填筑質(zhì)量和預(yù)沉降期控制不嚴(yán)；上壩料控制不嚴(yán)，布料不均勻、碾壓不到位，壩體變形過(guò)大或變形不協(xié)調(diào)；邊坡和洞室地質(zhì)條件變化大，支護(hù)設(shè)計(jì)不符合實(shí)際，支護(hù)不及時(shí)，施工質(zhì)量控制不到位。
（三）結(jié)構(gòu)破損
表現(xiàn)為混凝土防滲面板和趾板、隧洞襯砌裂縫密集分布，隧洞襯砌開(kāi)裂、脫落、外水內(nèi)滲，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能損傷、防滲性能和耐久性能降低。
主要原因是原材料、混凝土配合比、施工工藝等溫控防裂措施不周全；隧洞在內(nèi)外水壓力作用下脫落、開(kāi)裂滲水。
（四）洪水破壞
表現(xiàn)為土石壩施工期洪水進(jìn)入壩體內(nèi)部，造成墊層料等填筑料的沖蝕、滲透破壞，大壩或庫(kù)岸防滲結(jié)構(gòu)（面板、趾板、止水等）因反滲水壓力較大而頂托破壞，導(dǎo)致墊層料沖刷部位重新填筑施工，防滲結(jié)構(gòu)修補(bǔ)或拆除施工，嚴(yán)重影響工程施工進(jìn)度。
主要原因是對(duì)大壩施工期洪水估計(jì)不足，應(yīng)對(duì)措施不當(dāng)，導(dǎo)致基坑被淹沒(méi)；基坑排水考慮不周全，僅考慮強(qiáng)排，未考慮岸坡截排、引排；面板壩施工期缺乏可靠的反向排水措施，壩體反排水設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量不可靠，運(yùn)行中容易堵塞；部分面板壩基坑不慎被淹沒(méi)后，基坑降水速度快，導(dǎo)致壩體防滲結(jié)構(gòu)承受較大反向水壓力而破壞。
（五）設(shè)備故障
表現(xiàn)為閘門(mén)漏水、閘門(mén)安全隱患、啟閉機(jī)設(shè)備缺陷、供電系統(tǒng)缺陷；機(jī)電設(shè)備故障頻發(fā)等。
問(wèn)題影響金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備正常使用和安全運(yùn)行，甚至造成漫壩、滲水險(xiǎn)情、火災(zāi)、爆炸、水淹廠房和停運(yùn)事故。
主要原因是設(shè)備設(shè)計(jì)不合理、制造工藝差、安裝質(zhì)量控制不嚴(yán)、運(yùn)行操作不當(dāng)。
三、典型案例
本文分析的主要質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生在我國(guó)早期建設(shè)的工程，也出現(xiàn)在近年來(lái)完建的工程，2022年以來(lái)核準(zhǔn)新建工程也時(shí)有發(fā)生，在單一工程中發(fā)生一類(lèi)或多類(lèi)主要問(wèn)題的情況也較為常見(jiàn)，說(shuō)明了這些主要質(zhì)量問(wèn)題的多發(fā)性和典型性。
以我國(guó)早期建設(shè)的A抽水蓄能電站為例，其工程建設(shè)中發(fā)生了上水庫(kù)滲漏、輸水系統(tǒng)異常滲漏、下水庫(kù)大壩沉降變形偏大、投運(yùn)初期設(shè)備故障頻繁等系列問(wèn)題。
A工程上水庫(kù)大壩為瀝青混凝土面板堆石壩，蓄水期間庫(kù)盆最大滲漏量達(dá)60L/s。滲漏主要原因是庫(kù)盆部位瀝青混凝土面板地基軟硬不均，蓄水前下臥層中全風(fēng)化巖（土）自然排水固結(jié)尚未結(jié)束，第一次放空后蓄水上升速率較快，導(dǎo)致面板基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，南庫(kù)底區(qū)域?yàn)r青混凝土護(hù)面產(chǎn)生較多裂縫，甚至貫穿性裂縫。
A工程2號(hào)高壓輸水系統(tǒng)下平段和岔管部位存在小規(guī)模斷層、巖脈以及裂隙較發(fā)育的地帶。由于地質(zhì)缺陷處理不到位，電站2號(hào)輸水系統(tǒng)運(yùn)行期間發(fā)生3次異常涌水情況，放空處理造成全廠停機(jī)累計(jì)約2月余，經(jīng)濟(jì)損失巨大。
A工程下水庫(kù)大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，由于填筑施工不規(guī)范，大壩竣工移交時(shí)最大累計(jì)沉降量占?jí)胃叩?.15%，壩頂中部沉降最大值占?jí)胃叩?.32%。沉降值相比類(lèi)似工程均偏大，且大壩沉降收斂穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15年。大壩施工期發(fā)現(xiàn)100多條寬大裂縫，工程初期蓄水后增加了20多條面板裂縫，修補(bǔ)后又有新增裂縫及修補(bǔ)材料脫落現(xiàn)象。壩體沉降逐漸趨于穩(wěn)定后，后期面板裂縫不再發(fā)展。
A工程主要設(shè)備從國(guó)外引進(jìn)，投運(yùn)初期設(shè)備故障頻繁。經(jīng)過(guò)多年的消缺改造，目前電站設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。
再如2024年投產(chǎn)的B抽水蓄能電站，工程建設(shè)中發(fā)生了隧洞頂拱塌方、邊坡變形塌方、混凝土密集裂縫、部分設(shè)備投運(yùn)前長(zhǎng)時(shí)間消缺等多類(lèi)問(wèn)題。
B工程主變洞施工中頂拱突然塌方，事故造成人員傷亡。事故發(fā)生原因?yàn)殡[藏的不利節(jié)理裂隙形成的塊體突然塌落所致。有關(guān)人員未能對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)做出預(yù)判，未采取有效的超前支護(hù)措施，致使事故發(fā)生。
B工程下水庫(kù)一期進(jìn)出水口邊坡，巖體主要為強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化中粗?；◢弾r，邊坡節(jié)理裂隙較發(fā)育，存在中陡傾角順坡向結(jié)構(gòu)面。施工過(guò)程中邊坡多處部位發(fā)生了不同程度變形開(kāi)裂、塌方等問(wèn)題。主要原因是參建單位在工程前期勘察設(shè)計(jì)、施工階段地質(zhì)條件變化響應(yīng)滯后，支護(hù)設(shè)計(jì)調(diào)整不及時(shí)，邊坡開(kāi)挖程序和支護(hù)管控等方面存在不足。
B工程上水庫(kù)大壩采用混凝土面板堆石壩。大壩施工期趾板混凝土檢查發(fā)現(xiàn)98條裂縫，面板混凝土檢查發(fā)現(xiàn)536條裂縫，上水庫(kù)進(jìn)/出水口混凝土結(jié)構(gòu)檢查發(fā)現(xiàn)373條裂縫。經(jīng)分析，混凝土裂縫主要為溫度裂縫，反映混凝土施工溫控防裂措施存在不足。
四、防控措施
（一）管理措施
針對(duì)上述主要質(zhì)量問(wèn)題，建議采取系統(tǒng)性、預(yù)防性措施，事先做好全生命周期的隱患排查，在工程勘察設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)管理、監(jiān)管各環(huán)節(jié)采取針對(duì)性措施防范于未然。工程勘察設(shè)計(jì)階段控制質(zhì)量事故風(fēng)險(xiǎn)的程度最大，需加強(qiáng)前期勘察設(shè)計(jì)工作管理，保證工程勘察設(shè)計(jì)工作深度，加強(qiáng)重大專(zhuān)項(xiàng)論證，嚴(yán)格關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)質(zhì)量，有效避免重大質(zhì)量安全問(wèn)題，保障工程防滲安全、變形安全、結(jié)構(gòu)安全、防洪安全、設(shè)備運(yùn)行安全。工程建設(shè)階段需加強(qiáng)工程招投標(biāo)管理、設(shè)計(jì)管理，嚴(yán)格原材料、施工工藝等質(zhì)量控制，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和精細(xì)化質(zhì)量管理，確保工程質(zhì)量。質(zhì)量監(jiān)管層面建議制定針對(duì)性的工程重大質(zhì)量問(wèn)題相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、防范管理辦法等，提升行業(yè)高質(zhì)量建設(shè)水平。
（二）工程措施
結(jié)合我國(guó)已建工程實(shí)踐，建議堅(jiān)持以問(wèn)題為導(dǎo)向、以結(jié)果為導(dǎo)向的防控思路，采取針對(duì)性工程措施防范主要質(zhì)量問(wèn)題。
（1）滲漏偏大防控
針對(duì)工程滲漏偏大問(wèn)題，需查明壩基、庫(kù)盆及高壓水道部位地質(zhì)條件，進(jìn)行可靠的地基處理及防滲設(shè)計(jì)；提高大壩、庫(kù)盆、高壓管道不同防滲體系結(jié)合部設(shè)計(jì)可靠性和施工質(zhì)量，減少結(jié)合部滲漏；加強(qiáng)壩基和隧洞灌漿施工質(zhì)量控制，減少壩基滲漏和隧洞內(nèi)水外滲；采取大壩防滲面板減裂控制措施，降低防滲結(jié)構(gòu)滲漏。
（2）變形偏大防控
針對(duì)大壩沉降變形偏大問(wèn)題，需采取上壩料控制、填筑分區(qū)分層控制、碾壓質(zhì)量控制等多種措施提高大壩填筑質(zhì)量，降低大壩沉降量；岸坡區(qū)域填筑體進(jìn)行增模處理，對(duì)陡峭岸坡和反坡進(jìn)行放緩處理，減小突變段，防止局部沉降變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的面板破損問(wèn)題；及時(shí)做好墊層料防護(hù)和防雨措施，避免降雨沖刷破壞，防止接觸脫空導(dǎo)致的面板塌陷問(wèn)題；面板施工前保證大壩預(yù)沉降期和沉降變形率滿(mǎn)足控制標(biāo)準(zhǔn)要求。
針對(duì)邊坡和隧洞變形異常問(wèn)題，需提高工程邊坡和隧洞勘察質(zhì)量，及時(shí)掌握巖體地質(zhì)條件變化情況，及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)，提高支護(hù)的可靠性；施工過(guò)程中做到及時(shí)支護(hù)，嚴(yán)格支護(hù)施工質(zhì)量。
（3）結(jié)構(gòu)破損防控
為降低混凝土裂縫水平和結(jié)構(gòu)破壞的可能，需做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程配合比優(yōu)化，采用適宜的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用優(yōu)質(zhì)骨料、摻加優(yōu)質(zhì)外加劑和抗裂劑，減少膠凝材料和用水量，采用低坍落度混凝土；采取保溫保濕雙控、長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)等溫控防裂措施；加強(qiáng)壩體護(hù)坡質(zhì)量和平整度控制，減少面板約束；設(shè)置合理的隧洞襯砌分倉(cāng)長(zhǎng)度，控制隧洞超挖，澆筑時(shí)做好巖體滲水引排；加強(qiáng)隧洞襯砌回填灌漿和防滲固結(jié)灌漿質(zhì)量控制，降低外水壓力對(duì)襯砌的影響。
（4）洪水破壞防控
為避免大壩施工期洪水對(duì)壩體和防滲結(jié)構(gòu)的破壞，需充分考慮極端降雨對(duì)面板壩施工期度汛安全的影響，統(tǒng)籌做好庫(kù)盆、岸坡、基坑和壩體排水工作；對(duì)庫(kù)盆范圍內(nèi)沖溝洪水和岸坡匯水進(jìn)行妥善截排，減少外水進(jìn)入大壩基坑和壩體，降低基坑淹沒(méi)的概率，防范雨洪對(duì)大壩填筑體的沖刷破壞；對(duì)于處于低洼區(qū)域的重要建筑物（如趾板和面板），設(shè)計(jì)要做好系統(tǒng)的截排水設(shè)計(jì)、反向排水設(shè)計(jì)；在混凝土面板中預(yù)埋主動(dòng)排水反濾措施，保證大壩防滲結(jié)構(gòu)安全。
（5）設(shè)備故障防控
為減少閘門(mén)、機(jī)電設(shè)備故障，需盡量采用經(jīng)驗(yàn)證成熟可靠的設(shè)備；加強(qiáng)重要設(shè)備制造駐廠監(jiān)督，提高設(shè)備本質(zhì)安全；加強(qiáng)設(shè)備安裝精細(xì)化管控和運(yùn)維精益化管理，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性。
五、結(jié)論
新形勢(shì)下我國(guó)抽水蓄能電站工程建設(shè)面臨復(fù)雜的形勢(shì)和挑戰(zhàn)，本文基于工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析、工程實(shí)證和文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)，首次系統(tǒng)提出我國(guó)抽水蓄能電站工程建設(shè)主要質(zhì)量問(wèn)題，分析了問(wèn)題的表現(xiàn)形式、范圍和嚴(yán)重性，提出了解決問(wèn)題的系統(tǒng)性、針對(duì)性防控措施，建議從勘察設(shè)計(jì)、施工控制、質(zhì)量管理、行業(yè)監(jiān)管等方面進(jìn)行綜合治理，可以較好防范這些工程質(zhì)量問(wèn)題，助力我國(guó)抽水蓄能電站工程的安全建設(shè)和健康發(fā)展。
由于現(xiàn)有文獻(xiàn)和工程資料收集的局限性，今后抽水蓄能電站工程建設(shè)質(zhì)量問(wèn)題研究方向建議從未來(lái)更長(zhǎng)時(shí)間維度進(jìn)行工程質(zhì)量問(wèn)題分析，提高問(wèn)題的全面性和代表性，針對(duì)具體問(wèn)題提出工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新、施工創(chuàng)新、設(shè)備創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的解決方法，提升工程質(zhì)量的可靠性，盡最大努力降低工程主要質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生概率，提升我國(guó)抽水蓄能電站工程高質(zhì)量水平。
