高压水射流技术在向家坝深井泵房排水管道清洗中的应用.pdf

第 3 9卷第 7期 2 0 1 3年7 用 水 力 发 电 高 压 水 射 琉 技 术 在 向 家 坝 深 井 泵 房 排 水 管 道 清 洗 甲 的 应 用 全 先 成 冯超 ( 北京发研工程技术有 限公 司，北京 1 0 0 1 0 2 ) 摘要 ：向家坝水电站左岸深井泵房 内的 4条排水管道负责清排大坝注浆过程 中的施工用水 、消力池渗水 、混凝土 冷却水等。I临近大坝蓄水 、首批机组发 电，排水管道部分阻塞 ，无 法达到设计排水要求 ，给大坝蓄水造成 了安全 隐 患 。通过分析管道堵塞原 因，提 出了利用高压水射流技术清洗疏 通排水管道 的施工工艺 ，实践表明 ，向家坝水 电站 深井泵房排水 管道清洗方案安全可靠 ，效果明显 。 关键词 ：高压水射流技术 ；深井泵房 ；排水管道 ；疏通清洗 ；向家坝水电站 Ap p l i c a t i o n o f Hi g h - p r e s s u r e Wa t e r - j e t T e c h n i q u e f o r D r a i n a g e P i p e C l e a n i n g o f D e e p - we l l P u mp C h a mb e r i n X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n Q U A N X i a n c h e n g ， F E N G C h a o ( B e i j i n g F a y a n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 1 0 2 , C h i n a ) A b s t r a c t F o u r d r a i n a g e p i p e s o f t h e l e f t - b a n k d e e p - w e l l p u m p c h a m b e r i n X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n a r e u s e d t o d r a i n a g e t h e w a s t e w a t e r o f d a m g r o u t i n g t h e s e e p a g e w a t e r o f s t i l l i n g b a s i n a n d t h e c o o l i n g wa t e r o f c o n c r e t e p o u r i n g B e c a u s e t h e d r a i n a g e p i p e s a r e b l o c k e d j u s t b e f o r e t h e r e s e r v o i r i mp o u n d me n t a n d t h e c o m mi s s i o n i n g o f fi r s t g e n e r a t i n g u n i t s ， i t c a n n o t m e e t d e s i g n r e q u i r e me n t s o n d r a i n a g e c a p a c i t y a n d w i l l c a u s e a s a f e t y h a z a r d t o d a m Af t e r t h e a n a l y s i s o n b l o c k a g e ， t h e h i g h - p r e s s u r e w a t e r - j e t t e c h n i q u e i s p r o p o s e d t o c l e a r t h e d r a i n a g e p i p e s T h e p r a c t i c e s h o w s t h a t t h e c l e a n i n g t e c h n i q u e i s s a f e a n d r e l i a b l e a n d t h e e f f e c t i s g o o d Ke y Wo r d s ： h i g h - p r e s s u r e w a t e r - j e t t e c h n i q u e ； d e e p w e l l p u m p c h a m b e r ；, d r a i n a g e p i p e l i n e s ； c l e a n i n g X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r St a t i O n 中图分类号 ： T V 7 3 5 ； T V 5 3 ( 2 7 1 ) 文献标识码 ： B 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 5 8 0 3 随 着 我 国 水 力 发 电行 业 的 不 断 发 展 。水 电 站 中 排 水 管 道 堵 塞 的 问题 日趋 严 重 。 特 别 是 在 大 型 水 电 站 ，排 水 管道 数 量 多 、管 道长 、管道 走 向复杂 、对 管 道 排水 能力 要 求 高 ，排 水 管道 一旦 发 生 堵塞 或 部 分 堵 塞 ，将 对 电 站 的 施 工 建 设 、正 常 运 行 造 成 极 大 的安 全 隐患 。 由于 深 井泵 房 内 的排 水 管道 负 责强 排 大 坝 建 设 过 程 中 的 施 工 用 水 、消 力 池 渗 水 、混 凝 土 冷却 水 等 ，随着 时间 的推 移 ，管 道 内必然 会沉 积 附 着一 定量 的水 泥浆 ，堵 塞管 道 或影 响 排水 流 量 。 由 于大 多数 管道较 长且结 构 复杂 ，管壁沉 积 着混凝 土 、 水泥 浆 等混 合 物 ，利 用普 通 管 道清 洗 施 工工 艺无 法 满 足 要 求 ，北 京 发 研 工 程 技 术 有 限 公 司联 合 美 国 NL B 公 司 和 日本 第 一 钻 切 工 业 株 式 会 社 共 同 改 进 研 发 了专 用 的高 压 软管 及 高压 鼠头 ，后 经 多次 专 家论 证 ，模 拟 试 验 ，成 功 制 定 出 了 一 套 切 实 可 行 的 施 1 二 艺 。这 里 通 过一 个工 程 实 例介 绍 高压 水 射流 技 术 在 排 水 管 道 疏 通 清 洗 领 域 的应 用 。 1 工程概况 向 家 坝 水 电 站 是 金 沙 江 下 游 梯 级 开 发 中 最 末 的 一 个 梯 级 ，位 于 云南 省水 富县( 右 岸 )和 四川 I 省 宜 宾县( 左 岸 ) 。水 电站 正常 蓄水 位 3 8 0 I l l ，年 平 均发 电量 3 0 7 4 7亿 k W h。工 程计 划 2 0 0 8年 截 流 ，2 01 2 年 首 批 机 组 发 电 2 0 1 5年 建 设 完 T 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 2 2 2 作者简介 ：全先成 ( 1 9 7 3 一 ) ，男 ，山东济 宁人 ，高级 工程 师 北京发研工程技术有 限公 司总经理 水 力 发 电 2 0 1 3年 7月 图 3设备连接 示意 蒯 节 设 备 参 数( 见 表 1 ) 。 表 1 设备参数汇 总 3 5 管 道疏通 清洗 根 据 管道 走 向及现 场 情况 。清洗 疏 通 lT作 由深 井泵 房一端 进行 ，具体 施 l_丁顺序 见 图 4 。 图 4清洗 管道施工顺序( 单位 ：m) 高压 鼠头喷射 出的高压 水射 流 ，作 用 于作业 面 ， 破碎 掉沉 积 的混 凝 土 。高 压 鼠头有 5个蓝宝 石 喷嘴 ， 其 中一个 在 前 端 ，主 要 负责 破 除堵 塞 的混 凝 土 ；其 他 4个 在周 围 向后 4 5 。 方 向 ，主要 负 责 清 除 管 道壁 上 附着 的混 凝 土 ，并 且 给 鼠头 一 个 向前 的动 力 。排 水 管 道有 4个 直角 转 弯段 ，为增 加 鼠头 的弯道 通 过 性 ，其 长度 不 能过 大 。 随着 高压 鼠头 的推 进 ，高 软管 与排 水 管道 内壁 的摩 擦 随 之增 大 。软 管 自重 也 会 随之增 大 ，仅 靠 鼠头 自身 的推 进 力 无法 达 到设 计 的清 洗 深度 。利 用 软 管旋 转 器使 前 端 的软 管 产生 自 传 ，驱 动器 使 软管 产 生 向前 推进 ，从 而保 证 了管 道 的 清 洗 深 度 。 1 7 5 m 长 的排水 管 道 共 有 4个 直 角转 弯 。为 减 少 喷 头 推 进 过 程 中 的 阻 力 ，选 用 不 同 型 号 的 高 压 软 管依 次 连接 。前端 选 用无 橡 胶保 护 层 的 软管 ，这 种 软管 采用 1 1层 高强合 金 网片组 合而成 ，质 量轻 ，外 径 小 ，柔 韧 性 好 ，有 很 强 的 弯 道 通 过 性 。 后 面 选 用 有橡 胶保 护层 的软管 ，这种 软管 在 1 1层 高强合 金 网 片 外 包 裹 了 一 层 橡 胶 保 护 层 ，质 量 较 轻 ，外 径 适 中 ， 柔 韧 良好 ，有较 好 的弯道通 过性 。 3 6渣土 清运 施 工 过 程 中 需 要 及 时 清 理 高 压 射 流 破 除 出 来 的混凝 土 或水 泥 碎 粒 。在 破 除 的过程 中 ，其 中一 部 分 碎渣 被 高压 射 流 喷 出 的水 流带 出排 水 管 ，当 鼠头 到达 清洗深度或判 断管道 内碎渣较多 时 ，应适 当减 小 压力 ，高压软管在 自旋转装 置反作用 下强制后移 ，进 一 步清洗管壁并把剩余 的杂物 带至管外 ，达到彻底 清 洗管 道 的 目的 。反复 清洗 ，直 至满 足设计流量 要求 。 3 _ 7 特 殊情 况处理 本 工 程 无相 关 案例 参考 ，无 法保 证 高 压 鼠头 能 够从 深井 泵房 向里 向上 清洗 至 1 7 5 I n，并 疏通 管 道 。 若 出 现 清 洗 长 度 达 不 到 1 7 5 m ，且 排 水 管 道 检 测 结 果 不 满 足 设 计 要 求 的 情 况 则 在 排 水 口一 端 反 方 向 疏通 清洗 ，直至 完成 整条管 道 的清洗 T作 。 管 道 排 水 口 的 位 置 正 好 处 于 泄 洪 闸 的 上 口 ， 为 保 证 施 工 人 员 的 安 全 ，需 在 泄 洪 闸 关 闭 的 情 况 下 再 进行操 作平 台的搭设 ，搭设 的操 作平 台要安 全牢 靠 ， 具 有 足 够 的 刚 度 。 施 工 人 员 在 高 空 作 业 需 系 好 安 全 带 。 吊 车 司 机 要 具 有 上 岗 证 ， 吊 环 、钢 丝 绳 均 要 满 足 施 工 安 全 规 范 要 求 。 高 压水射 流具 有很 大 的冲击伤 害力 ，能 够压缩 、 剪切 、撕 裂肌体 ，3 0 MP a左 有 的水射 流可 以击 穿 人 体 。因此 ，在使 用 高压 水 射 流进 行 管道 清 洗 时 ，作 业 区封 闭施 工 严 禁 其他 人员 进 入 ，清 洗 系统 配 备 2组 操 作 人 员 同 时 作 业 ， 并 佩 戴 专 用 防 护 用 具 ， 一 组 作 业 ，一 组 观 察 ， 一 旦 出 现 紧 急 情 况 ，立 即 卸 压 并采 取其 他保 护措施 。 4 结语 通 过 对 清 洗 后 的 排 水 管 道 进 行 排 水 检 测 ，表 明 清洗效 果 良好 ，管 道 内堵 塞 的混凝( 下转 第 1 0 6页 ) 水 力 发 电 2 0 1 3年 7月 面 吸 水 效 应 起 主 导 作 用 。 这 也 是 硅 粉 掺 量 超 过 2 0 后 ，塑 性 混 凝 土 强 度 及 弹 性 模 量 出 现 下 降 而 抗 渗 性 能 仍 继 续 提 高 的 原 因 。 3 结论 通 过 不 同 硅 粉 取 代 量 对 塑 性 混 凝 土 强 度 、弹 性 模 量及抗 渗性 能 的试 验 研究 ，得 出以下 主要结论 ： ( 1 )掺 量 在 0 4 0 范 围 内 ，硅 粉 对 塑 性 混 凝 土 各 强度 均 有提 高 作用 ，最 佳 掺 量为 3 0 左 右 ：对 各 强 度 提 高 程 度 由大 到 小 依 次 为 劈 拉 强 度 、抗 压 强 度 、 抗 折 强 度 ( 2 ) 随 硅 粉 掺 量 增 大 ，塑 性 混 凝 土 强 度 和 弹 性 模 量 均 呈 先 增 大 后 减 小 趋 势 ，弹 性 模 量 的 增 幅 小 于 抗 压强 度 ，有 利 于降低 塑性混 凝土 的弹强 比。 ( 3)硅粉 可大 幅降低 塑性混 凝 土相对 渗透 系数 。 参考 文献 ： 1 高丹盈 ，严 克兵 ，胡 良明 ，等 混膨润 土类型对担性 混凝土性 5 止 S t S S 屯 址 址 S t S l L S l L业 s 5 也 址 S ( 上 接 第 6 0页 )土混 合物 和管 道 内壁 附 着 的沉积 物 等 均 能 够 被 清 除 干 净 。通 过 向 家 坝 工 程 深 井 泵 房 排 水 管 道 清洗 进 一步 说 明 ，高 压水 射 流 清洗 技 术 能够 较 好 地 满 足 长 管 道 、弯 曲 管 道 等 复 杂 结 构 管 道 疏 通 清 洗要 求 。高 压 水射 流 清洗 工 艺 采用 水 介 质 ，清洗 后 的水 和结 垢 经 处理 后 可 以 同收 利用 ，降低 了环境 污 染 ，将 在今后 的复杂管 道清洗 中可广泛 推广 和应用 。 参考文献 ： I 沈 忠厚 水射 流理论 与技术 M 北京 ：中同石油大学 出版社 ， 1 9 9 7 能的影响 J 水 力发 电学报 ，2 0 0 9 ，2 8 ( 3 ) ： l 1 2 1 1 6 B AGHERI A R，e t a 1 Re d uc t i o n i n t he p e r me a b i l i t y o f p l a s t i c c o n c r e t e f o r c u t o f f w a l l s t h r o u g h u t i l i z a t io n o f s i l i c a f u me J Co n s t r u c t i o n a n d Bu i l d i n g Ma t e ria l s ， 2 0 0 8 ，2 2( 6) ：1 2 4 7 1 2 5 2 何峰 ，杨 军平 ，马淑芬 硅粉掺量对 活性粉末混凝 土性 能 的影 响 J 桂林 工学 院学报 ，2 0 0 7，2 7 ( 1 ) ： 7 7 8 0 CHAN Yi n we n ，CHU S h u h s i e n E fle e t o f s i l i c a f u me o n s t e e l fib e r b o n d c h a r a c t e ri s t i c s i n r e a c t i v e p o w d e r c o n c r e t e J C e m e n t a n d C o n c F e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 4 ， 3 4 ( 7 ) ： 1 1 6 7 1 1 7 2 高丹盈 赵 丽梅 ，王 四巍翅性混凝 土 弹性模 量 的计算 力 法 J 郑州大学学报 ：工学版 ，2 0 0 9 ，3 0 ( 4) ： 1 5 一 l 7 杨玉喜 ，刘学全 硅 灰在混凝土 中的作用 J 1 黑龙江交通科技 ， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 5 1 何峰 ，黄政 宇 硅灰和 石英粉对活性粉 末混凝土抗压 强度贡献 的分析 J 混凝 土，2 0 0 6 ( 1 ) ： 3 9 4 2 RI CHA RD P CHEYREZY M C o mp o s i t i o n o f r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ，1 9 9 5 ，2 5 ( 7 ) ：1 5 0 1 1 5l 1 ( 责任 编辑焦 雪梅 ) 址 S 址 杨林 ，唐川林 ，张 风华 高压水射 流技术的发展 及应用 J 洗 净技术 ，2 0 0 4 ( 1 ) ： 1 4 1 9 刘 玉洲 ，陆庭侃管道 自进式 高压 水射流清洗技 术应用 J 煤 矿 机 械 ，2 0 0 4 ( 1 2 ) ： 1 0 1 1 0 2 F ANG Ch u a n l i n Z HANG F e n g h u a Th e s t u d y o n t h e Br e a k e r o f S e l f Ex c i t e d Os c i l l a t i o n p u l s e d J e t t o S c o u r t h e h a r d C l a y a n d r o c k y B e d s u n d e r Wa t e r C 2 0 0 1 wJ _r A A me r i c a n Wa t e r j e t C o n f e r e n c e ， Mi n n e s o t a US A 曹吴翔 建筑混凝土体水铣技术及其应用f J 建 没机械 与管理 ， 2 0 0 1 f 7) ：2 4 2 5 ( 责任编辑焦 雪梅 ) 专 牛 专 t 夺 专 串 + 幸 + 专 专 + 专 专 孛 ： 争 一十 t 一 ( 上 接 第 8 8页) 调度中的应用 J 水电能源科学，2 0 0 3 ， 2 1 ( 1 ) ： 4 6 4 8 5 结论 由于梯 级水 电站 短期 优 化 调度 对 于模 型 的求解 精度 和 时 间有 着较 高 的要 求 ，但 目前 传 统 的动 态规 划算 法 和智 能 算法 对 于 多维 水 库 的优 化 问题 在 计算 耗 时和 解 的稳 定性 上 均 存在 一 定 的局 限 性 。本 文提 出 了基 于 发 电量 最 大模 型 的梯 级 水 电站 短期 优 化调 度 算法 ，并编 制 了 调度 软 件 。应 用情 况 表 明 ，优化 调 度 结 果 合 理 、有 效 ，软 件 界 面 友 好 ，操 作 方 便 ， 系统 实 时运算 效 率 高 。能 够 为梯 级 水 电站 群短 期 优 化 调度 提供 重要 的决策 支持 。 参考文献 ： 1 方红远，王 浩 ，程吉林 初始轨迹对逐步优化算 法收敛性的影 响 J 水利学报 ，2 0 0 2 ( 1 1 ) ： 2 7 3 0 f 2 1 宗航 ，李承军 ，周建 中 ，等 P OA算法在梯级 水电站短期优 化 弱 固W 1 e r P o u ；e t 3 9 7 f 3 金菊 良，杨晓华 ，丁 晶 水资源 系统 工程 M 成都 ：四川科学 术 出版社 2 0 0 2 4 张秋菊 ，王黎 ，马光文 ，等 基于 WE B的电网节能发 电渊度系 统 J 水 力发 电，2 0 1 0 ，3 6 ( 1 O ) ： 7 6 7 9 5 黄强 ，畅建霞 水 资源 系统 多维 临界调控 的 理论 与方法 M 北京 ：中国水利水电出版社 2 0 0 7 f 6 1 张丽娜 水电站优化调度模型及 其应用研究 D1 大连 ：大连理 T大学 2 0 0 7 7 费如君 ，董 增川 ，等 改进加速遗传算 法在梯级水 电站优化调 度中的应用 J 水力发 电，2 0 0 8，3 4 ( 8 ) ： 8 一I 1 f 8 陈洋波 ，陈安勇 水库优化调度一 理论 法 应用 M 武汉 ：湖 北科学技术 出版社 ，1 9 9 6 9 董子敖 ，水库群调度 与规划 的优化 理论 和应用 J 济 南 ：I I I 东 科学技术出版社 ，1 9 8 9 f 1 O 马光文 ，刘金 焕 ，李 菊根 流 域梯级水 电站群联合 优化运 行 M 北京 ：中国电力出版社 ，2 0 0 8 ( 责任编 辑 陈 萍 ) l寸