乌干达缩短大坝的检查工期

[英国] .威斯特

乌干达缩短大坝的检查工期

[英国]K.威斯特

欧文瀑布大坝为混凝土重力坝，建成于1954年，坝址位于尼罗河河源乌干达境内，装机容量为180MW。由于流致振动以及水轮机持续不断地振动，日积月累，致使水轮机壳体内壁出现了明显的裂缝，业主急需了解，裂缝范围是否已经扩大以及是否会影响水轮机的运行。基于细致的风险评估和施工日程安排，施工单位利用潜水舱及声呐扫描技术，对所有水下工程部件进行检查，同时尽可能减少对发电生产的影响，成功将原计划约3个月的检查工期缩短至3个星期。

混凝土重力坝；坝安全；安全检查；检查工期；欧文瀑布大坝(纳录巴奥大坝)

1 概 述

欧文瀑布大坝(OwenFallsDam)现名为纳录巴奥大坝(NalubaaleDam)于1954年建成，设计方为英国亚历山大纪伯(Gibb)爵士咨询公司。大坝位于尼罗河源头、金贾(Jinja)市附近，至今仍是乌干达国内重要的水力发电站。电站原有装机容量为150万kW，1988年实施升级改造之后，使其日出力提高至180MW。

由于水流经常发生变化,且水轮机持续不断地振动，致使水轮机壳体内壁出现了明显的裂缝。20世纪80年代末期至90年代初期，对该现象的起因展开了调查研究，并对其进行了加固处理，以提高其稳定性。

然而，在此次调查及处理过程中，并未对大坝上游面进行详细检查。大坝运营商—南非国家电力公司艾斯康(Eskom)急需了解，裂缝是否已扩大至水轮机壳体的背面。

艾斯康公司为检查工作制定了详细的方案，并邀请赛亚德(Xeiad)参与投标。2006年，赛亚德曾经成功地修复过附近一处工程而大受好评。

对于这个项目，传统的做法是进行水下检查，但比较费时。考虑到工程的范围，基于早期项目规划的估算，工期可能会超过3个月。潜水检查需要从水面进行氧气供应，这样可能会因为手续、设备和实际操作等方面而延误时间。因此，就可能会致使工期拖得更长。

此外，安全要求也十分繁复，英国所有潜水作业都必须遵守《内陆近岸核准实务守则》(简称《守则》)。虽然此次检查工作在乌干达进行，但出于潜水作业安全的考虑，仍然必须严格遵守《守则》的要求。如果不严格遵守相关程序，将可能出现死伤事故。

《守则》规定，一旦潜水员出现减压病症状，必须保证能够在2h之内将其送达能实施救治的处所。对于商业和体育潜水员而言，减压病是一种十分常见的致命病症。调查发现，离大坝最近的减压设施在大约2 414km之外的金贾市。因此，公司最后决定从英国调运全套设备，通过船运发往肯尼亚港口城市蒙巴萨(Mombasa)，之后经由陆路运往金贾市靠近坝址的一处集装箱码头。

所有参与作业的工程师均已接受过商业潜水技术培训。除此之外，赛亚德还有许多有意思的"玩具"，可在关键技术检查过程中发挥作用。比如康士伯(Kongsberg)扫描声呐装置，它是水下检查作业的绝佳助手。公司决定为检查人员配备该声呐装置，以便赴乌干达开展潜水作业，但其中仍会存在风险。

康士伯声呐装置是世界公认的可靠、有效的水下扫描工具，但赛亚德从未在这种条件差、工期长的项目中使用过。由于造价昂贵，该设备只配备了一套，因此在出现系统故障时将没有备用仪器可用，而且在尼罗河水中究竟能够完成到什么程度，也尚未测试过。声呐装置返回的结果有可能只是勉强合格，甚至完全不可用。

对于英国的水域和大坝，赛亚德能够对声呐装置的扫描结果进行测试，此前的测试结果也十分理想。但这次的施工地点是在乌干达境内，声呐装置在浑浊温热的水里能否有良好的表现，还是个未知数。因此，是否会采用声呐设备，还需做出最终决定。

公司决定参与投标，采用模块化的施工方法，利用声呐扫描装置，可以使工期缩短60%。同时，针对声呐图像显示的所有裂缝，仍然实施潜水作业加以确认。作为备用方案，潜水员的头盔上配有视频影像录制设备。

2 工期缩短

由于采用的方法独特，加之可以大幅缩短工期，从而减少资金投入，因此，赛亚德轻松中标，并于2010年年底开始施工作业。施工所需各项设备很快到位，减压室也通过商用船运公司从蒙巴萨运往金贾市。

在减压室被运往金贾市的同时，公司迅速派出一支“探险队”，以对设备接收、司机和场地布置等事宜进行安排，并与赛亚德的合作伙伴——英特菲斯(Interface)咨询公司进行接洽。此前,英特菲斯咨询公司曾协助赛亚德参与投标的工作，并负责前期与客户之间的联络工作。

“安装”工作在乌干达国内顺利完成之后，检查团队的主要人员立即被派往现场。在检查完潜水设备、确保其可以安全使用之后，施工随即开始。

赛亚德对扫描声呐装置进行了调整，以保证最高的分辨率和准确度。对扫描获取的图像在现场进行处理，根据图像所显示的结果，对可疑的部位进行潜水检查。经过尝试，声呐图像被证明足够可靠，能够准确地反映水下各种结构的状况。一旦对整个工程的安全状况有了可靠的了解，就能够制定有效的计划，并对关键部位进行潜水检查。

纳录巴奥大坝水电站是乌干达国内重要的发电设施，其生产的电力供应给金贾市、乌干达大片地区及邻国肯尼亚和坦桑尼亚。如果因为检查施工而无法完成规定的最低发电量，将是不可接受的。

然而，为了避免潜水员被吸入巨大的取水口，不仅需要关闭正在检查的取水口，而且其左右2个取水口同样需要关闭。这也意味着，在整个检查过程中，至少有3处进水口(及相应的水轮机)必须停止运行。经过与大坝运营人员的反复沟通之后，基于严格的运行与停工系统许可制度，制定了滚动的停机安排计划。

检查工作对发电作业造成的影响，是业主从一开始就担心的问题。而赛亚德制定的细致的工作计划，则可以将这种影响降到最低。

3 风险评估

施工开始之前，公司进行了详尽的风险评估，评估结果表明,潜水员将面临着2种主要风险，即鳄鱼和压差(differentialpressure)。自古以来，尼罗河里的鳄鱼就因食人而闻名天下，而专业潜水员对压差造成的危害都十分熟悉。

潜水员在大坝高水压一侧进行作业时，如果过于靠近渗漏点，就有可能被吸向大坝内侧墙体，且渗漏点位置越深，压力越大。即使是在相对较浅的河道，潜水员仍然可能被困住，最终因无法摆脱而丧命。尤其是如果使用的是便携式水下呼吸器，因为携带的空气十分有限，那么风险会更为突出。也正因为如此，在发达国家，大部分商业潜水作业公司都已停用这类水下呼吸器。为此，设计并制作了潜水舱，以有效避免上述2种危害。

坝区一带经常有食人鳄出没。虽然潜水舱可以极大地降低鳄鱼袭击的风险，但呼吸与通讯管道仍有可能引起鳄鱼的注意、乃至被破坏。如今尼罗河鳄鱼已是受保护的物种，但在进行潜水作业时，仍然可以申请特殊许可，一旦呼吸管、通讯管受到鳄鱼袭击，即可开枪射杀鳄鱼。所幸的是，自动武器在乌干达并非难得一见，大坝业主雇用的保安都是荷枪实弹(已申请相应的书面许可)，随时准备采取必要安保措施。在所有的风险评估项目中，这是唯一一条涉及到自动武器的使用。当然，希望动用武器的机会越少越好。

此外，其他一些因素也有可能会造成潜水施工的中断。大坝东侧(即排沙坝)被扩建成交通桥梁，并被作为横跨尼罗河的一条重要供给路线。由于使用吊机将潜水舱置入或吊离水体，因而需要对潜水作业进行细致规划。

在与大坝运行人员、当地高速公路执法部门以及“有个性”的当地警察进行反复沟通之后，最终达成了一致，同意在周末实施交通管制，以便协助完成潜水作业。之所以最终能够达成协议，是因为公司承诺为执勤的警察提供午餐！

检查工作只花了短短3个星期，施工团队返回英国之后不久，即向业主提交了一份完整的检测报告，包含声呐装置扫描图像、视频录像、维修建议书等内容。纳录巴奥大坝检查工作在英国科技媒体界引起了不小的关注，为此,赛亚德还受到了英国土木工程师学会(InstitutionofCivilEngineers)及英国大坝协会(BritishDamSociety)的邀请，在英国各地做报告，介绍该项目的实施过程。

此次施工由于方法创新、独特，施工检查全面，为业主带来了切实的效益。同时也相信，该技术可以在全球进行推广，为大坝业主及其运营人员带来效益。

(蔡金栋 张 兰 编译)

2015-01-07

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