李平

（河北省水利工程局，石家莊 050021）

東武仕水庫(kù)泄洪洞雙懸臂疊梁鋼圍堰施工技術(shù)

李平

（河北省水利工程局，石家莊 050021）

泄洪洞加固改造是東武仕水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的主要項(xiàng)目之一。為了不影響水庫(kù)的正常供水，又能提供干場(chǎng)作業(yè)條件，在無(wú)門槽支撐情況下，研究并實(shí)施了水下雙懸臂疊梁鋼圍堰施工技術(shù)，在有效性和經(jīng)濟(jì)性之間找到了一個(gè)很好的平衡點(diǎn)，較好地解決了施工兼顧水庫(kù)供水的問題。

東武仕水庫(kù)；泄洪洞；水下圍堰；疊梁門

1 工程概況

東武仕水庫(kù)位于邯鄲市磁縣縣城西北約7km處的滏陽(yáng)河上，是一座以防洪、供水為主，兼顧發(fā)電、生態(tài)、旅游、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。由于水庫(kù)建成已久，主要建筑存在安全隱患，管理設(shè)施老化，危及下游城市和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，經(jīng)水利部批準(zhǔn)，對(duì)東武仕水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程處理，其中泄洪洞加固改造是其重要的組成項(xiàng)目之一。

泄洪洞于1971年建成，位于主壩樁號(hào)0+800處，為有壓短管進(jìn)口接拱式無(wú)壓涵洞型式，進(jìn)口底高程84.5m，分3孔，孔口尺寸4.0m×4.0m（寬×高），中墩厚1.8m，最大下泄流量837m3/s。本次泄洪洞加固改造主要工作內(nèi)容：①將泄洪洞進(jìn)口檢修閘門改為事故閘門；②更換臺(tái)車啟閉機(jī)和門機(jī)軌道；③弧形工作閘門更換止水、壓板、防腐；④泄洪洞洞身伸縮縫的處理等。

在水庫(kù)不允許放空的情況下，為保證干場(chǎng)作業(yè)，需在檢修門上游進(jìn)行水下臨時(shí)封堵。經(jīng)過考察研究和比較，提出了在泄洪洞進(jìn)口利用2個(gè)中墩實(shí)施雙懸臂組合式疊梁鋼圍堰整體深水封堵方案。

2 施工技術(shù)要點(diǎn)

東武仕水庫(kù)泄洪洞共3孔，設(shè)有2個(gè)中墩，2個(gè)邊墩分別與進(jìn)口混凝土導(dǎo)墻連接。閘墩中墩為75.72°傾斜結(jié)構(gòu)。由于無(wú)門槽或其他支撐點(diǎn)可利用，故封堵位置選在泄洪洞進(jìn)口處，把鋼疊梁門安放于閘墩上游，利用2個(gè)中墩做鋼疊梁門支承點(diǎn)，采用6節(jié)鋼疊梁門組合進(jìn)行3孔整體封堵，兩中墩外側(cè)為5.7m的懸臂結(jié)構(gòu)，鋼疊梁門長(zhǎng)度達(dá)15.6m。鋼疊梁門下游用鋼絲繩拉結(jié)固定。

封堵用的鋼疊梁門比照常規(guī)鋼疊梁門設(shè)計(jì)，除考慮孔口尺寸、設(shè)計(jì)水頭、中墩位置等主要因素外，還考慮了原混凝土表面的平整度以及水上運(yùn)輸、安裝、拆除等因素，水封、支撐、充水平壓裝置等部位的設(shè)計(jì)均采用了非常規(guī)方式。

3 設(shè)計(jì)條件

孔口型式：潛孔。

圍堰型式：平面疊梁鋼閘門。

孔口尺寸：頂部寬度b1=15.6m，底部寬度b2= 15.6m，至頂止水處斜長(zhǎng)h=9.6m。

第1～6節(jié)閘門斜長(zhǎng)：1.6m。

傾斜角度：75.72°。

閘底高程：84.5m。

設(shè)計(jì)水位：106m。

設(shè)計(jì)水頭：21.5m。

孔口數(shù)量：3孔。

4 施工工藝流程

施工場(chǎng)地平整→制作浮式工作平臺(tái)→進(jìn)口底板凹槽處理→鋼疊梁門吊運(yùn)→鋼疊梁門安裝→工作閘門放水→檢查和漏水處理→洞內(nèi)施工完后放水平壓→拆除鋼疊梁門→施工現(xiàn)場(chǎng)清理。

5 鋼疊梁門運(yùn)輸、安裝和拆除

在封堵方案實(shí)施之前，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和泄洪洞進(jìn)口結(jié)構(gòu)情況，組織所有參與封堵施工的人員，對(duì)每道工序的具體實(shí)施步驟、方法及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行反復(fù)細(xì)致的研究，制定相關(guān)安全技術(shù)措施，確保封堵成功，保證施工安全。

5.1 鋼疊梁門裝運(yùn)

在岸邊臨時(shí)填筑的施工平臺(tái)（臨時(shí)碼頭）上，利用300t汽車吊按順序把鋼疊梁門吊裝到浮式工作平臺(tái)，加固穩(wěn)定后，將吊梁上的吊點(diǎn)與鋼疊梁門吊點(diǎn)通過滑輪組用鋼絲繩連接好。每次運(yùn)輸一節(jié)鋼疊梁門，裝運(yùn)時(shí)注意鋼疊梁門的方向，避免浮式工作平臺(tái)在水中調(diào)頭。

5.2 進(jìn)口底板及邊墻處理

水下清淤完成后，經(jīng)潛水員觸探，發(fā)現(xiàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸與原設(shè)計(jì)圖紙出入較大：

（1）實(shí)際底板高程均低于設(shè)計(jì)高程84.5m，最小相差13cm，最大相差22cm；

（2）底板不平整，出現(xiàn)凹槽，凹槽深度6～25cm，呈現(xiàn)上游高、下游低的趨勢(shì)；

（3）兩側(cè)邊墻垂直度誤差較大，極不平整，局部有錯(cuò)臺(tái)。

因此，鋼疊梁門無(wú)法直接就位，需要將其兩側(cè)面板切割掉2～5cm寬，對(duì)凹槽進(jìn)行整平處理，將凸起部位的混凝土進(jìn)行水下鑿除。

5.2.1 模具制造

根據(jù)鋼疊梁門底部形狀，利用型鋼制作模具，用以水下鑿除和整平處理的尺寸控制。

5.2.2 混凝土鑿除

首先把模具吊入水底，模具的水平度用兩側(cè)連接的鋼尺來(lái)控制。模具到達(dá)離底板20cm處后，潛水員通過模具和底板混凝土的間距來(lái)觀測(cè)底板平整度，找出需要鑿除的部位，并做好標(biāo)記。

潛水員用水下鑿除混凝土設(shè)備鑿除標(biāo)記混凝土。

通過多次模具矯正，最后使底板混凝土面基本滿足平整度要求。

5.2.3 凹槽處理

采用水下不擴(kuò)散混凝土找平凹槽底部。水下不擴(kuò)散混凝土摻加了UWB-II型外加劑，具有很強(qiáng)的抗分散性和較好的流動(dòng)性能，能抑制混凝土中的水泥和骨料分散，實(shí)現(xiàn)了水下混凝土的自流平和自密實(shí)，并且不污染施工水域。其配合比見表1，性能指數(shù)見表2。

表1 混凝土配合比

5.3 鋼疊梁門安裝就位

5.3.1 浮式工作平臺(tái)就位

5.3.1.1 初步定位

通過纜繩牽引到緊貼泄洪洞進(jìn)水塔上游墻體，初步就位。

5.3.1.2 精確定位

操作人員按照進(jìn)水塔墻體外側(cè)到封堵處的距離，通過鋼管支撐墻體，調(diào)整吊裝孔口到達(dá)預(yù)定位置。

5.3.2 鋼疊梁門安裝就位

在浮式工作平臺(tái)上，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組吊裝鋼疊梁門水下就位。吊裝前應(yīng)提前計(jì)算好鋼疊梁門的水下就位深度，當(dāng)鋼疊梁門接近洞口時(shí)，兩名潛水員下水，指揮吊裝人員將其慢慢放到標(biāo)定位置。

為保證水平吊裝，通過鋼疊梁門兩側(cè)連接的鋼尺校核入水深度，并按潛水員指令控制平衡。每節(jié)鋼疊梁門就位后，要在下游側(cè)用鋼絲繩牽引固定。

鋼疊梁門整體安裝完成后，在各節(jié)鋼疊梁門結(jié)合處用棉被做好封堵。

5.4 工作閘門放水

（1）鋼疊梁門封堵完成后，開啟泄洪洞工作閘門放水。開啟順序?yàn)橄戎锌缀筮吙?，兩邊孔盡量同時(shí)開啟。開啟以點(diǎn)動(dòng)開啟為主。

（2）在檢修閘門門槽處每孔設(shè)1個(gè)水位觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)1人隨時(shí)觀測(cè)并讀數(shù)，使中孔水位始終低于兩個(gè)邊孔水位1.0～2.0m，兩個(gè)邊孔的水位差控制不超過0.50m，直到鋼疊梁門后洞內(nèi)水放空為止。

（3）如因滲水量太大需要關(guān)閉工作閘門時(shí)，需根據(jù)各孔水位的具體情況，決定關(guān)門順序并控制閘門開度，不得一次將一孔閘門完全關(guān)閉。關(guān)閉要點(diǎn)動(dòng)操作，使中孔水位始終低于兩個(gè)邊孔水位1.0～2.0m，兩個(gè)邊孔的水位差控制不超過0.50m。

5.5 漏水觀測(cè)和處理

洞內(nèi)水放空后，應(yīng)首先觀察泄洪洞出口水流情況，初步判定鋼疊梁門漏水情況。穩(wěn)定1d后，從下游泄洪洞出口進(jìn)入，仔細(xì)觀察滲漏情況和鋼疊梁門有無(wú)變形及異響，并做詳細(xì)測(cè)量和記錄。

如出現(xiàn)漏水，潛水員從上游用堵漏橡膠、堵漏板或棉胎進(jìn)行水下處理。

5.6 拆除鋼疊梁門

鋼疊梁門拆除前，應(yīng)首先關(guān)閉工作閘門，然后用鋼疊梁門上的平壓閥進(jìn)行充水平壓。

平壓后，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將釣鉤落下，潛水員下水掛鉤，指揮浮式工作平臺(tái)上的人員將鋼疊梁門吊出水面并運(yùn)至臨時(shí)碼頭。

6 鋼疊梁門止水封堵

水封直接關(guān)系封堵后的效果，水封設(shè)計(jì)是鋼疊梁門設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位。水封要承擔(dān)密封和支撐作用，常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)尺寸、形狀的水封，在承壓強(qiáng)度、壓縮量上無(wú)法滿足要求，故對(duì)水封進(jìn)行了專門非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用了復(fù)合材料異型水封。

兩邊墩混凝土表面很不平整，為保證足夠的壓縮量和一定的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了外PL型頂側(cè)水封，要求頂、側(cè)水封在2.0～4.0MPa設(shè)計(jì)水壓力條件下的壓縮變形量為10～50mm，在寬度50～90mm范圍內(nèi)壓強(qiáng)均勻。頂、側(cè)水封采用夾高強(qiáng)尼龍帆布（2層），為了減少水封在高壓下與混凝土面的摩擦力，在頂、側(cè)水封表面涂了帶自潤(rùn)滑功能的四氟材料。

中墩混凝土表面為弧面，凹凸不平且傾斜角度不一致。為使中墩受力均衡，在鋼疊梁門與混凝土之間設(shè)置了支撐水封，其設(shè)計(jì)承受壓強(qiáng)為2.0～4.0MPa，壓縮量為35～60mm，材質(zhì)同頂、側(cè)水封。

鋼疊梁門底節(jié)采用雙水封連接，下鋪經(jīng)過處理的4層棉被墊平，疊梁門上游用卵石填塞（充當(dāng)骨架），寬30cm，其上游采用棉被塞緊墊平。如果底部滲漏嚴(yán)重，則在鋼疊梁門上游1m處用袋裝碎石修筑土圍堰一道，在土圍堰和鋼疊梁門之間澆筑水下不分散混凝土，可解決鋼疊梁門的底部滲漏問題。

7 應(yīng)用效果

東武仕水庫(kù)泄洪洞雙懸臂組合式鋼疊梁門整體深水封堵，采用專門設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合橡膠水封，封堵后實(shí)際壓縮量為50～59mm，符合設(shè)計(jì)要求，封水較嚴(yán)密，能保證洞內(nèi)干場(chǎng)作業(yè)；鋼疊梁門受力達(dá)到了預(yù)期效果，封堵后用百分表檢測(cè)懸臂端變形不足1mm，保證了洞內(nèi)施工安全；浮式工作平臺(tái)設(shè)計(jì)合理，定位準(zhǔn)確，保證了鋼疊梁門的順利運(yùn)輸和吊裝安全；雙懸臂組合式鋼疊梁門的放空和平壓措施安全可靠，保證了鋼疊梁門的安全和穩(wěn)定，為泄洪洞加固改造施工創(chuàng)造了有利條件；鋼疊梁門的拆除作業(yè)安全、平穩(wěn)、順利，為泄洪洞加固改造工程按期竣工提供了保證。

［1］GB50201—1994，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］SL223—2008，水利水電建設(shè)工程驗(yàn)收規(guī)程［S］.

［3］SL303—2004水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］SL251—2000，水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程［S］.

［5］SL252—2000，水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［6］SL74—95，水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Construction Technology of Double Cantilever Stop Log of Steel Cofferdan of Dongwushi Reservoir Sluice Tunnel

LI Ping
（Hebei Water Conservancy Engineering Bureau，Shijiazhuang 050021，China）

The reinforcement of sluice tunnel is the major project of the Dongwushi reservoir reinforcement project.In order not to affect the normal water supply and provide the operation condition in the dry site，in the case of without gate slot support，studying and implemented the construction technology of double cantilever stop log of steel cofferdam，it found a balance between the effectiveness and economy，giving consideration to both reservoir construction and water supply.

Dongwushi reservoir；sluice tunnel；underwater cofferdam；stop log gate

TV52

B

1672-9900（2014）03-0086-03

2014-04-18

李平（1978-），男（漢族），河北樂亭人，工程師，主要從事工程施工技術(shù)與管理工作，（Tel）13933148800。