米斯

摘要：本文介紹了南水北調(diào)中線水源工程丹江口大壩加高工程中電廠取水口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的基本情況，分析了取水口封堵的必要性和可行性，并針對(duì)封堵技術(shù)和水下施工方案展開(kāi)討論，從具體實(shí)施的角度論證取水口封堵對(duì)電廠通風(fēng)冷卻系統(tǒng)改造和整個(gè)大壩加高金屬結(jié)構(gòu)安裝工程的影響。

關(guān)鍵詞：取水；閘閥；封堵

1 工程概況

丹江口大壩加高工程是南水北調(diào)中線水源工程的重要組成部分，大壩加高后水庫(kù)正常蓄水位由157m提高到170m，壩頂由162m提高到176.6m。整個(gè)混凝土壩總長(zhǎng)1141米，分為58個(gè)壩段，由右聯(lián)混凝土壩段（7-右13）、深孔壩段（8-13）、溢流壩段（14-24）、廠房壩段（25-33）、左聯(lián)混凝土壩段（33-44）等部分組成。丹江口水利樞紐各類(lèi)金屬結(jié)構(gòu)自投入運(yùn)行至今已三十多年，部分金屬結(jié)構(gòu)需要拆卸重新安裝或改造更新，電廠取水口金屬結(jié)構(gòu)是其中之一，位于廠房壩段。

2 取水口封堵技術(shù)概述

在25#壩段110.00m高程和115.00m高程各設(shè)有一個(gè)取水口，引水鋼管為DN200，兩取水口鋼管在閥門(mén)室合二為一，由一根DN250鋼管引水，閥門(mén)室位于102.00m高程廊道寬縫處。在28# 壩段105.3m和115.7m高程也各有一個(gè)取水口，接兩根DN200預(yù)埋水管，在108.25m廊道內(nèi)設(shè)有閘閥，其后合并為一根DN250管道。本系統(tǒng)取水口較低，引來(lái)的低溫水庫(kù)水主要作為廠房空調(diào)室噴淋冷卻的水源，同時(shí)也是電廠操作樓的消火栓和廁所沖洗用水。

由于原大壩施工時(shí)取水系統(tǒng)的管路中只設(shè)置了閘閥，而未在壩前設(shè)置閘門(mén)。管路系統(tǒng)檢修時(shí)，需關(guān)閉壩內(nèi)廊道中的閘閥。當(dāng)該閥本身或閥前的一段明管需檢修時(shí)，就得在水庫(kù)潛水堵塞取水口，比較麻煩， 萬(wàn)一檢修不及，則會(huì)從破損處漏水淹沒(méi)壩內(nèi)廊道或發(fā)生更嚴(yán)重的事故。目前系統(tǒng)已運(yùn)行了30多年，閘門(mén)室閘閥繡蝕嚴(yán)重，已經(jīng)無(wú)法關(guān)閉。在大壩加高后，水壓加大，潛水深度增加，增加了檢修難度，因此本取水口必須進(jìn)行封堵。

取水口孔口段封堵方案的主要工序?yàn)椋喝∷趶澏吻谐?、制作定型堵頭、水下焊接、柔性材料卡塞（利用水壓）。

3 取水口封堵準(zhǔn)備工作

3.1 水下準(zhǔn)備工作

為徹底弄清楚電廠通風(fēng)冷卻系統(tǒng)取水口的具體位置、管口結(jié)構(gòu)型式、管徑、鋼管銹蝕情況、取水口周?chē)炷翣顩r，我們對(duì)其進(jìn)行了水下檢查。檢查結(jié)果如下：25#壩段電廠空調(diào)系統(tǒng)取水口（一）管口高程110.0m，取水口中心位置距25～26壩段橫縫1.9m，取水口為喇叭形，取水口攔污柵為方鋼形式，喇叭形直徑700 mm，攔污柵與取水管采用法蘭螺栓聯(lián)接；取水管與上游面混凝土接觸部位管徑周長(zhǎng)182cm（斜面周長(zhǎng)）；垂直測(cè)量取水管底部與上游面混凝土接觸部位管徑周長(zhǎng)172cm；取水管管口喇叭形攔污柵頂部距上游面混凝土53cm，底部距上游面混凝土22cm。

25#壩段電廠空調(diào)系統(tǒng)取水口（二）管口高程115.0m，取水口中心位置距25～26壩段橫縫1.2m，取水管與上游面混凝土接觸部位頂部表面有混凝土，混凝土上下游長(zhǎng)度約350mm，左右側(cè)寬度約400mm，高度約100mm。取水管管徑、取水管管口喇叭形攔污柵及攔污柵與上游面混凝土間的距離與高程110.0m取水口相同。

25#壩段電廠空調(diào)系統(tǒng)取水口管口周邊與壩體混凝土接觸較好，檢查范圍內(nèi)管口周邊混凝土未發(fā)現(xiàn)裂縫，取水管表面銹蝕嚴(yán)重。

3.2 地面準(zhǔn)備工作

（1）取水口閘門(mén)室現(xiàn)場(chǎng)檢查，包括閘閥的工作狀態(tài)、銹蝕情況、管路走向、內(nèi)部供電和照明情況、從壩頂至閘門(mén)室的可行通道、通道是否通暢、通道尺寸、閘門(mén)能否順利關(guān)閉、是否具備封堵條件等。為后序管路灌漿、混凝土施工等提供第一手資料。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，閘門(mén)室的管路繡蝕比較嚴(yán)重，兩個(gè)主閘門(mén)仍無(wú)法關(guān)閉和開(kāi)啟，一個(gè)處于關(guān)閉狀態(tài)，一個(gè)處于開(kāi)啟狀態(tài)。

（2）根據(jù)水下檢查結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，制定封堵施工方案，包括封堵方案、管路灌漿施工方法、閘室混凝土施工等。

（3）加工件的加工制作。根據(jù)封堵方案制作封堵法蘭、閘門(mén)處封堵法蘭、灌漿管路制作等。

4 封堵時(shí)的其他必備的條件

為保證取水口封堵施工安全順利進(jìn)行，按照水下作業(yè)的基本要求，在進(jìn)行25#壩段取水口檢查、水下封堵施工時(shí)應(yīng)具備的基本條件是：26#壩段機(jī)組停機(jī)并且25#壩段取水口閘門(mén)關(guān)閉。另外，水下施工應(yīng)選在枯水期水位較低時(shí)進(jìn)行，封堵前電廠內(nèi)通風(fēng)冷卻水系統(tǒng)改造完成。

25#壩段取水口分水下檢查和水下封堵施工兩個(gè)階段，所需的停機(jī)次數(shù)為兩次，第一次停機(jī)時(shí)間為1天，第二次停機(jī)時(shí)間為12天，總停機(jī)時(shí)間為13天。目前5#和6#機(jī)組均處于停機(jī)狀態(tài)，已具備封堵施工條件。

5 具體封堵方法

5.1 水下封堵方法

根據(jù)25#壩段取水口的水下檢測(cè)結(jié)果，取水口結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)下圖5-1。

（1）封堵程序

根據(jù)25#壩段取水口水下檢查結(jié)果，擬定的封堵程序?yàn)椋涸诖_保取水口下面閥門(mén)關(guān)閉的前提下，首先由潛水員沿混凝土表面將取水口切除，將加工好的封堵裝置通過(guò)錨栓固定在混凝土表面上，將排氣管引至水面以上，在確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題的條件下，緩慢小心打開(kāi)閘門(mén)室的閥門(mén)排水（此時(shí)封堵裝置上的閥門(mén)也應(yīng)打開(kāi)），閥門(mén)宜小開(kāi)，不能全開(kāi)，通過(guò)在閘門(mén)室觀察流量變化和最終滲流量大小即可判斷是否封堵成功，如果最終滲流量較大且無(wú)法滿(mǎn)足正常灌漿要求時(shí)，要急時(shí)關(guān)閉閥門(mén)（包括封堵裝置上的閥門(mén)），查找原因，調(diào)整設(shè)計(jì)。封堵裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖5-2和附圖。

（2）施工準(zhǔn)備

①在完成水下檢查、封堵方案編制批準(zhǔn)后立即進(jìn)行封堵裝置細(xì)化和制作。

②灌漿設(shè)備、機(jī)具、材料準(zhǔn)備，包括在鋼管上焊接灌漿管和封板等，水下封堵成功后必須立即進(jìn)行管路水泥灌漿。25#壩段取水口灌漿設(shè)備、機(jī)具要提前搬運(yùn)至25#壩段壩后102m高程廠壩平臺(tái)上，通過(guò)交通廓道將管路接引至施工現(xiàn)場(chǎng)。endprint

③混凝土澆筑設(shè)備、機(jī)具準(zhǔn)備。要考慮好混凝土運(yùn)輸通道、運(yùn)輸方法，混凝土通過(guò)吊罐卸至25#壩段壩后102m高程廠壩平臺(tái)處，然后采用斗車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)混凝土至施工現(xiàn)場(chǎng)。

④現(xiàn)場(chǎng)照明和施工用電準(zhǔn)備。

（3）封堵方法

①取水口外露部分割除。

②水下施工平臺(tái)搭設(shè)，施工平臺(tái)采用膨脹螺栓固定。

③鉆孔。首先加工制作一個(gè)鉆模，鉆模上的孔與封堵裝置上的孔配鉆，利用高壓風(fēng)鉆鉆孔，鉆模采用三個(gè)膨脹螺栓固定。

④封堵裝置安裝。在安裝之前將發(fā)泡橡膠板粘貼在封堵法蘭上，用壩頂2#M900塔機(jī)吊至水下安裝位置，將喜利得RE500植筋膠注入孔內(nèi)后安插錨栓，帶上螺帽，固化24h后上緊螺帽。

⑤若需要可用GS水下專(zhuān)用密封膠進(jìn)行密封處理。

⑥灌漿管路安裝。將排氣管引至水面并固定。

5.2管路灌漿施工方法

采用水泥灌漿方法封堵管路，水泥采用P.O42.5，水灰比0.5：1，漿液通過(guò)管路輸送至施工現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)灌漿量的多少，合理準(zhǔn)備灌漿材料和制備漿液。按水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

5.3閥門(mén)室混凝土澆筑

閥門(mén)室混凝土由自卸汽車(chē)運(yùn)輸至壩頂并卸到吊罐內(nèi)，用2#M900塔機(jī)吊至25#壩段102m高程廠壩平臺(tái)處，人工轉(zhuǎn)運(yùn)至廓道內(nèi)，在廓道內(nèi)用斗車(chē)輔助運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，人工入倉(cāng)，振搗器振搗。

6 事故應(yīng)急處理

閥門(mén)無(wú)法關(guān)閉將會(huì)直接影響取水口的正常封堵和水下作業(yè)人員的安全，閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟將影響取水口至閥門(mén)段的鋼管排水和滲水檢查，無(wú)法確定封堵是否成功。閥門(mén)的正常開(kāi)啟和關(guān)閉關(guān)系到取水口能否成功封堵。

（1）根據(jù)電廠提供的信息，截至目前為止，25#壩段閘門(mén)室兩個(gè)閘閥均無(wú)法開(kāi)啟和關(guān)閉，只是后部的閘閥已經(jīng)關(guān)閉，具備封堵條件。確認(rèn)封堵完成后，立即拆除閘門(mén)室兩個(gè)閥門(mén)，將事先已經(jīng)加工好的封堵法蘭（法蘭的中心焊上DN25的灌漿管，灌漿管另一端安裝球閥）通過(guò)螺栓連接到閥門(mén)上。

（2）取水口封堵完成后，慢慢開(kāi)啟已關(guān)閉的閥門(mén)（封堵法蘭上的閘閥開(kāi)啟，排氣管引至水面以上），觀察流量變化情況，如果出現(xiàn)大的滲漏則立即關(guān)閉閥門(mén)。由潛水員水下檢查取水口封堵情況，針對(duì)滲水處進(jìn)行處理直至滿(mǎn)足灌漿要求為止。

（3）在灌漿過(guò)程中，由于種種原因，排氣管脫落或斷裂，潛水員將立即下去關(guān)閉閘閥，重新連接排氣管，要求在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)處理完成，重新開(kāi)始灌漿。

（4）當(dāng)出現(xiàn)意想不到的最壞情況時(shí)，應(yīng)迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)施工人員，立即向業(yè)主、監(jiān)理、電廠報(bào)告。

（5）疏通廓道內(nèi)的排水系統(tǒng)，讓水能及時(shí)排走。

7 封堵進(jìn)度計(jì)劃

7.1 封堵步驟

本項(xiàng)目分四步走，第一步為水下檢查，主要是對(duì)取水口結(jié)構(gòu)、尺寸、周?chē)炷翣顩r進(jìn)行檢查，要保證檢查結(jié)果的真實(shí)性。第二步為方案編制、細(xì)化及審批。第三步為水下安裝封堵裝置和管路灌漿。第四步為閘門(mén)室封閉混凝土施工。其中第一步和第三步均有水下作業(yè)，需要停機(jī)配合。

當(dāng)時(shí)，庫(kù)水位正好處在▽140m高程左右，是取水口封堵的大好時(shí)機(jī)。5#機(jī)和6#機(jī)均處于停機(jī)狀態(tài)，25#壩段取水口已具備封堵條件。

7.2 封堵進(jìn)度計(jì)劃安排

考慮到25#壩段取水口已具備封堵條件，首先進(jìn)行25#壩段取水口施工，再行考慮28#壩段和29#壩段取水口施工。25#壩段取水口檢查1天，水下封堵裝置安裝和檢查10天，灌漿2天，混凝土施工2天。

8 封堵技術(shù)結(jié)論

在整個(gè)封堵施工的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)取水口的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，位置各異，取水口的高程均不相同，有水平方向的，也有傾斜向下的，還有位于進(jìn)水口圓弧段上面的，針對(duì)每一個(gè)取水口的具體情況，我們制定了相關(guān)的封堵方案，例如在管口直接加蓋法蘭的封堵方案，可以減少水下鉆孔和植筋的難度。但是必須摸清管壁的銹蝕情況，確保管道封堵有效。事實(shí)證明此舉是方案成功的關(guān)鍵。在對(duì)25#壩段取水口封堵方案實(shí)施的基礎(chǔ)上，及時(shí)優(yōu)化了28#、29#壩段取水口的法蘭封堵方案。

管口封堵是否密實(shí)、可靠是整個(gè)管道封堵施工的關(guān)鍵，考慮到管口周?chē)炷帘砻娴牟黄蕉?，加大封蓋法蘭，加厚、加寬密封膠皮十分有必要，由于水下鉆孔難度大，封蓋法蘭定位孔不宜過(guò)多，在上下左右四個(gè)方位進(jìn)行固定的具有一定的可行性。

在取水口至閥門(mén)室范圍內(nèi)澆筑混凝土，需要注意混凝土澆筑的方向，還要考慮混凝土的管徑與混凝土級(jí)配配套，由于原管道中有大量的積聚物和附著物（包括泥漿），混凝土無(wú)法與鋼管內(nèi)壁結(jié)合在一起，混凝土也無(wú)法澆筑密實(shí)。采用自下而上的水泥灌漿方法是比較好的方法，可以保證管道水泥漿密實(shí)。在灌漿之前，先打開(kāi)閥門(mén)室內(nèi)的閘門(mén)，從取水口的進(jìn)口用高壓水較長(zhǎng)時(shí)間地沖洗管道，沖掉積聚物和附著物，然后自下而上灌注水泥漿（濃漿灌注），經(jīng)實(shí)踐證明，本方法是可行的。

這次封堵過(guò)程包括水下檢查、清理，水下切割，水下植筋、水下安裝法蘭、水下漏水點(diǎn)檢查及堵漏處理，水下灌漿協(xié)助，灌漿管路的安裝拆除，取水口閘門(mén)的開(kāi)與關(guān)、管道的清洗與檢查等均經(jīng)歷了較長(zhǎng)的時(shí)間，存在大量的水下作業(yè)，在封堵施工期間都有電廠停機(jī)配合。第一個(gè)取水口的封堵，經(jīng)歷了一個(gè)艱難的探索過(guò)程，隨著25#壩段的成功封堵，28#壩段取水口封堵非常順利，封堵所需的時(shí)間越來(lái)越短。

最終，在多方的共同努力和協(xié)調(diào)配合下，取水口的封堵工作順利完成，這標(biāo)志著丹江口大壩加高電廠空調(diào)取水系統(tǒng)改造取得了圓滿(mǎn)成功。這也為電廠空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

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