羅 亮，陳 燁

（青島太平洋水下科技工程有限公司，山東青島，266100）

1 工程概況

遙田水電站攔河壩中的溢流壩段設27孔溢流堰（WES），其中高堰24孔，低堰3孔，采用鋼弧門。電站自1988年底下閘蓄水發(fā)電，已運行近30年。由于溢流孔僅設置了弧形工作門，未設置檢修門，自運行以來，大壩弧門和溢流堰水下部分無法得到正常維護和檢修，目前大部分弧門存在門板銹蝕、水封老化變形等問題。此外，長期泄洪導致弧形鋼閘門漏水（如圖1所示），給電站運行帶來極大安全隱患。根本解決這一問題的方法是在溢流壩上增設檢修閘門，再對弧門進行徹底檢修、維護。

對于類似工程，傳統(tǒng)的施工需降低水位、放空水庫或者修建圍堰。針對遙田項目，降低水位不足以創(chuàng)造干地施工工作面，放空水庫則導致水資源損失過大，因此項目設計最初選擇修建圍堰后局部干地改造。由于項目施工工期長，需要度過冬季和春季兩個汛期，圍堰的安裝位置正好位于溢流孔上游，將對大壩汛期的正常行洪造成非常不利的影響，對庫區(qū)群眾生產(chǎn)生活造成巨大的損失。同時汛期洪水對圍堰安全也將造成巨大威脅，可能導致汛期無法正常施工，工期和工程造價都無法控制。

圖1 弧形門漏水情況Fig.1 Leakage of radial gate

2 改造方案

工程實施時由于低堰計算工況相對復雜，需采取多種處理措施才能確保閘壩的穩(wěn)定和安全，因此3個低堰孔未實施改造，僅對24個高堰孔進行了改造。高堰增設的檢修門底坎高程是65.80 m，擋水高程為正常蓄水位73.0 m，孔口凈寬度為10 m，改造時高堰檢修門厚度為700 mm。由于要新增檢修門槽，在高堰孔堰體上游側(cè)新澆底檻混凝土，采用水下不分散混凝土澆筑，強度等級為C30。

圖2 高堰改造前Fig.2 Weir before reconstruction

圖3 高堰改造后Fig.3 Weir after reconstruction

閘墩處改造方案為：首先將門槽改造處1.468 m長度范圍內(nèi)的閘墩混凝土從上到下全部拆除，使閘墩分為上游、下游獨立的兩段；在兩段閘墩之間采用植錨筋、增設鋼筋、埋設預埋件、立模澆筑混凝土等方式，重新恢復閘墩的整體結(jié)構(gòu)，并使門槽一體成型。

圖4 高堰新增檢修門槽配筋圖Fig.4 Distribution of rebar in additional gate slot

3 施工重點與難點

在遙田電站增設檢修閘門工程中，門槽埋件的精確安裝是重中之重，因此，最關鍵的部分為門槽施工和底檻施工。其中難度最大的部分是在原有閘墩的基礎上開槽施工。遙田水電站有24個高堰孔、25個閘墩需要改造。原閘墩結(jié)構(gòu)混凝土強度為C20，內(nèi)部設置了鋼筋網(wǎng)，厚度為1.5 m。施工時，需要將閘墩中部1.5 m范圍內(nèi)的混凝土全部拆除，重新澆筑二期混凝土。單個閘墩切割高度16 m，切割截面為1.5 m×1.5 m，單個閘墩切割拆除方量36 m3。項目現(xiàn)場共有25個閘墩需要切割，共需切割、拆除900 m3混凝土，工程量較大，因此閘墩的水下開槽也是影響本工程施工進度的關鍵工序之一。一旦閘墩混凝土無法順利拆除，門槽改造項目就無法按期進行。鑒于此，快速、高效切割、拆除大體積混凝土是項目需要解決的一大難點。

4 閘墩整體拆除方法

在已建閘墩上進行開槽和切除的傳統(tǒng)方法是使用液壓鋸和液壓鎬，由潛水員在水下進行人工拆除。這種方法施工范圍小、效率低，且耗費的勞動力非常大。對于大體積水下混凝土的拆除，在施工進度和施工成本上都不具備優(yōu)勢。

另一種傳統(tǒng)的大體積混凝土水下拆除方法為水下爆破，但爆破帶來的震動會對周邊水工建筑物有不同程度的影響，因此其使用局限性很大，無法廣泛推廣。

為了保證遙田項目能夠如期、順利完成，研究了兩種大體積混凝土水下拆除工法。一種是將水下靜態(tài)破碎劑加上適量的水配合后注入混凝土預先鉆好的裝藥孔中，破碎劑發(fā)生水化反應，產(chǎn)生體積膨脹，從而持續(xù)、緩慢地向孔壁施加膨脹壓力，將混凝土脹碎。此方法無聲且不會引發(fā)震動，不會對周邊建筑物帶來安全隱患。另一種方法是采用液壓繩鋸作為水下切割工具，進行混凝土整體切割、拆除。

4.1 靜態(tài)破碎結(jié)合人工鑿除

靜力破碎的原理是：由于巖石、混凝土是抗壓強度高，而抗拉強度很低的材料，因此，通過膨脹劑，對事先布置好的破碎孔施加一定的膨脹力，就會在切向拉應力的作用下使孔壁產(chǎn)生徑向脹開的裂縫，再使裂縫進一步擴展并相互連接，最終實現(xiàn)巖石、混凝土的解體破碎。

為建筑工程施工工作可以順利的開展，施工單位應在施工前期做好充足技術準備，進而使工程施工能夠達到預期目標。在建筑施工技術前期準備階段，要全面分析工程的具體情況，制定科學的施工進度計劃。深入優(yōu)化施工方案，提升施工效率，使建筑施工工程成本盡量縮減[4]。建筑施工技術管理是建筑施工過程的重要環(huán)節(jié)，其肩負著對施工現(xiàn)場的技術管理和質(zhì)量把控的重要作用。在建筑施工過程的技術管理工作中，要加強對工程質(zhì)量、工程進度、工程投資成本以及施工安全管理等方面的把控。加強對施工技術管理的檢查力度，相關部門應進行不定期抽查，對施工技術管理運用不當和違規(guī)操作的施工企業(yè)予以處罰。

現(xiàn)場施工時，首先采用繩鋸切割出門槽邊緣線。切割完成后采用?42液壓鉆頭，按照圖5所示位置鉆取靜力爆破孔，并在孔內(nèi)灌注靜力破碎劑，每次鉆取深度為2 m。當膨脹劑把閘墩混凝土脹碎后，采用人工鑿除的方式對已經(jīng)脹碎的混凝土進行鑿除。

圖5 靜力爆破孔位置示意圖Fig.5 Distribution of static blast holes

靜態(tài)破碎法的優(yōu)點包括：

（1）操作簡單。主要工藝為水下鉆孔和水下裝藥，目前水下鉆孔工藝已經(jīng)相當成熟，潛水員水下施工效率快。

（2）安全、易管理。靜態(tài)爆破劑為非爆炸危險品，破碎劑與其他普通貨物一樣可以購買、運輸、使用。

（3）材料環(huán)保。使用中無聲、無震動、無飛石、無毒氣、無粉塵，是無公害環(huán)保產(chǎn)品。

（4）使用方便。按破碎要求，設計適當?shù)目讖?、孔距、角度，能夠達到“外科手術式”的分裂、切割。

圖6 遙田水電站現(xiàn)場靜力破碎效果Fig.6 Result of static blast at Yaotian hydropower station

靜態(tài)破碎法的缺點如下：

（1）主要通過膨脹劑將混凝土脹碎，之后仍然需要耗費較多人力進行水下鑿除和清理。

（2）靜態(tài)破碎法只能把混凝土脹碎，但對混凝土內(nèi)的鋼筋無效。因此，對于鋼筋混凝土的水下拆除，仍然需要潛水員在水下對混凝土內(nèi)部鋼筋進行水下切割。

（3）水下靜態(tài)破碎無法控制破碎孔對周邊需保留的混凝土的破壞。因此，在實施破碎之前，需要將待拆除混凝土的邊緣提前切割出來，將需要保留和需要拆除的混凝土分隔開。

4.2 采用繩鋸對閘墩進行整體切割

根據(jù)現(xiàn)場的起吊能力，采用繩鋸將閘墩切割成若干塊后，用吊機將混凝土塊整體吊出。繩鋸主要由繩鋸驅(qū)動、飛輪、導向輪、金剛石繩鋸鏈條組成。繩鋸能切割鋼筋密布的混凝土構(gòu)筑物、厚磚墻，也能勝任水下切割作業(yè)。繩鋸比液壓墻鋸能完成的切割深度更深，切割作業(yè)深度不受限制，作業(yè)環(huán)境適應性更強、作業(yè)效率更高。

圖7 液壓繩鋸安裝和切割Fig.7 Installation and cutting of hydraulic rope saw

繩鋸切割法的優(yōu)點包括：

（1）繩鋸可同時切割混凝土和鋼筋，在完成鏈條穿孔及繩鋸鏈條安裝后，便無需潛水員進行水下操作，降低了勞動強度，提高了切割能力和勞動生產(chǎn)率。

（2）線性切割可以使施工截面更加整齊，能夠成倍提高工作速度，縮短施工工期，進一步降低勞動力成本。

繩鋸切割法的缺點有：

（1）對待切割混凝土的形狀有要求，比較適合切割獨立的混凝土結(jié)構(gòu)，比如墩、柱等。

（2）繩鋸的金剛石鏈條磨損率大，設備損耗較大。

4.4 實施結(jié)果

結(jié)合遙田水電站施工現(xiàn)場實際情況，項目最終選擇繩鋸整體切割法對閘墩進行整體拆除，拆除效果良好。

圖8 閘墩混凝土整體切割效果Fig.8 Overall cutting result of pier concrete

5 結(jié)語

我國很多小型水電站依然沿用40年前的設備和技術，安全保護性能差，大部分設備和建筑物帶病運行。輸水和泄水建筑物缺少檢修門槽是此類農(nóng)村水電站的普遍缺陷之一。

項目通過對現(xiàn)有門槽進行水下改造，增設檢修門槽，解決了遙田水電站溢流孔因缺少檢修閘門無法對已經(jīng)老化破損的工作閘門進行檢修的問題，便于后期工作閘門的日常維護，確保大壩的正常運行，為各地區(qū)農(nóng)村水電站類似工程問題提供了寶貴的工程經(jīng)驗。