某水電站尾水出口鋼閘門(mén)圍堰水下?lián)岆U(xiǎn)施工方案

左啟江

摘 要：為盡快恢復(fù)某水電站的生產(chǎn)和發(fā)電，結(jié)合工程的地形地質(zhì)條件、項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，全面分析了水下?lián)岆U(xiǎn)基本方案、鋼閘門(mén)圍堰施工環(huán)節(jié)和安全管理措施，確保了圍堰的可靠性及安全性。

關(guān)鍵詞：水電站；尾水出口；鋼閘門(mén)圍堰；水下?lián)岆U(xiǎn)施工

1.電站的基本情況

某水電站處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，常年多雨。相關(guān)資料顯示，此地區(qū)一天內(nèi)最大降雨量約160mm，平均年降雨量約1400mm。壩址以上集雨面積15000km2，約占流域總面積的95%，年平均流量約為400m3/s，總庫(kù)容2億m3，正常蓄水位117m，死水位112m。

某水電站為河床式電站，主要任務(wù)為發(fā)電，主要建筑物由溢流壩、兩岸接頭重力壩、發(fā)電廠房及開(kāi)關(guān)站等組成，壩頂全長(zhǎng)164m。電站安裝3臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘?5MW。

2.水下?lián)岆U(xiǎn)基本方案.

在一次電站年度檢修中，因上游突發(fā)超標(biāo)洪水，一號(hào)機(jī)組二號(hào)尾水出口檢修閘門(mén)受洪水沖擊，造成止水板后二期混凝土崩塌、二號(hào)尾水門(mén)損毀，導(dǎo)致廠房進(jìn)水。

為盡快恢復(fù)生產(chǎn)和發(fā)電，要對(duì)受損的門(mén)槽二期混凝土予以修復(fù)，滿足重新下閘擋水條件。電站廠房下游地勢(shì)陡峭、河床面較寬、水流湍急，需修筑圍堰形成干地施工條件。如采用常規(guī)土石圍堰施工方案，進(jìn)場(chǎng)道路布置困難、工序多、工程量大、汛前無(wú)法完成門(mén)槽修復(fù)，且土石圍堰難以完全拆除勢(shì)必抬高發(fā)電尾水水位。經(jīng)方案比選，充分利用現(xiàn)有的閘墩、底板，在閘墩尾部安裝臨時(shí)鋼閘門(mén)，閘墩、底板、臨時(shí)鋼閘門(mén)圍堰之間形成封閉施工區(qū)域，抽干堰內(nèi)積水后，即可形成干地施工條件，見(jiàn)附圖：

3.施工環(huán)節(jié).

現(xiàn)場(chǎng)施工條件：機(jī)組下游▽116.00m尾水平臺(tái)設(shè)有10t的電動(dòng)葫蘆，現(xiàn)場(chǎng)其他起吊條件有限。尾水閘門(mén)底部高程85.27m，發(fā)電最低尾水位為97m，300m3/s流量時(shí)下游水位▽97.3m，600m3/s流量時(shí)下游水位▽99.08m，尾水下層工作平臺(tái)高程101.21m；尾水上層工作平臺(tái)高程116m。

3.1.臨時(shí)鋼閘門(mén)設(shè)計(jì).

需安裝臨時(shí)鋼閘門(mén)的尾水孔口凈寬5.5m，兩側(cè)閘墩中心間距8m。3#閘墩軸線88m～90m高程處有2條檢修排水管，應(yīng)避開(kāi)。施工時(shí)，按300m3/s控制下泄流量，故臨時(shí)鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)寬度選為7.5m，高度為12m，施工時(shí)根據(jù)施工水位情況，需要時(shí)加設(shè)擋水板。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)起重吊裝能力有限（注：10t電動(dòng)葫蘆），現(xiàn)場(chǎng)地形條件限制及道路、水面運(yùn)輸條件，擬將臨時(shí)閘門(mén)分四節(jié)制作，每節(jié)高度3m。每節(jié)段臨時(shí)鋼閘門(mén)構(gòu)造體加工成全封閉箱狀以利浮運(yùn)。

經(jīng)計(jì)算：1#塊選用Q235材質(zhì)I45b型工字鋼作受力構(gòu)件，間距40cm；2#塊選用Q235材質(zhì)I45b型工字鋼作受力構(gòu)件，間距53cm；3#塊選用Q235材質(zhì)I45b型工字鋼作受力構(gòu)件，間距80cm；4#塊選用Q235材質(zhì)I45b型工字鋼作受力構(gòu)件，間距120cm.。

3.2.施工工序

本次鋼閘門(mén)圍堰施工主要工序?yàn)椋轰撻l門(mén)制作 — 鋼閘門(mén)陸上運(yùn)輸 — 鋼閘門(mén)水上運(yùn)輸 — 鋼閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)組合拼裝 — 鋼閘門(mén)水中調(diào)整姿態(tài)立直 — 鋼閘門(mén)下沉就位 — 鋼閘門(mén)外圍潛水堵漏 — 圍堰內(nèi)抽干水，修復(fù)受損閘門(mén)與門(mén)槽— 鋼閘門(mén)拆除。

3.2.1臨時(shí)鋼閘門(mén)制作.

閘門(mén)制作，委托有資質(zhì)的企業(yè)予以加工，完成制作后，先在廠內(nèi)予以組裝，再運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.2.2.臨時(shí)鋼閘門(mén)運(yùn)送.

通過(guò)汽車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞?，將廠內(nèi)制作好的鋼閘門(mén)塊體運(yùn)到距電站下游12km的舊渡口處，再通過(guò)吊車(chē)吊入河道中，通過(guò)浮運(yùn)措施把鋼閘門(mén)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.2.3.臨時(shí)鋼閘門(mén)安裝.

在施工前，由于下層工作平臺(tái)處于安裝臨時(shí)鋼閘門(mén)的垂直上方，應(yīng)事先在工作平臺(tái)上鉆穿成孔，以利鋼絲繩穿過(guò)牽引。同時(shí)，將尾水底板安放鋼閘門(mén)位置的底部接觸面雜物清除干凈。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及水深情況，通過(guò)潛水作業(yè)配合，在水面將1#塊和2#塊拼接。將吊點(diǎn)掛在2#塊上，向1#塊箱內(nèi)緩慢注水，將1#、2#塊合體扶正，使閘門(mén)在起重設(shè)備的牽引下緩緩沉放至底部，并在潛水員作業(yè)配合下精確定位，依次將3#塊、4#塊安裝就位。各號(hào)塊體之間設(shè)橡膠止水板，用螺栓拼接結(jié)固，臨時(shí)鋼閘門(mén)與閘墩接觸面設(shè)橡膠止水板。

3.2.4.臨時(shí)鋼閘門(mén)的固定與預(yù)壓。

通過(guò)潛水員予以水下鉆孔，在此基礎(chǔ)上裝置錨桿，把閘門(mén)固定于閘墩，同時(shí)潛水員通過(guò)安裝手拉葫蘆等措施對(duì)鋼閘門(mén)箱體進(jìn)行加壓，讓閘門(mén)和閘墩全面貼合。

3.2.5.查看圍堰密閉狀態(tài).

若檢查到縫隙，則通過(guò)棉絮予以塞堵，直到其足夠嚴(yán)密即可。如果發(fā)現(xiàn)閘板底端接觸面存在縫隙，水壓力大不能通過(guò)常規(guī)方法解決時(shí)，那么就要終止抽水，同時(shí)讓內(nèi)外水位平衡，用水下混凝土堵漏的方法確保止漏，達(dá)到抽干水的目標(biāo)。

3.7.修復(fù)受損閘門(mén)和門(mén)槽。

在具備干地修復(fù)條件后，按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)與受損程度修復(fù)受損閘門(mén)和門(mén)槽。

3.8.臨時(shí)鋼閘門(mén)拆除.

尾水閘門(mén)下閘后，向圍堰內(nèi)注水，水位平衡后，潛水員拆除臨時(shí)閘門(mén)塊間連接螺栓。向臨時(shí)鋼閘門(mén)箱體中灌入充氣排水，由上至下按照順序進(jìn)行拆除。

4.鋼閘門(mén)圍堰施工的安全管理措施.

4.1鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)和制作

本次施工任務(wù)時(shí)間緊、鋼閘門(mén)制作技術(shù)要求高、加工精度要達(dá)到鋼閘門(mén)制作的規(guī)范要求，因此，本項(xiàng)目將鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)和制作外包給有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并按有關(guān)法律法規(guī)簽定外包合同。

4.2鋼閘門(mén)陸上運(yùn)輸：

與物流企業(yè)簽署相合同，把運(yùn)輸鋼閘門(mén)的運(yùn)輸環(huán)節(jié)予以外包給專(zhuān)業(yè)的運(yùn)輸公司。

4.3鋼閘門(mén)水上運(yùn)輸：

4.3.1主要危險(xiǎn)源識(shí)別：a.鋼閘門(mén)漏滲水下沉；b. 施工人員溺水；c. 急灘；d. 不良?xì)夂驐l件。

4.3.2安全管理措施：

a. 將鋼閘門(mén)吊入水中處于浮動(dòng)狀態(tài)，定時(shí)檢查閘門(mén)箱體是否存在漏滲水現(xiàn)象，如有，將鋼閘門(mén)起吊上岸，補(bǔ)焊修復(fù)，并進(jìn)行氣密性檢查，確保鋼閘門(mén)箱體內(nèi)不漏水，以保證浮運(yùn)過(guò)程安全。

b. 按船甲板工作相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行人員組合，施工人員按規(guī)定穿戴救生衣，配備專(zhuān)門(mén)救生工作船舶隨拖值守。出現(xiàn)緊急情況時(shí)進(jìn)行施救。

c. 遇急灘安全措施：選用大功率拖帶船舶，按拖帶船舶規(guī)范要求懸掛旗標(biāo)，必要時(shí)通知電站調(diào)整泄下流量，以利通過(guò)急灘。

d. 密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，避免大霧大雨等不良天氣拖運(yùn)。

4.4.鋼閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)組合拼裝、水中姿態(tài)調(diào)整立直、下沉就位、拆除

4.4.1主要危險(xiǎn)源識(shí)別：a.水面作業(yè)安全；b. 高處落物打擊。

4.4.2安全管理措施：

a. 按規(guī)定佩戴安全帽，救生衣和其它勞動(dòng)保護(hù)配置，配備救助工作站；

b. 在施工區(qū)域上方設(shè)置警示標(biāo)志，避免無(wú)關(guān)人員出入。

c.專(zhuān)人統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮，限位鋼纜繩牢固可靠。

d.鋼閘門(mén)內(nèi)注水的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和注水量調(diào)整，密切觀察調(diào)整鋼閘門(mén)的水中姿態(tài)，在注水過(guò)程中，將人員安排處于安全位置。

4.5潛水堵漏

按潛水作業(yè)相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，設(shè)專(zhuān)人與潛水員進(jìn)行專(zhuān)門(mén)聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)日常對(duì)潛水設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證潛水設(shè)備處于良好狀態(tài)。強(qiáng)調(diào)潛水上浮注意事項(xiàng)，避免職業(yè)病危害。

4.6圍堰抽水

作業(yè)時(shí)實(shí)時(shí)觀察堰體內(nèi)外水位，主動(dòng)掌握泄水流量數(shù)值，預(yù)判壩前水位，第一次堰內(nèi)抽干水時(shí)，注意觀察鋼閘門(mén)堰體的變形及穩(wěn)定性，強(qiáng)調(diào)保持最大水位差經(jīng)12h后，觀察判斷鋼閘門(mén)堰體處于穩(wěn)定可靠下施工人員方可進(jìn)入堰內(nèi)施工作業(yè)。專(zhuān)人觀察堰外水位，若出現(xiàn)堰外水位上升并可能漫壩時(shí)， 立即安排堰內(nèi)作業(yè)人員撤離到堰外，同時(shí)停止堰內(nèi)抽水，并回注水平衡堰體內(nèi)外水位差。準(zhǔn)備相應(yīng)物資材料，當(dāng)預(yù)判下泄流量大于300m3/s時(shí)，及時(shí)加高鋼閘門(mén)頂部高程1m，盡量避免水漫堰體狀態(tài)出現(xiàn)。

5.總結(jié).

在本此修復(fù)工程中，充分利用現(xiàn)有的閘墩和底板，采用鋼閘門(mén)圍堰施工方案，從鋼閘門(mén)制作開(kāi)始，到鋼閘門(mén)圍堰建成擋水，僅耗時(shí)一個(gè)月內(nèi)，投資省、工期短、拆除方便，為迅速恢復(fù)電站生產(chǎn)和發(fā)電創(chuàng)造了有利條件，取得了非常良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，為同類(lèi)型電站的修復(fù)工程提供了有益借鑒。