大伙房水庫取水塔維修施工方案

于長征，王鶴，蔡光哲，劉海付

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

大伙房水庫取水塔維修施工方案

于長征，王鶴，蔡光哲，劉海付

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

文中對撫順大伙房水庫取水塔維修施工方案選擇與設(shè)計(jì)過程作了比較詳細(xì)的介紹，兩方案優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：封堵氣囊施工方案的優(yōu)點(diǎn)是程投資少、方案簡單、快捷，施工工期短，缺點(diǎn)是施工時段受限，且必須在規(guī)定時段內(nèi)完成。靜水間豎井加高施工方案的優(yōu)點(diǎn)是施工時段不受限制，施工方案傳統(tǒng)，保證率較高，但該方案投資高、施工難度大、施工復(fù)雜、繁瑣、施工工期相對較長。經(jīng)綜合分析后，設(shè)計(jì)單位推薦的施工方案為封堵氣囊施工方案。

大伙房水庫；取水塔；維修施工方案

1 工程概況

撫順市大伙房水庫取水塔位于大伙房水庫發(fā)電及泄洪隧洞南面上游350 m處，主要建筑物有取水塔、工作橋及輸水洞。工程始建于1958年，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)取水量為12 m3/s，是該市唯一的飲用水水源取水口，供水對象人口超過300萬人。根據(jù)SL252-2000《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》和SL285-2003《水利水電進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，水庫工程等別為I等，主要建筑物取水塔的級別為1級。

取水塔豎井平臺頂高程為137 m，取水塔基礎(chǔ)到塔頂總高度約為42 m。為適應(yīng)不同季節(jié)水位及水質(zhì)的變化，采用四層進(jìn)水，每層一個進(jìn)水口，進(jìn)水口高度3 m；塔內(nèi)控制室長度為28 m，寬度4 m，高度4 m，控制室地面高程103.50 m?？刂剖夜苍O(shè)有控制閥4臺，直徑1.4 m，分別控制不同高程的進(jìn)水口。

2 工程存在的問題

取水塔經(jīng)過多年運(yùn)行后，塔身和控制閘閥均出現(xiàn)問題，撫順?biāo)畡?wù)局組織專家組進(jìn)行了鑒定，專家檢查組出具的鑒定報(bào)告主要結(jié)論如下：

2.1 結(jié)構(gòu)部分

1）混凝土出現(xiàn)裂縫，裂縫表面有線狀滲漏并有白色物質(zhì)析出，混凝土局部存在表面輕度剝蝕及粗骨料外露情況。

2）控制閥電機(jī)支座混凝土普遍存在頂部端角混凝土破損、破碎及脫落情況。

3）豎井內(nèi)交通臺階為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，臺階底面表層混凝土普遍存在順筋破壞、脫落、鋼筋外露并銹蝕、起皮，一層臺階下表面表層混凝土破壞尤為嚴(yán)重；臺階側(cè)面立柱表層混凝土也存在順筋破壞、脫落現(xiàn)象。

2.2 金屬結(jié)構(gòu)部分

1）圓形電動閘門由于多年運(yùn)行，閥體、閥座等均磨蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)漏水等現(xiàn)象，急需檢修或更換。

2）水庫水通過平壓管直通塔內(nèi)，作為過水通道，已有50年未進(jìn)行檢修，截止維修前，1號平壓管有2處鎧裝連接處滲水，管體連接處下部發(fā)生銹蝕，構(gòu)成較大的安全隱患，一旦磕、碰、撞到平壓管導(dǎo)致其損壞，水庫水將通過平壓管直通塔內(nèi)，后果嚴(yán)重。

3 維修需解決的問題

受資金限制，建設(shè)單位擬分兩階段對取水塔進(jìn)行維修，該階段維修任務(wù)是對進(jìn)水塔內(nèi)圓形電動閘閥進(jìn)行檢查，并視閘閥老舊和損壞程度，或進(jìn)行維修，或進(jìn)行更換，其它方面維修在下階段進(jìn)行。

4 施工方案設(shè)計(jì)

工程施工的難點(diǎn)在于取水塔位于水庫中，不可能因維修進(jìn)水塔而放空水庫，而進(jìn)水塔上封閉進(jìn)水管與出水管的檢修閘門已經(jīng)失效，因此，如何封閉進(jìn)水管和出水管，在閘閥間形成干地施工條件是確保維修工程取得成功的關(guān)鍵，也就是說采用一個簡單、省錢、對正常供水影響小的施工方案才是這次維修工程的關(guān)鍵。

4.1 施工條件

取水塔位于水庫中，距岸邊約30 m，與庫岸用交通橋聯(lián)系。水庫正常高水位為137 m，每年春季為水庫運(yùn)行水位較低的時段。施工場地、風(fēng)、水、電以及交通等條件均比較優(yōu)越。

4.2 施工方案比選

針對維修主體對象和各種施工條件分析后，擬定兩種施工方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

4.2.1 靜水間豎井施工方案

該方案在取水塔115 m平臺上修建豎井。擬建豎井底部坐落在靜水間上部，建基高程為115.00 m，豎井頂部平臺高程137.50 m，豎井內(nèi)徑規(guī)格為10.20 m×5.30 m，壁厚2.0 m，豎井內(nèi)設(shè)置閘門槽，與取水塔下游段靜水間原有閘門槽對接，豎井頂部平臺設(shè)啟閉機(jī)室，需制作一個臨時檢修閘門，然后用啟閉機(jī)來啟閉檢修閘門，阻斷靜水間和其后進(jìn)水管之間的通道，使位于取水塔中部的閘閥間形成干地施工條件，從而能對閘閥及其他水工建筑物進(jìn)行維修、檢查、更換等施工。

豎井施工時，需進(jìn)行水下混凝土澆筑，豎井混凝土澆筑完畢后，抽干井內(nèi)積水，拆除井內(nèi)靜水間上部混凝土結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行連接段門槽施工，使豎井內(nèi)閘門槽和靜水間原有閘門槽對接。

4.2.2 封堵氣囊施工方案

封堵氣囊又叫堵水氣囊，用優(yōu)質(zhì)橡膠與纖維加強(qiáng)層硫化后制成。封堵氣囊堵水的工作原理是利用優(yōu)質(zhì)橡膠做成的管道封堵氣囊通過充氣方法使其膨脹，當(dāng)堵水氣囊內(nèi)的氣體壓力達(dá)到規(guī)定要求時，堵水氣囊填滿整個管道斷面，利用管道封堵氣囊壁與管道產(chǎn)生的摩擦力堵住漏水，從而達(dá)到目標(biāo)管段內(nèi)無滲水的目的。

通過與當(dāng)?shù)厮畡?wù)部門溝通，了解到每年4月至6月份,大伙房水庫運(yùn)行水位較低，水庫管理單位還可根據(jù)該時段水庫水位，進(jìn)一步降低靜水間內(nèi)水位至105.8 m。根據(jù)這一有利因素，經(jīng)網(wǎng)上檢索、查閱資料及和廠家聯(lián)系溝通后，設(shè)計(jì)單位根據(jù)該工程建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，擬定了方案二——封堵氣囊施工方案，該方案簡述如下：

取水塔進(jìn)水口管底高程為103.80 m，直徑1 400 mm，出水口管底高程也為103.80 m，直徑1 400 mm，進(jìn)水管和出水管中部為閘閥控制室，出水管末端與靜水間連接?？刂剖业孛娓叱?07.20 m，頂高程111.20 m，寬4.0 m，長28 m，安裝4臺閘閥，閘閥規(guī)格為DN1400 mm，操作人員可以通過閘閥控制水流。

根據(jù)靜水間和閘閥控制室之間的最高水位差，向?qū)I(yè)制造廠家訂制一個封堵氣囊，氣囊直徑1 420 mm。

維修施工開始前，需要水庫運(yùn)行單位降低靜水間水位至105.80 m，施工人員將封堵氣囊放置在靜水間通往閘閥的管道上，通過充氣使其膨脹，當(dāng)封堵氣囊內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定要求時，封堵氣囊填滿整個管道斷面，起到封閉作用。

根據(jù)水位條件，封堵氣囊擋水水頭為2 m，承受的靜水水平推力為20 kN。充氣后的封堵氣囊為圓柱形，長0.8 m，充氣壓力0.03 MPa，環(huán)向壓力約為105 kN，橡膠與混凝土摩擦系數(shù)0.3，可產(chǎn)生31.5 kN的摩擦力，可以抵御封堵氣囊擋水后承受的靜水水平推力。

上述措施完成后，再用揚(yáng)程滿足要求的小型離心泵排干閘閥基坑存水，形成干地，就可進(jìn)行閘閥更換以及澆筑二期混凝土施工。當(dāng)混凝土具備一定強(qiáng)度后，將封堵氣囊放空后從專門閥道抽出，即完成閘閥更換施工。

5 施工方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

兩方案優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：

封堵氣囊施工方案的優(yōu)點(diǎn)是施工方案工程投資少、方案簡單、快捷，施工工期短，缺點(diǎn)是施工時段受限，且必須在規(guī)定時段內(nèi)完成。

靜水間豎井加高施工方案的優(yōu)點(diǎn)是施工時段不受限制，施工方案傳統(tǒng)，保證率較高，但該方案投資高、施工難度大、施工復(fù)雜、繁瑣、施工工期相對較長。

經(jīng)綜合分析后，設(shè)計(jì)單位推薦的施工方案為封堵氣囊施工方案。由于施工方案新穎、簡單、投資小、便于實(shí)施、且對城市供水影響較小，因此在建設(shè)單位組織的專家審查會上順利通過審查。

6 結(jié)語

封堵氣囊能滿足在各種工作條件下的使用，且操作簡單，具有良好的耐老化性能，使用壽命長。封堵氣囊特別適合對排水管道進(jìn)行閉水試驗(yàn)、閉氣試驗(yàn)、漏點(diǎn)查找、管道維修臨時堵水等維護(hù)測試工作。

以往封堵氣囊多用在城市給排水管路的維修和維護(hù)工程，在水利工程上應(yīng)用并不多見，這次設(shè)計(jì)人員在取水塔維護(hù)工程上采用封堵氣囊，為今后類似或相近的工程提供了一種新的設(shè)計(jì)思路，具有很好的推廣價值和示范效果。

TV671

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2017-04-21