開式圍堰在三河閘消力池檢修中的應(yīng)用

薛 松，楊 慧，王 豹，周和平

（江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100）

1 基本情況

三河閘工程位于江蘇省淮安市，是淮河入江水道控制口門，建成于1953年7月，共63孔，每孔凈寬10 m，閘身總寬697.75 m，設(shè)計流量12000 m3/s。不泄水時三河閘下游正常水位7.7 m上下，消力池底高程6.2 m，水深1.5 m左右，20條分縫將消力池分為21塊。2017年汛前檢查發(fā)現(xiàn)，消力池12條分縫兩側(cè)混凝土局部損壞，最長1.0 m，最寬0.5 m，最深0.08 m。為掌握工程狀況，維護(hù)工程完好，需進(jìn)一步檢查消力池，對損壞部位進(jìn)行維修。

2 維修方案選擇

消力池承受高速水流的沖刷和汽蝕，同時還承受各種雜物的沖擊和磨損，對損壞部位的維修，必須確保質(zhì)量。維修基本方案是對損壞部位鑿毛、植筋、布筋，采用膠凝材料修補(bǔ)，而做好這些工作的前提要求是施工界面無水。由于消力池僅是局部損壞，為節(jié)省投資，可采用局部排水方案檢修。氣壓沉柜和開式圍堰均為成熟的水下混凝土局部檢修裝置，可供選擇。由于氣壓沉柜最小適用水深為2.8 m（或3.3 m）[1-2]，不適用于三河閘消力池維修，而開式圍堰滿足各項(xiàng)使用條件。

3 開式圍堰簡介

開式圍堰系開敞式水下檢修圍堰的簡稱，專用于水下混凝土檢查維修，由江蘇省灌溉總渠管理處于2004年研制，經(jīng)多年應(yīng)用實(shí)踐，不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性和功效顯著提高。適用水深定位在10 m以內(nèi)，需要時能擴(kuò)展至十幾米甚至更深[3-4]。

開式圍堰主要由鋼圍堰、排水系統(tǒng)組成（見圖1）。開式圍堰的運(yùn)輸、組裝、運(yùn)行由專用工作船配合完成。

圖1 鋼圍堰與排水系統(tǒng)示意圖

3.1 鋼圍堰

鋼圍堰由若干節(jié)組成，設(shè)有爬梯、吊耳、止水、對接、鎖定、節(jié)間排水裝置等附件。施工現(xiàn)場逐節(jié)組裝，形成整體后移位至檢修面。

三河閘消力池維修期間，水深一般在1.5 m左右，只需一節(jié)底部圍堰即可。該圍堰為圓筒狀箱梁結(jié)構(gòu)體，高2 m，內(nèi)徑3.3 m。

3.2 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)包括常規(guī)排水設(shè)備、節(jié)間排水系統(tǒng)、排底水系統(tǒng)三部分。常規(guī)排水設(shè)備為污水潛水泵、泥漿泵等，運(yùn)行時放置于圍堰內(nèi)，用于抽排圍堰內(nèi)水體。節(jié)間排水系統(tǒng)用于排除每節(jié)圍堰之間的漏水，節(jié)間漏水通過每節(jié)圍堰上口的集水槽攔截，經(jīng)由管道逐節(jié)匯入底部集水箱后集中排除。三河閘消力池維修中僅使用一節(jié)圍堰，所以未啟用節(jié)間排水系統(tǒng)。排底水系統(tǒng)用于排除常規(guī)排水設(shè)備不能徹底排除的圍堰內(nèi)底水及圍堰外漏水。

排底水系統(tǒng)（見圖2）由圍堰底部集水室、真空泵、潛水泵三部分組成。真空泵通過鋼絲管與集水室頂部相連，用于排氣；潛水泵取水口安裝在集水室內(nèi)，泵身為滿足散熱要求安裝在集水室外，出水口安裝逆止閥。

圖2 排底水系統(tǒng)示意圖

排底水系統(tǒng)運(yùn)行的原理是，真空泵運(yùn)行使集水室內(nèi)壓力下降，圍堰內(nèi)底水及圍堰外漏水在大氣壓作用下，經(jīng)由集水室底部進(jìn)水孔匯入集水室，由潛水泵排除。

排底水系統(tǒng)設(shè)備配置必須達(dá)到一定容量要求，真空泵排氣流量須大于圍堰底部漏水流量，潛水泵揚(yáng)程須大于水深，排水流量大于匯入集水室水的總流量。

為防止水體意外進(jìn)入真空泵，在真空泵和集水室之間宜連接真空罐，用以截留水體。為防設(shè)備故障，排氣系統(tǒng)和排水系統(tǒng)均不低于2套。為防潛水泵堵塞或銹蝕卡阻，潛水泵選用不銹鋼質(zhì)排污潛水泵。

3.3 開式圍堰主要特征

（1）工作面開敞，人員、材料、設(shè)備進(jìn)出作業(yè)面便捷，檢查直觀，維修方便；

（2）施工界面無水，圍堰內(nèi)壁無射水、滴水現(xiàn)象；

（3）配套工作船滿足設(shè)備運(yùn)輸、組裝、移位、運(yùn)行等要求；

（4）適用水深范圍較大；

（5）設(shè)備投資不大，運(yùn)行成本較低。

4 施工方法

4.1 圍堰組裝與定位

（1）停泊工作船，接通電源；

（2）使用工作船上電動葫蘆組裝圍堰；

（3）鋪設(shè)工作船操作平臺，安裝調(diào)試真空泵、水泵等設(shè)備。

（4）將檢修部位做好標(biāo)記，使用電動葫蘆將圍堰整體吊起，移動工作船，將圍堰罩于檢修部位。

4.2 一般排水及堵漏

（1）安設(shè)潛水泵抽排圍堰內(nèi)水體；

（2）如圍堰內(nèi)淤泥、雜物較多，用高壓水槍沖淤，并使用泥漿泵抽排泥漿；

（3）如潛水泵、泥漿泵排水效果不佳，表明檢修部位平整度不好或雜物較多，由潛水工清雜并堵漏。

4.3 抽排底水

（1）當(dāng)圍堰內(nèi)水深只有10 cm左右時，啟動真空泵，圍堰內(nèi)底水及圍堰外漏水匯入集水室；

（2）集水室基本充盈時（看到水體進(jìn)入真空泵鋼絲管）啟動排底水系統(tǒng)的潛水泵；

（3）當(dāng)集水室內(nèi)水位下降以致潛水泵不出水時，關(guān)停潛水泵；

（4）真空泵持續(xù)運(yùn)行，適時啟動、關(guān)停潛水泵，保持檢修面無水。

4.4 混凝土檢查維修

（1）沖洗、清潔界面，清除低洼處積水，檢查記錄損壞情況；

（2）切割、鑿毛損壞混凝土，控制鑿除深度，使維修部位邊線整齊；

（3）進(jìn)行植筋、布筋，植筋時應(yīng)預(yù)先將一個維修面的鉆孔、清孔工作全部完成，預(yù)先扎好鋼筋網(wǎng)，適時拌制混凝土，注膠、植筋、布筋、澆筑應(yīng)連續(xù)快速，須在植筋膠初凝前（控制在20 min以內(nèi)）完成全部工序；

（4）澆筑混凝土，摻減水劑、早強(qiáng)劑；

（5）澆筑完畢后覆蓋壓實(shí)，放水養(yǎng)護(hù)，待圍堰內(nèi)外水位基本一致時，將圍堰移位至新的工作點(diǎn)。

5 結(jié)語

三河閘消力池檢查維修現(xiàn)場施工20天，對此前潛水檢查中發(fā)現(xiàn)存在破損的12條分縫進(jìn)行了排水檢查，發(fā)現(xiàn)其中8處僅僅是分縫兩側(cè)略有高差，局部混凝土麻面，未見明顯損壞，另4處有一定損壞，采取鑿毛、植筋、澆筑混凝土方法進(jìn)行了修補(bǔ)。其中一處維修時伸縮縫冒水量較大，為保證施工質(zhì)量，采取鉆孔灌漿措施阻止了滲漏。三河閘消力池檢修采用開式圍堰實(shí)現(xiàn)無水施工，由于水深僅1.5 m左右，設(shè)備組裝、移位、排水等均較方便，功效較高。結(jié)果表明：

（1）開式圍堰用于水下混凝土檢修是安全可靠的；

（2）選用較大容量水循環(huán)真空泵有利于提高功效，增強(qiáng)穩(wěn)定性；

（3）圍堰下水前應(yīng)對逆止閥、潛水泵、集水室進(jìn)行全面檢查，防止施工中出現(xiàn)故障延誤時間；

（4）檢修面存在漏水現(xiàn)象，采用鉆孔灌漿方式堵漏能達(dá)到預(yù)期效果。