淺談高拱壩導(dǎo)流底孔下閘及封堵施工

趙 勝 利

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

1 概 述

目前，我國(guó)水電建設(shè)正處于高峰期，高拱壩工程越來(lái)越多已建的小灣、溪洛渡、錦屏等一大批的300 m級(jí)高壩，以及為加快藏區(qū)水電開發(fā)在建的的葉巴灘水電站200 m級(jí)高拱壩等。高拱壩結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，大多為混凝土雙曲拱壩，其壩身布置多層孔口用于防洪度汛，一般在壩身布置有導(dǎo)流底孔、放空底孔、泄洪深孔及溢流表孔等，其中導(dǎo)流底孔在壩體施工后期將進(jìn)行封堵，并經(jīng)受封堵期間鋼閘門止水時(shí)效安全考驗(yàn)，它關(guān)系著大壩能否最終蓄水到設(shè)計(jì)水位高程，保證其發(fā)電效益最大化。

2 導(dǎo)流底孔封堵閘門下閘

2.1 下閘的準(zhǔn)備

(1)根據(jù)合同文件、設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況等依據(jù)編寫下閘方案，報(bào)監(jiān)理單位批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

(2)根據(jù)監(jiān)理批復(fù)的下閘施工方案，對(duì)參與下閘施工的人員進(jìn)行技術(shù)及安全交底，使下閘工作做到有序、安全地進(jìn)行。

(3)下閘所需材料、工具、安全防護(hù)用品等事先準(zhǔn)備好，并提前放置于施工現(xiàn)場(chǎng)做到隨用隨取。

(4)閘門下閘前，清理、維護(hù)好到啟閉機(jī)平臺(tái)的通道、照明以及施工用電等臨建設(shè)施，尤其是對(duì)下閘施工的電源全面進(jìn)行檢查，保證下閘時(shí)電源的可靠性。

(5)對(duì)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行全面的檢查、維護(hù)。在下閘前的2 d左右，將啟閉機(jī)進(jìn)行上電，啟動(dòng)啟閉機(jī)將閘門在1～2 m的范圍內(nèi)進(jìn)行升降試驗(yàn)，確認(rèn)啟閉機(jī)、閘門等均處于良好的工作狀況。

2.2 下閘的措施

(1)根據(jù)業(yè)主、監(jiān)理下達(dá)的書面通知(時(shí)間及順序)進(jìn)行下閘施工。

(2)在進(jìn)口封堵閘門下閘之前，將出口弧形工作閘門開啟1小時(shí)左右，對(duì)進(jìn)口封堵(檢修)閘門門槽底部進(jìn)行沖洗。

(3)啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)將封堵(檢修)閘門下放到底。下閘時(shí)注意觀察啟閉機(jī)的行程顯示及鋼絲繩的受力情況。行程開度顯示閘門到底且鋼絲松了后才能認(rèn)為閘門已下閘到位。

(4)將出口導(dǎo)流底孔工作閘門開啟，排空流道里面的積水。

(5)在弧形工作閘門處觀察導(dǎo)流底孔上游來(lái)水情況。如果發(fā)現(xiàn)上游來(lái)水量仍然較大以至人員無(wú)法進(jìn)入流道檢查，施工人員可在弧形工作閘門上采用強(qiáng)光電筒對(duì)進(jìn)口閘門的漏水情況進(jìn)行初步觀察。根據(jù)漏水部位分析是否需將進(jìn)口封堵(檢修)閘門提起重新進(jìn)行下閘。

(6)若在出口弧形工作閘門處未發(fā)現(xiàn)流水或存在不影響人員進(jìn)入流道檢查的流水，此時(shí)安排人員從流道進(jìn)到進(jìn)口封堵(檢修)閘門下游面進(jìn)行檢查。主要對(duì)封堵(檢修)閘門充水閥、橡膠水封、二期混凝土等部位進(jìn)行檢查，看有無(wú)漏水等異常情況，并對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行記錄，經(jīng)相關(guān)人員分析后再?zèng)Q定是否采取處置措施。

(7)由于導(dǎo)流底孔出口一般比流道高，會(huì)造成流道內(nèi)積水，因此，檢查要準(zhǔn)備浮箱或潛水泵等設(shè)備。

3 導(dǎo)流底孔封堵施工

3.1 封堵混凝土施工

導(dǎo)流底孔下閘結(jié)束后，開始進(jìn)行封堵施工，封堵段一般長(zhǎng)約50～55 m，分三段進(jìn)行。

3.1.1 臨建布置

(1)風(fēng)、水、電及冷卻系統(tǒng)沿用大壩施工時(shí)所布置的施工設(shè)備，管線等設(shè)施沿壩后橋鋪裝至具體部位。

(2)到達(dá)導(dǎo)流底孔出口牛腿頂部平臺(tái)的交通，原則上利用壩后永久橋或施工期搭設(shè)的臨時(shí)棧橋，從牛腿頂部下至流道底板的交通需要搭設(shè)轉(zhuǎn)梯，以便人員上下通行，各個(gè)導(dǎo)流底孔之間需要搭設(shè)棧橋以便人員或設(shè)備轉(zhuǎn)移。

(3)高拱壩大多布置了多層孔口泄流，各層孔口牛腿部位上下重疊，導(dǎo)致纜機(jī)不能吊運(yùn)材料或設(shè)備直接進(jìn)入導(dǎo)流底孔流道底板，需要布置一些平臺(tái)或棧橋進(jìn)行輔助。

① 纜機(jī)下料平臺(tái)。在壩后靠近導(dǎo)流底孔的區(qū)域，選擇纜機(jī)能夠直接下料的地方，布置混凝土集料斗，集料斗下方安置混凝土泵。由于壩后能利用的只有壩后永久橋或臨時(shí)棧橋，寬度一般2～3m，因此，需要對(duì)該部位進(jìn)行加寬、加固處理，且盡量將受力變化大的結(jié)構(gòu)或設(shè)備放置在永久橋上。

② 混凝土入倉(cāng)泵。導(dǎo)流底孔封堵混凝土施工一般采用混凝土泵入倉(cāng)，混凝土泵的安放位置大多放在底孔出口，由于牛腿等結(jié)構(gòu)遮擋，纜機(jī)直接吊運(yùn)設(shè)備到點(diǎn)比較困難，因此，需要采取其它手段將混凝土泵安放就位。

3.1.2 混凝土施工

(1)在施工上游第一段第一層混凝土之前，先在離上游閘門1～1.5 m處設(shè)置一道臨時(shí)擋水坎，高0.5 m左右，并埋設(shè)兩根DN219排水鋼管排水(單根鋼管安裝2個(gè)承壓2.5 MPa閥門)，鋼管埋設(shè)分上下高程錯(cuò)開一定高度設(shè)置，排水鋼管引出堵頭末端(尾部段預(yù)留1 m×1 m的凹槽)，并對(duì)前面設(shè)置的引漏水盲溝及排水鋼管分層高壓灌漿預(yù)埋管路，待堵頭段間接縫灌漿完成7天后，進(jìn)行高壓灌漿封堵回填埋設(shè)的排水鋼管，鋼管出露末端采取澆筑混凝土封閉以防銹蝕。

(2)澆筑前，對(duì)老混凝土面進(jìn)行鑿毛，混凝土鑿毛采用分段分倉(cāng)鑿毛，鑿毛時(shí)采用風(fēng)鎬，搭設(shè)移動(dòng)腳手架。底層混凝土澆筑前，先進(jìn)行底板插筋施工，底板混凝土內(nèi)鋼筋密集，插筋采取地質(zhì)鉆鉆孔。

(3)止水片安裝位置，上游段兩道，分別距兩端端頭50 cm，下游各段只設(shè)一道，分別距各段下游端頭50 cm。前期在進(jìn)行流道混凝土澆筑時(shí)，提前預(yù)埋，采用36槽鋼對(duì)止水進(jìn)行防護(hù)，封堵澆筑前，割除保護(hù)止水的槽鋼，清除垃圾，并對(duì)止水進(jìn)行回復(fù)，在拐角處的止水要重新進(jìn)行焊接，以滿足設(shè)計(jì)要求。

(4)堵頭模板主要采用普通組合鋼模板，周邊用木板補(bǔ)齊，鋼模外側(cè)用φ48鋼管作為圍檁支撐固定。

(5)考慮到混凝土澆筑能力及溫控要求，分層高度按不超過(guò)3.0 m進(jìn)行控制。

(6)備倉(cāng)過(guò)程中提前將冷卻水管埋設(shè)好，一般采用HPED管(外徑32 mm)，間距1 m×1 m或1 m×1.5 m(水平×垂直)，架立筋采用φ32或φ25鋼筋。

(7)混凝土選用坍落度為12～18 cm的泵送混凝土，纜機(jī)吊運(yùn)至壩后橋集料斗，再接力泵送入倉(cāng)。

(8)上游段第一層混凝土澆筑前，在臨時(shí)擋水坎頂部和側(cè)邊采用P3015鋼模(立摸)、φ48架管內(nèi)支撐的形式形成底部集水空間，用于排除門槽等滲出的水。上游段頂層澆筑時(shí)，在通氣孔下游設(shè)施工縫分前后兩次澆筑，使龍?zhí)ь^部位與止水所在區(qū)域能夠填滿密實(shí)，澆筑這一部位前，提前預(yù)埋兩套進(jìn)漿管及排氣管，泵管距閘門之間必須留有足夠的距離，因閘門在水下約在100 m水推壓達(dá)1 MPa，混凝土泵出口壓力在要澆滿空隙時(shí)可達(dá)到10 MPa以上，且不好掌握恰到好處的澆筑量，所以，需認(rèn)真仔細(xì)對(duì)待。計(jì)算閘門與倉(cāng)號(hào)高度和混凝土泵出口壓力間的關(guān)系，務(wù)必要防止泵送壓力過(guò)大推動(dòng)閘門。泵送未澆滿的空隙部位，進(jìn)行灌砂漿進(jìn)行補(bǔ)填，灌漿管路在龍?zhí)ь^空隙部位澆筑前預(yù)埋，保證此部位的質(zhì)量。

(9)混凝土通水冷卻一般分三期進(jìn)行，混凝土最高溫度不超過(guò)34 ℃，一期冷卻的目標(biāo)溫度為23～24 ℃，中期冷卻的目標(biāo)溫度為17 ℃，二期冷卻的目標(biāo)溫度為12 ℃。通水水溫、流量及降溫速率等按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

3.2 灌漿施工

導(dǎo)流底孔封堵涉及的灌漿有回填灌漿、接觸灌漿和接縫灌漿。回填灌漿部位為堵頭頂部與導(dǎo)流底孔頂板之間的縫面，采用預(yù)埋管灌漿方式，混凝土澆筑完成7 d后即可進(jìn)行。接觸灌漿部位為堵頭與原導(dǎo)流底孔兩側(cè)邊墻和頂板之間的接觸面(一般不含底板)，為保證接觸灌漿質(zhì)量，設(shè)置重復(fù)灌漿系統(tǒng)，采用真空注漿工藝進(jìn)行接觸灌漿。接縫灌漿部位為各堵頭段之間的施工縫面，接縫灌漿區(qū)內(nèi)的鍵槽設(shè)置、灌漿管道、出漿盒及止水片埋設(shè)等均應(yīng)按施工圖紙進(jìn)行。接觸及接縫灌漿在進(jìn)行灌漿之前，封堵混凝土齡期需達(dá)90 d，溫度冷卻至12 ℃目標(biāo)溫度，且縫面張開度不應(yīng)小于0.5 mm。

4 風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)急預(yù)案

導(dǎo)流底孔在下閘及封堵施工過(guò)程中，極易發(fā)生漏水、機(jī)械故障或其它安全風(fēng)險(xiǎn)，事前就需要制定完善的應(yīng)急預(yù)案，并成立相應(yīng)的應(yīng)急救援組織機(jī)構(gòu)，以防不測(cè)。

4.1 一般安全風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急預(yù)案

4.1.1 電源故障

(1) 在下閘前組織相關(guān)人員對(duì)高壓線路、變壓器、低壓線路及相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行全面檢查及維護(hù)。

(2)啟閉機(jī)下放閘門時(shí)，無(wú)關(guān)的用電設(shè)備盡量暫停使用，防止因其故障引起線路停電。

(3)下閘時(shí)安排人員在低壓配盤、變壓器等部位值班，如出現(xiàn)電源故障后立即查清原因并及時(shí)排除故障。

4.1.2 啟閉機(jī)故障

(1) 下閘前提前對(duì)啟閉機(jī)的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行清理、檢查、維護(hù)，并加注潤(rùn)滑油脂。

(2) 啟閉機(jī)帶電后，重點(diǎn)觀察盤柜儀表電壓、電流、開度及荷載等的顯示情況，看有無(wú)報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)。

(3) 啟閉機(jī)及閘門具備試動(dòng)作的條件后，啟動(dòng)啟閉機(jī)將閘門在1～2 m范圍進(jìn)行提升及下放，觀察啟閉機(jī)各項(xiàng)設(shè)備的工作情況是否正常。

(4)下閘時(shí)由技術(shù)人員、電氣人員、機(jī)械人員及啟閉機(jī)廠家人員組成保障小組，對(duì)下閘過(guò)程中啟閉機(jī)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)處置。

4.1.3 人員意外落水

由于施工過(guò)程中水上作業(yè)頻繁，極易出現(xiàn)施工人員意外落水的情況，主要采取以下應(yīng)對(duì)措施：

(1) 下閘前對(duì)啟閉機(jī)平臺(tái)的欄桿進(jìn)行檢查及修復(fù)，欄桿的設(shè)置應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

(2) 啟閉機(jī)平臺(tái)及船上作業(yè)人員在施工過(guò)程中均應(yīng)穿戴救生衣，作業(yè)時(shí)要正確配掛安全帶及安全繩。

(3) 準(zhǔn)備救護(hù)用的救生圈、安全繩等救援器材，并在船上安排救生員。

(4) 當(dāng)出現(xiàn)人員意外落水的情況，要及時(shí)拋投救生圈，救生員要及時(shí)下水救援。

(5) 對(duì)于救援上來(lái)的人員要根據(jù)情況及時(shí)采用相關(guān)救護(hù)措施，如保暖、人工呼吸等，并及時(shí)送醫(yī)院。

4.2 閘門堵漏應(yīng)急措施

在導(dǎo)流底孔下閘及封堵施工過(guò)程中，封堵閘門四周漏水是最重大的安全風(fēng)險(xiǎn)，必須重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行研究。封堵閘門四周漏水主要表現(xiàn)為充水閥漏水、水封漏水、門槽二期混凝土缺陷漏水以及門槽卡阻漏水等。

4.2.1 充水閥漏水

充水閥漏水主要是由于未關(guān)閉嚴(yán)密導(dǎo)致，若重新關(guān)閉充水閥后仍存在影響后續(xù)施工的漏水，則需要進(jìn)行堵漏。

(1) 在門后閥出水處焊接外悶堵頭堵水。外悶堵頭上焊接排水管，排水管上安裝能夠抵擋上游水頭壓力的閥門，用于焊接時(shí)的排水。外悶堵頭自身也應(yīng)能夠抵擋上游水頭壓力，與充水閥出水處四周焊接，最后在外悶堵頭上布置幾個(gè)加強(qiáng)筋板與門頁(yè)面板焊接。

(2) 若充水閥漏水量較大，則采用砂石骨料進(jìn)行堵漏。將拌和系統(tǒng)準(zhǔn)備好的混合骨料(宜采用，煤碴∶中石∶小石=5∶2∶3)運(yùn)至纜機(jī)吊運(yùn)平臺(tái)，纜機(jī)用料罐將混合骨料運(yùn)至閘門上方水域，相關(guān)人員在船上指揮纜機(jī)將料罐對(duì)準(zhǔn)閘門充水閥位置，然后打開料罐將骨料放下。堵漏后要及時(shí)對(duì)充水閥漏水情況進(jìn)行評(píng)估，如需要可再次投放混合骨料進(jìn)行堵漏，直至漏水量變小。

4.2.2 水封漏水

水封漏水分為頂水封漏水、側(cè)水封漏水和底水封漏水。

(1)頂水封和底水封漏水，主要先采用棉絮棒(棒內(nèi)包裹鋼筋)繩子定點(diǎn)投放，靠漏點(diǎn)水流吸入堵塞，另采用混合骨料的方式進(jìn)行堵漏，方法與上述一致。

② 側(cè)水封漏水，視漏水情況可在閘門下游面進(jìn)行堵漏。根據(jù)漏水位置的高度搭設(shè)腳手架，然后采用棉絮、木楔子等進(jìn)行堵漏施工。

4.2.3 門槽二期混凝土缺陷漏水

若出現(xiàn)門槽二期混凝土缺陷漏水，一般不建議在漏水處直接鉆孔處理，以免漏水情況加劇而增大處理難度?？稍诼┧课徊捎娩摪迳腺N橡膠止水、對(duì)應(yīng)漏水部位鉆孔并焊灌漿鋼管(需帶閥門)壓封止水，采用聚氨酯純壓灌漿堵漏。壓封利用導(dǎo)流底孔側(cè)壁實(shí)施可調(diào)節(jié)加壓內(nèi)撐來(lái)實(shí)現(xiàn)，灌漿壓力以能正常壓入漿液為準(zhǔn)。

4.2.4 門槽卡阻漏水

由于門槽在過(guò)流前進(jìn)行了試槽，中部卡阻的可能性不大，漏水一般發(fā)生在門槽底部，若下閘前對(duì)門槽底部進(jìn)行的沖洗不足，有可能存在異物卡阻，造成底部存在間隙。根據(jù)漏水量對(duì)門體底部存在的間隙進(jìn)行初步判斷選擇。

(1) 門槽內(nèi)有異物如鋼筋、型鋼卡阻且被門葉壓在底角，漏水量已致不能澆筑的情況時(shí)，采用大水泵強(qiáng)排，人員在采取保護(hù)措施下從流道進(jìn)入門后漏點(diǎn)，將物件用細(xì)鋼繩或粗鐵絲捆綁，另一端與汽車輪胎捆牢后，按程序再進(jìn)行重新下起閉閘門一次，利用水流帶走異物，此辦法簡(jiǎn)捷有效，但注意人員流道內(nèi)的施工安全。

(2) 拋投骨料還是包裹鋼筋的棉絮條或包裹鋼管的棉絮條進(jìn)行堵漏。在船上采用麻繩將棉絮條沿閘墩從水面下放至閘門底部。下放之前在麻繩上根據(jù)水面至門槽底部的距離做上標(biāo)記。棉絮條下放時(shí)在要盡量對(duì)準(zhǔn)底坎位置。下放麻繩到達(dá)標(biāo)記處時(shí)即不再下放，并檢查棉絮條是否落到門槽底板上，否則，就將棉絮條向下游牽引，讓水流將綿絮條引入間隙處，達(dá)到堵漏的目的。一般要拋投幾根棉絮條，且棉絮條長(zhǎng)度小于孔口寬度。上游堵漏時(shí)在出口工作閘門處觀察堵漏效果，若達(dá)到目的，就停止拋投棉絮條改拋混合骨料。

4.3 設(shè)置臨時(shí)堵頭

不論何種堵漏方式，堵漏效果可能會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱導(dǎo)致重新出現(xiàn)大量漏水，會(huì)對(duì)堵頭施工造成嚴(yán)重的安全隱患。因此，在采用棉絮條及骨料堵漏的基礎(chǔ)上，建議在上游端頭增設(shè)6 m寬的臨時(shí)堵頭，同時(shí)也可防止因上游水位升高引起封堵門異常而給施工帶來(lái)的安全隱患(臨時(shí)堵頭通常作為備用方案)。臨時(shí)堵頭在下游混凝土泵未就位前，可通過(guò)導(dǎo)流底孔通氣孔掛溜筒的方式從大壩倉(cāng)號(hào)內(nèi)通過(guò)通氣孔臨時(shí)進(jìn)料下溜入導(dǎo)流底孔內(nèi)。臨時(shí)堵頭在高度上可分兩倉(cāng)澆筑，第一倉(cāng)澆筑前仍然需要先澆筑臨時(shí)擋水坎，形成集水井，埋設(shè)排水管等。第二倉(cāng)澆筑時(shí)在通氣孔的上游側(cè)最高處增加埋設(shè)一根排氣管和灌漿管，以保證該部位能澆筑密實(shí)。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，導(dǎo)流底孔下閘與封堵施工，是高拱壩施工最后一道關(guān)卡，其成功與否主要取決于閘門是否能夠順利下閘，以及下閘后閘門四周的滲漏情況。閘門能否順利下閘關(guān)鍵在于門槽施工質(zhì)量，以及下閘前的準(zhǔn)備工作，有條件的做潛水水下摸清，而閘門四周的滲漏情況處理，關(guān)鍵在于對(duì)不同部位滲漏采用的堵漏處理方案，因此，在下閘前必須對(duì)各種可能出現(xiàn)的情況，分別制定出針對(duì)性的處理方案，才能有序、高效地進(jìn)行施工。