回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)在臺(tái)兒莊泵站中的科學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用

馮明月 孫海清 秦宜

(1.山東省水電設(shè)備廠，山東 曲阜 273100；2.山東水發(fā)市政建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

1 臺(tái)兒莊泵站清污技改的必要性

臺(tái)兒莊泵站是南水北調(diào)東線一期工程的第七級(jí)泵站，也是山東境內(nèi)第一級(jí)泵站，位于山東省棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)境內(nèi)韓莊運(yùn)河與月牙河中部之間，主要任務(wù)是從駱馬湖和中運(yùn)河抽水通過韓莊運(yùn)河向北輸水，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)調(diào)水目標(biāo)，同時(shí)可解決臺(tái)兒莊區(qū)25.9km2的排澇問題。

臺(tái)兒莊泵站設(shè)計(jì)調(diào)水流量125m3/s，設(shè)計(jì)站上水位25.09m(85國(guó)家高程基準(zhǔn))、站下水位20.56m，設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.53m，平均揚(yáng)程3.73m(最大揚(yáng)程6.00m、最小揚(yáng)程2.30m)，該泵站為I等工程，主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。站內(nèi)安裝2950ZLQ31-5型立式軸流泵5臺(tái)(套)(單機(jī)設(shè)計(jì)流量31.25m3/s，4用1備)，配5臺(tái)功率2400kW立式同步電動(dòng)機(jī)，總裝機(jī)容量12000kW，多年平均運(yùn)行時(shí)間4652h。主要建筑物有主廠房、副廠房、進(jìn)出水渠、進(jìn)出水池、清污閘、排澇涵洞、變電站和交通橋等。

1.1 臺(tái)兒莊泵站原清污設(shè)備及其主要技術(shù)參數(shù)

臺(tái)兒莊泵站清污閘共分九孔取水，各孔口進(jìn)水口凈寬均為4.20m，相對(duì)清污高程14.31m(底坎高程16.40m，清污閘頂橋面高程30.71m)；為滿足臺(tái)兒莊泵站的調(diào)水需求，清污設(shè)備采用牽引式全寬單耙型耙斗往復(fù)式清污技術(shù)，每孔進(jìn)水口均設(shè)置了1臺(tái)(套)耙斗往復(fù)式清污設(shè)備，九孔共設(shè)置了9臺(tái)(套)耙斗往復(fù)式清污設(shè)備。

各清污設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)表見表1，設(shè)計(jì)布置見圖1。

表1 臺(tái)兒莊泵站原清污設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

圖1 設(shè)備布置

1.2 臺(tái)兒莊泵站原清污設(shè)備存在的問題

臺(tái)兒莊泵站在正常調(diào)水運(yùn)行期間，上游河道兩側(cè)的生活垃圾、樹木、樹枝、雜草等經(jīng)過水流的沖擊，在攔污柵前大量堆積，形成水流擁堵。

臺(tái)兒莊泵站中承攬清污工作的牽引式全寬單耙型耙斗往復(fù)式清污設(shè)備存在著動(dòng)作復(fù)雜效率低下、污物較多時(shí)耙斗依靠自重難以入水、耙斗只能線性工作且無法有效翻轉(zhuǎn)的問題，從而導(dǎo)致卸污困難、自動(dòng)化控制系統(tǒng)失效，全程只能靠人工手動(dòng)操作等一系列問題。因此，在使用過程中即便費(fèi)時(shí)費(fèi)力也難以將污物及時(shí)打撈上岸，大幅降低了臺(tái)兒莊泵站清污閘攔污柵的過柵流量，嚴(yán)重影響了臺(tái)兒莊泵站的正常調(diào)水作業(yè)。

1.3 臺(tái)兒莊泵站清污技改的必要性

臺(tái)兒莊泵站來污量大，而清污設(shè)備的清污能力不能滿足其撈草清污需要，所以，為了降低污物對(duì)泵站等設(shè)備安全運(yùn)行的影響，綜合南水北調(diào)工程運(yùn)行管理、安全等方面的要求，提高工程的運(yùn)行安全保證率，對(duì)臺(tái)兒莊泵站清污機(jī)進(jìn)行清污設(shè)備技術(shù)改造十分必要。

通過清污技改，可以使清污設(shè)備真正發(fā)揮作用，防止污物進(jìn)入水泵機(jī)組造成機(jī)組發(fā)生不平衡振動(dòng)和過負(fù)荷等安全隱患。通過清污技改，可以讓清污設(shè)備及時(shí)可靠地運(yùn)行，能夠有效減輕攔污柵所攔截污物阻塞柵孔，保證攔污柵的設(shè)計(jì)過流面積，減小過柵局部水頭損失，提高水泵運(yùn)行效率，為機(jī)組高效運(yùn)行提供保障。而清污技改也是提高臺(tái)兒莊泵站運(yùn)行管理水平的需要。

2 清污技改實(shí)施方案的確立和施工任務(wù)

為降低污物對(duì)臺(tái)兒莊泵站設(shè)備安全運(yùn)行的影響，提高工程的運(yùn)行安全保證率，根據(jù)南水北調(diào)相關(guān)文件要求，結(jié)合臺(tái)兒莊泵站實(shí)際情況，選定了回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)作為技改方向進(jìn)行了相關(guān)研討，確立了清污技改實(shí)施方案，并明確了項(xiàng)目實(shí)施施工任務(wù)。

2.1 臺(tái)兒莊泵站清污技改方向的確立

在傳統(tǒng)水利工程中，攔污柵的作用是攔截流道中的樹枝、雜草等雜物，以免損壞機(jī)組，可是這種設(shè)計(jì)存在非常大的安全隱患，而過去人工清污不僅效率極低還威脅人身安全，并且造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。在此清污訴求下，清污技術(shù)改革勢(shì)在必行。清污技術(shù)發(fā)展至今大致分為兩類，即起源于國(guó)外的耙斗往復(fù)式清污技術(shù)和我國(guó)自主研發(fā)的齒耙回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)。

耙斗往復(fù)式清污技術(shù)出現(xiàn)比較早，其是在攔污柵之上設(shè)置有獨(dú)立的耙斗，耙斗張開后沿?cái)r污柵柵體靠自重下落，入水后耙斗閉合抓取污物后由鋼絲繩提升實(shí)現(xiàn)清污動(dòng)作，一般多渠道攔污柵輪流使用，其單耙清污量較大，但是一般僅能靜水工況清污，清污效率較低且清污不徹底，故障率較高，日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也較高，一般僅適用于污物量較小的水利水電工程之中。

回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)是在傳統(tǒng)攔污柵的基礎(chǔ)上，增設(shè)了不銹鋼牽引鏈條、回轉(zhuǎn)齒耙、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)及過載保護(hù)機(jī)構(gòu)后，最終將傳統(tǒng)攔污柵擋污與回轉(zhuǎn)齒耙清污相結(jié)合，而形成的全過水?dāng)嗝媲逦鄣淖詣?dòng)化動(dòng)水清污技術(shù)，其動(dòng)水、靜水清污均效果良好，?？讓Ｓ谩⒓撮_即清污，故障率較低且日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也較低，清污徹底且清污效率極高，被廣泛應(yīng)用于各類低水頭水利水電工程之中。

針對(duì)臺(tái)兒莊泵站的污物現(xiàn)狀，結(jié)合南水北調(diào)東線寶應(yīng)站、淮陰站等其他類似泵站的清污設(shè)備使用情況，經(jīng)過多方研討和分析后，基于臺(tái)兒莊泵站的實(shí)際清污需求，最終確立了回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)作為臺(tái)兒莊泵站清污技改的方向。

2.2 回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)的廣泛應(yīng)用

回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代末期，從其最早應(yīng)用于山東省引黃濟(jì)青工程沿線的直柵回轉(zhuǎn)清污設(shè)備，到第二代彎頭回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備，第三代無障礙回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備，再到近年第四代高新技術(shù)回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備，30余年的發(fā)展歷程中歷經(jīng)了數(shù)次技術(shù)飛躍和革新，先后解決了直線回轉(zhuǎn)卸污難卸污不徹底、彎頭回轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)與污物相沖突、水下導(dǎo)向輪易被污物卡死纏死、柵底因齒耙回轉(zhuǎn)而存在的空擋漏洞、無法清污至底坎而產(chǎn)生的清污死角等一系列技術(shù)難題，先后在南水北調(diào)、引江濟(jì)淮、京密引水、東深供水等大型水利工程和國(guó)電、華電、大唐等水電工程以及城市排灌站、市政給排水、污水處理等其他各種水利工程之中均得到了廣泛應(yīng)用。

2.3 清污技改實(shí)施方案的設(shè)計(jì)

綜合研討臺(tái)兒莊泵站運(yùn)行條件和清污閘工況后，本次清污技改基于維持臺(tái)兒莊泵站混凝基礎(chǔ)埋件不變的大前提，合理利用原耙斗往復(fù)式清污設(shè)備的部分柵體進(jìn)行升級(jí)改造，并最終將其技改成回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備。

由于耙斗往復(fù)式清污技術(shù)和回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)的清污原理和結(jié)構(gòu)型式存在較大的不同，基于臺(tái)兒莊泵站原耙斗式清污設(shè)備及其攔污柵結(jié)構(gòu)，本著節(jié)約理念，在清污技改設(shè)計(jì)中，原設(shè)備的柵條以下部分柵體通過回廠翻新升級(jí)改造后，可作為原材料用于回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備的攔污柵柵體之中。技改前后清污設(shè)備對(duì)比見圖2。

因此，本次技術(shù)改造的內(nèi)容主要包括：?耙斗式清污設(shè)備的拆除施工；?回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備的技改施工；?改造完的回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備的安裝施工；?附屬機(jī)電工程、建筑工程及其他施工。

其中，耙斗式清污設(shè)備的拆除施工，由于原耙斗往復(fù)式清污設(shè)備的攔污柵支撐架與基礎(chǔ)固定焊接在一起，柵條到底板，沒有邊梁，拆除后柵片和橫梁為分體，現(xiàn)場(chǎng)施工量較大。改造前攔污柵安裝斷面見圖3(a)，改造后回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備攔污柵安裝斷面見圖3(b)。

回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備的技改施工。除了將原攔污柵部分橫梁和柵片翻新升級(jí)改造后成為新柵體的部分原材料外，還需新增機(jī)頭架、水上部分柵體、柵前輔助柵等機(jī)架系統(tǒng)的制作，動(dòng)力設(shè)備、傳動(dòng)裝置、過載防護(hù)系統(tǒng)等驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的制作，導(dǎo)向?qū)к墶⒉讳P鋼牽引鏈條、回轉(zhuǎn)齒耙等回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的制作，以及護(hù)板護(hù)軸板、護(hù)罩、鎖定裝置等安防系統(tǒng)和其他附屬設(shè)施的制作。

改造后，新格柵柵體外寬4.40m，安裝后距離兩側(cè)渠道壁(凈寬4.52m)約60mm，遠(yuǎn)小于格柵柵條間距145mm，格柵的兩側(cè)無須再進(jìn)行封堵處理。柵后的污物收集，采用了改良后的專用涉水型皮帶輸送機(jī)來實(shí)現(xiàn)。新設(shè)備有效清污寬度達(dá)4.10m，為確保具備足夠的驅(qū)動(dòng)扭矩和傳動(dòng)力矩，動(dòng)力設(shè)備選用了可承載較大沖擊載荷的擺線針輪式減速電機(jī)，電機(jī)功率7.5kW；牽引鏈條經(jīng)過測(cè)算后，針對(duì)性設(shè)計(jì)了大節(jié)距非標(biāo)專用套筒滾子鏈(節(jié)距140mm，鏈板厚度6mm)，全304不銹鋼材質(zhì)；回轉(zhuǎn)齒耙設(shè)計(jì)為雙排齒結(jié)構(gòu)，由國(guó)標(biāo)無縫鋼管(直徑121mm)與鋼板(厚度10mm)組焊而成，材質(zhì)Q345B；傳動(dòng)軸由國(guó)標(biāo)厚壁無縫鋼管(材質(zhì)Q345B)和圓鋼(材質(zhì)45號(hào)鋼)組焊而成，組焊后進(jìn)行了消除焊接內(nèi)應(yīng)力處理，軸頸表面進(jìn)行了抗泥沙磨損處理；各驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)鏈輪材質(zhì)ZG35，齒面均進(jìn)行了淬火回火硬化處理；傳動(dòng)裝置選用了自潤(rùn)滑調(diào)心滾子軸承，具有良好潤(rùn)滑條件的同時(shí)還允許一定的傳動(dòng)跳動(dòng)偏差，并通過梯形螺紋絲桿調(diào)節(jié)系統(tǒng)來調(diào)配牽引鏈條的松緊，從而確保了設(shè)備的安全可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。

改造完的回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備的安裝施工。改造后的回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備，為便于運(yùn)輸和安裝，其柵體分6節(jié)制作，每節(jié)長(zhǎng)度不超過2.8m，各柵節(jié)之間通過螺栓定位和連接成一體，形成清污設(shè)備的主柵體。主柵體的邊梁直接支撐在現(xiàn)有基礎(chǔ)80°斜面上，不須與基礎(chǔ)再次固定；主柵體安裝到位并校正以后，在清污閘橋面上，在清污機(jī)邊梁位置與基礎(chǔ)通過支鉸部件連接，實(shí)現(xiàn)清污設(shè)備主柵體與基礎(chǔ)的定位。主柵體安裝就位后，以主柵體為基礎(chǔ)和基準(zhǔn)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)及其他清污設(shè)備零部件的安裝。

2.4 施工條件

臺(tái)兒莊泵站位于棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)，區(qū)界內(nèi)有G206國(guó)道、S310國(guó)道、S251省道、S244省道等交通主干道，韓莊運(yùn)河兩岸堤頂路可作為本工程對(duì)外交通路，施工機(jī)械和料物均可通過以上道路直達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。施工所需建材在臺(tái)兒莊和棗莊市購(gòu)買，柴油和汽油在臺(tái)兒莊泵站附近正規(guī)加油站采購(gòu)。施工用電量較少，可利用泵站現(xiàn)有供電設(shè)施解決。施工用水可采用水泵在引水渠道內(nèi)取水解決。

3 項(xiàng)目實(shí)施和技術(shù)攻關(guān)

臺(tái)兒莊泵站清污技改施工區(qū)域高水位偶爾會(huì)達(dá)到13m、14m，低水位也超過了6m，根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定和現(xiàn)有水利工程隊(duì)伍的平均施工作業(yè)水平，參考多個(gè)已建類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮本工程特性及各分項(xiàng)工程之間的相互影響后，經(jīng)過科學(xué)組織協(xié)調(diào)、合理調(diào)度施工隊(duì)伍、開展工期進(jìn)度規(guī)劃，最終項(xiàng)目于2020年4月實(shí)施，并于2020年11月竣工。

3.1 施工難點(diǎn)預(yù)判及分析

由于南水北調(diào)東線輸水干渠內(nèi)的水位較高，影響到臺(tái)兒莊泵站原清污設(shè)備的拆除和新清污設(shè)備的安裝施工，經(jīng)借鑒同類工程施工經(jīng)驗(yàn)，按照施工質(zhì)量可控可靠、施工生產(chǎn)安全合理、施工費(fèi)用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，綜合考量了土石圍堰、潛水施工、鋼板圍堰3種施工方案，經(jīng)研討宜采用臨建鋼板圍堰封孔施工方案。各施工方案優(yōu)劣比選見表2，臨建鋼板圍堰封孔施工方案見圖4。

表2 施工方案優(yōu)劣點(diǎn)比選

圖4 臨建鋼板圍堰封孔施工方案 (單位：m)

臨建鋼板圍堰封孔施工方案，是指通過將鋼板圍堰安裝在兩個(gè)閘墩之間，來實(shí)現(xiàn)施工區(qū)域上游側(cè)止水效果。下游側(cè)則利用進(jìn)水閘閘門擋水，需要提前將閘門由現(xiàn)在的單向擋水改為雙向擋水。最后，利用水泵抽空上述兩者間的基坑存水，達(dá)成旱地施工的條件。通過預(yù)判和分析，其施工難點(diǎn)具體包括單向止水閘門實(shí)現(xiàn)反向止水、底坎清污清淤、鋼板圍堰的安裝和止水、基坑排水、防汛措施等。

3.2 單向止水閘門實(shí)現(xiàn)反向止水的技術(shù)攻關(guān)

臺(tái)兒莊泵站清污閘閘門為潛孔型單向止水閘門，其閘門的頂部，通過頂止水與門楣預(yù)埋件的配合實(shí)現(xiàn)擋水效果。閘門的兩側(cè)，通過側(cè)止水與門槽預(yù)埋件的配合實(shí)現(xiàn)擋水效果；閘門的底部，通過底止水與底坎預(yù)埋件的配合實(shí)現(xiàn)擋水效果。安全工況內(nèi)上下游水位差越大閘門所受到的水壓力也就越大，從而各止水的水封效果也就越好。

單向止水型閘門在反向封水時(shí)無論是閘門的頂部還是兩側(cè)都會(huì)大量漏水，一般情況下是無法實(shí)現(xiàn)反向止水效果的。經(jīng)過預(yù)判研討和技術(shù)攻關(guān)，決定提前施加足夠的預(yù)緊力來保證閘門止水的封水效果，解決臺(tái)兒莊泵站單向閘門的反向止水技術(shù)難題，具體實(shí)施措施如下：

a.由于臺(tái)兒莊泵站清污閘閘門止水已使用十余年，老化情況嚴(yán)重，為保證良好的封水效果，將所有止水橡皮進(jìn)行更換后閘門安裝復(fù)位。

b.閘門泄壓透水孔年久失修，為確?；优潘Чㄟ^檢查和維修各閘門泄壓透水孔，確保其具備反向封水效果。

c.通過液壓擴(kuò)張鉗來實(shí)現(xiàn)閘門的定位和閘門止水預(yù)緊尺寸的控制，由多組螺旋千斤頂來承載閘門反向封水后的水壓力，確保反向安全壓差下的閘門止水具有足夠的預(yù)緊力，可實(shí)現(xiàn)良好的反向封水效果。

d.水下液壓擴(kuò)張鉗和螺旋千斤頂?shù)陌惭b和拆除，均在閘門的安全壓差范圍內(nèi)進(jìn)行，并全部由具有潛水資質(zhì)的專業(yè)潛水員全程帶水施工。

3.3 底坎清污清淤的技術(shù)攻關(guān)和實(shí)施

臺(tái)兒莊泵站清污閘由于原耙斗往復(fù)式清污設(shè)備難以徹底清污，根據(jù)專業(yè)潛水員摸底分析，攔污柵前方5～10m區(qū)域內(nèi)堆積了大量石塊、樹枝、雜草、生活垃圾、淤泥等，平均厚度約2～2.5m，個(gè)別孔污物及淤泥厚度超過3m，而鋼板圍堰的安裝中心線距離攔污柵的底部?jī)H1.05m，如果不能將底坎區(qū)域的污物和淤泥及時(shí)清除，鋼板圍堰的止水尤其是底部止水就不可能實(shí)現(xiàn)良好的封水效果。施工方案見圖5。

圖5 臨建鋼板圍堰施工方案 (單位：mm)

為解決該問題，針對(duì)不同的污物類型進(jìn)行清污處理，最終采用多種清污清淤辦法聯(lián)合作業(yè)解決底坎清污清淤的技術(shù)難題，具體清污清淤辦法及施工措施主要如下：

a.樹根、石塊、生活垃圾等體積較大的垃圾體積清理，通過自制的專用鋼制耙斗進(jìn)行；樹枝、雜草、生活垃圾等體積較小的垃圾和部分結(jié)塊淤泥的清理，通過專業(yè)的清淤作業(yè)船進(jìn)行。

b.小型懸浮垃圾以及軟質(zhì)淤泥的清理，通過將清污閘閘后水位抬高數(shù)米后，利用閘后水位與閘前水位落差的水壓力，提閘0.50m反沖底坎，取得了極佳的效果。

c.清污清淤的全過程，由具有潛水資質(zhì)的專業(yè)潛水員即時(shí)摸底清污清淤情況，確保施工區(qū)域底坎無雜物淤泥，為鋼板圍堰的安裝提供必要條件。

3.4 鋼板圍堰定位及固定的技術(shù)攻關(guān)和實(shí)施

鋼板圍堰的定位及固定，設(shè)計(jì)采用管式支撐和固定施工模式，其結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 臨建鋼板圍堰定位及固定設(shè)計(jì)方案 (單位：mm)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，綜合考慮鋼板圍堰鋼管支撐對(duì)施工區(qū)域的影響，為更好地解決鋼板圍堰定位和固定問題，最終確定了更為完善的施工方案。

a.為更好地保證鋼板圍堰的止水效果，經(jīng)過預(yù)判研討和技術(shù)攻關(guān)，對(duì)鋼板圍堰的兩側(cè)止水進(jìn)行了優(yōu)化選型，采用雙P型止水可更好地適應(yīng)導(dǎo)流墩?qǐng)A弧面的止水工況，同時(shí)止水明顯位于導(dǎo)流墩頂弧時(shí)封水效果最優(yōu)。因此，在鋼板圍堰的兩側(cè)各增設(shè)了兩組定位滑塊，并在施工時(shí)按規(guī)劃好的實(shí)施方案將鋼板圍堰進(jìn)行定位，確保鋼板圍堰及其止水達(dá)到最優(yōu)的封水效果。鋼板圍堰新增定位滑塊施工方案見圖7。

圖7 鋼板圍堰新增定位滑塊施工方案

b.由于鋼管支撐作業(yè)區(qū)位于水面以下，整個(gè)安裝及拆除過程均需要專業(yè)潛水施工方可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)鋼管支撐必須在地面相應(yīng)區(qū)域設(shè)置錨固點(diǎn)方可實(shí)現(xiàn)支撐效果，會(huì)對(duì)閘底坎混凝土產(chǎn)生一定的損傷。因此，綜合考慮清污閘現(xiàn)場(chǎng)工況，取消了鋼板圍堰鋼管支撐的設(shè)計(jì)方案，利用閘中擋水墻作為承載平臺(tái)，通過鋼板圍堰兩側(cè)的頂部和中下部設(shè)置的吊點(diǎn)，利用4個(gè)手拉葫蘆牽引，來輔助鋼板圍堰就位。同時(shí)，也可通過手拉葫蘆來調(diào)整鋼板圍堰雙P型止水的預(yù)壓縮量，并通過閘前閘后水位差的自壓力來保證止水效果，確保鋼板圍堰的封水功能。完善后的鋼板圍堰固定施工方案見圖8。

圖8 完善后的鋼板圍堰固定施工方案

c.鋼板圍堰安裝工序如下：

拼裝：橋面整體拼裝→安裝雙P型止水→安裝導(dǎo)向滑塊。

吊前復(fù)檢：由具備資質(zhì)的專業(yè)潛水員，對(duì)整個(gè)施工區(qū)域進(jìn)行潛水復(fù)驗(yàn)，確保無任何不利因素方可展開吊裝。

吊裝：將整扇鋼板圍堰緩緩立起→維持鋼板圍堰的豎直狀態(tài)并緩緩吊裝至施工孔閘前對(duì)應(yīng)位置→緩慢下放至距離閘底坎約10cm處潛水摸底是否歸位。

定位：以擋水墻為基礎(chǔ)，利用4根手拉葫蘆的牽引力逐漸將鋼板圍堰向清污閘收緊，全程應(yīng)維持鋼板圍堰的豎直狀態(tài)且順?biāo)鞣较蚓徛揭?，并最終通過導(dǎo)向滑塊將鋼板圍堰導(dǎo)入設(shè)計(jì)工位。

復(fù)核及固定：由具備資質(zhì)的專業(yè)潛水員，對(duì)鋼板圍堰的定位工位進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)工位無誤后緩緩將鋼板圍堰整體下放至閘底坎，最后再通過手拉葫蘆的牽引力進(jìn)行鋼板圍堰的固定以及雙P型止水的預(yù)壓量調(diào)整。

基坑排水及穩(wěn)固：開始基坑排水后，隨著基坑內(nèi)水位的降低，鋼板圍堰將隨著基坑內(nèi)外水壓差的增大而越來越穩(wěn)固，最終徹底完成鋼板圍堰的固定。

d.鋼板圍堰的拆除工序：因基坑排水后鋼板圍堰承載較大(水位壓差超過6m)，故鋼板圍堰在拆除施工時(shí)不可帶壓直接起吊；應(yīng)先用水泵反向?qū)⑦\(yùn)河水注入鋼板圍堰與閘門間的基坑內(nèi)進(jìn)行泄壓，只有當(dāng)鋼板圍堰兩側(cè)水位平齊無須承載任何水位壓差壓力后，方可進(jìn)行拆除施工。鋼板圍堰的拆除工序?yàn)榘惭b工序的逆工序。

3.5 基坑排水的預(yù)判研討和實(shí)施

通過上述清污閘閘門、鋼板圍堰的封水施工，可形成一個(gè)包含了清污技改施工區(qū)域在內(nèi)的基坑，其內(nèi)部排空時(shí)理論上的排水量大約為360m3(12m×4.2m×7.2m)。

考慮到清污閘閘門、鋼板圍堰的止水可能難以達(dá)成理論上的封水效果，進(jìn)行基坑排水施工時(shí)，預(yù)防性地配備了大、中、小3臺(tái)水泵，其中大水泵排水量為100m3/h，中型水泵排水量為12m3/h，小水泵的排水量為3.6m3/h。實(shí)際施工情況顯示，鋼板圍堰封水效果極佳，基本無滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)，達(dá)到了預(yù)想的封水效果。而清污閘單向閘門在底坎附近有少量滲漏，通過小水泵的排水即可將基坑水位控制在15cm以下，也基本達(dá)到了預(yù)想的封水效果。

3.6 機(jī)電、建筑等其他附屬設(shè)施的施工

為解決臺(tái)兒莊泵站清污技改前的電氣控制技術(shù)難題，更好地方便臺(tái)兒莊泵站的運(yùn)行和管理，結(jié)合工程實(shí)際情況和臺(tái)兒莊泵站實(shí)際需求，進(jìn)行了相關(guān)機(jī)電、建筑等其他附屬設(shè)施的施工，具體如下：

a.建筑工程：新建總控配電室1座，以及瀝青路面鋪設(shè)、鋪裝大理石地面、基座貼瓷、電纜溝土方開挖等。

b.機(jī)電工程：動(dòng)力配電柜、電氣總控柜、清污設(shè)備現(xiàn)地控制箱、電纜線路、光纜控制線路、照明設(shè)施、防雷及接地設(shè)施等。

c.其他臨建及附屬施工：圍墻拆除及恢復(fù)、更換不銹鋼護(hù)欄、增設(shè)鐵藝大門等。

3.7 技改后的效果和實(shí)景

臺(tái)兒莊泵站清污技改工程完成施工后，各回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備隨即投入了南水北調(diào)東線2020—2021年度的調(diào)水工作中。經(jīng)過數(shù)月的運(yùn)行投用后，臺(tái)兒莊清污閘技改后的各清污設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，各類污物均能得到及時(shí)有效打撈，清污效果極佳，柵前柵后無可見水位差。同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了清污設(shè)備的現(xiàn)地控制、總控制集中控制、遠(yuǎn)程遙控等多種電氣控制模式，極大方便了臺(tái)兒莊泵站的安全運(yùn)行和管理，大幅提升了臺(tái)兒莊泵站清污閘的整體形象和面貌。

4 科技應(yīng)用和創(chuàng)新成果

在臺(tái)兒莊泵站清污設(shè)備技術(shù)改造工程實(shí)施過程中，科學(xué)應(yīng)用了一些先進(jìn)的回轉(zhuǎn)式清污技術(shù)，在施工時(shí)針對(duì)不同的技術(shù)難題進(jìn)行了預(yù)判研討和技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過施工實(shí)踐后取得了一些行之有效的技術(shù)方案和創(chuàng)新成果，主要如下：

a.多規(guī)格齒耙混裝清污技術(shù)：將梳柵耙、鉤型耙、托板耙等具有特殊清污能力的異型齒耙，與常規(guī)齒耙混裝，可以更加有效清除不同種類的污物。

b.雙保險(xiǎn)牽引鏈條清污技術(shù)：改良了齒耙連接節(jié)牽引鏈條的銷軸為開槽螺母+開口銷雙保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)，改良了普通節(jié)牽引鏈條的銷軸為錨固型結(jié)構(gòu)，徹底解決了常規(guī)牽引鏈條開口銷易斷裂和遺失的隱患。

c.先進(jìn)的電控技術(shù)：采用了一些更為先進(jìn)的自動(dòng)化控制軟件，實(shí)現(xiàn)了清污設(shè)備的現(xiàn)地控制、總控制集中控制、遠(yuǎn)程遙控等多種控制模式。

d.采用了無障礙技術(shù)(專利號(hào)ZL022552391)、無漏洞技術(shù)(專利號(hào)ZL2012206289346)、防變形技術(shù)(專利號(hào)ZL2018206272412)等一系列較為先進(jìn)的專利技術(shù)。

e.單向閘門反向封水施工技術(shù)方案。

f.清污清淤施工技術(shù)方案。

g.鋼板圍堰施工技術(shù)方案。

h.基坑排水施工技術(shù)方案。

這些科學(xué)合理的技術(shù)方案和創(chuàng)新成果，可以為類似工程的設(shè)計(jì)、投建以及施工管理提供借鑒。

5 結(jié) 語

臺(tái)兒莊泵站經(jīng)過清污技改徹底解決了長(zhǎng)久以來的清污難題，技改后的回轉(zhuǎn)式清污設(shè)備投運(yùn)數(shù)月以來運(yùn)轉(zhuǎn)良好，清污效果佳，各類污物均能得到有效及時(shí)的打撈，完全滿足了清污需求，其清污技改的成效十分顯著。通過臺(tái)兒莊泵站清污技改項(xiàng)目的實(shí)施，可以發(fā)現(xiàn)原泵站格柵水下部分緊固件較多，但其格柵前卻沒有建設(shè)成雙向受力檢修渠道閘門或者雙向受力附壁式方閘門的結(jié)構(gòu)模式，所以在實(shí)施技改施工的過程中造成了許多麻煩。因此，這種兼顧雨季排澇、旱季調(diào)水的多功能河道泵站，在投建過程中應(yīng)盡量避免此類問題。同時(shí)，在臺(tái)兒莊泵站清污技改的設(shè)計(jì)研討和投建實(shí)施過程中，其單向止水閘門反向止水、底坎清污清淤、鋼板圍堰閘前定位及固定等成功的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于未來類似水利工程的投建或改建，均具有較大的借鑒意義。