南水北調(diào)中線水下襯砌面板變形破壞修復(fù)技術(shù)

孔慶慧

（河北省水利工程局，石家莊 050020）

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期工程從加壩擴(kuò)容后的丹江口水庫(kù)陶岔閘引水自流到北京、天津。自通水運(yùn)行以來，工程巡查發(fā)現(xiàn)磁縣段東窯頭溝倒虹吸上部發(fā)生破壞，渠段樁號(hào)為10+314～10+374，計(jì)60m，共涉及41塊混凝土板。襯砌板破壞類型分為兩種，一種為隆起變形，共24塊，最大隆起高度約100cm；一種為整體滑移，共17塊，最大位移約150cm。為避免襯砌板變形破壞進(jìn)一步加劇，影響總干渠正常輸水，現(xiàn)對(duì)破壞的混凝土襯砌板進(jìn)行修復(fù)。

2 水下襯砌板修復(fù)施工工藝

施工程序?yàn)椋簶赌呤┕ぁ献鳂I(yè)平臺(tái)施工→破損襯砌板拆除→破損襯砌板吊運(yùn)及未損壞板防護(hù)→基面處理→鋼筋混凝土預(yù)制板安裝→樁模圍堰拆除清理。

3 水下襯砌板修復(fù)施工過程

3.1 樁模圍堰施工

為有效降低施工部位的水流速，在施工區(qū)一定的部位形成靜水作業(yè)，在邊坡治理范圍周邊設(shè)置三面圍擋，圍擋高出水面0.5～1m；圍擋支撐利用鋼管制作三腳架作為骨架支撐的結(jié)構(gòu)型式，水下圍擋采用高強(qiáng)絲防水布，圍擋底部沿水平面延伸高強(qiáng)絲防水2～3m鋪裝。底部設(shè)置砂石袋壓重。邊坡修復(fù)施工完成后拆除水下圍擋并清理干凈水下雜物。

水下圍擋迎水面和背水面采取微滲漏的方法，以便減少圍擋內(nèi)外的水頭差，并達(dá)到圍堰內(nèi)的流速滿足作業(yè)條件，如圖1。

圖1 鋼管骨架示意圖

3.2 水上作業(yè)平臺(tái)施工

水上作業(yè)移動(dòng)平臺(tái)主要用于配合長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)拆除損害的襯砌板、鋼筋混凝土預(yù)制板的安裝，材料、工具水上運(yùn)輸及其他水上作業(yè)。移動(dòng)平臺(tái)主要受力范圍有：襯砌板拆除吊出水面載重約0.6t，施工人員載重約0.5t，材料、工具運(yùn)輸約0.5t，龍門吊和提升吊機(jī)約1t。

平臺(tái)采用浮筒搭設(shè)，使用槽鋼和角鋼焊接箱架，總長(zhǎng)度6m，寬度6m，四周固定橡膠輪胎，避免碰撞襯砌板，由50個(gè)浮箱拼裝成平臺(tái)，總浮力為180kg/個(gè)×50個(gè)=9t。

水上作業(yè)移動(dòng)平臺(tái)在右岸進(jìn)場(chǎng)公路錯(cuò)車平臺(tái)處進(jìn)行組裝焊接，制作完成后，吊至水面固定，再進(jìn)行龍門吊架組裝焊接等工作，如圖2。

圖2 水上移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)平面

3.2.1 水上移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)牽引系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)組裝的水上作業(yè)移動(dòng)平臺(tái)沒有動(dòng)力，在大于0.5m/s的水流的影響下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)使用人工拖拽水上移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)，因此在“U”型水上移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)的4個(gè)角各設(shè)置1個(gè)1T的卷?yè)P(yáng)機(jī)，并在左右兩岸布設(shè)系欄樁，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼纜與左右岸定位的系欄樁進(jìn)行鏈鎖，通過操作4個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)定位。

3.2.2 岸邊錨樁布置

由于渠道水流速過大，渠道內(nèi)水上移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)從上游起向下游方向在兩岸總共布設(shè)14個(gè)系欄樁，卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩與移動(dòng)平臺(tái)作業(yè)部位的左右岸系船柱進(jìn)行連鎖。通過4個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩收放牽引浮駁進(jìn)行移動(dòng)。

3.3 破損的襯砌板拆除

3.3.1 準(zhǔn)備工作

長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)（臂長(zhǎng)22m）、水下切割、水下破碎、液壓泵站、自卸車、小型裝載機(jī)、監(jiān)視器及其他必要的水下作業(yè)設(shè)備、地面等設(shè)施。

3.3.2 襯砌板分割

原設(shè)計(jì)襯砌板分縫間距為4m見方塊，有通縫，有半縫，單塊重量約3.2t，需要對(duì)襯砌板進(jìn)行切割。主要采用液壓鋸切割、液壓鎬進(jìn)行破碎，將襯砌板切割成1m×1m左右塊狀。對(duì)于坡腳與渠道底板原誘導(dǎo)縫部位，以及不需要修復(fù)板塊的邊界，因需要保留一定寬度的土工膜。人工清理碎塊和破損土工膜，達(dá)到邊坡基面滿足鋪裝預(yù)制混凝土板的要求。

3.4 破損襯砌板吊運(yùn)及未損壞板防護(hù)

3.4.1 襯砌板吊運(yùn)

破損的襯砌板分割完成后利用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)配合潛水員將切割襯砌板吊出水面，并裝至自卸車運(yùn)至業(yè)主指定的位置，部分長(zhǎng)臂挖掘機(jī)不方便施工的部位用移動(dòng)平臺(tái)的龍門吊將破碎襯砌板吊出水面。

3.4.2 上部未損壞襯砌板防護(hù)

渠坡襯砌板損壞部位自坡肩向下第三排塊開始，為防止在拆除第三排塊時(shí)，致使上部?jī)膳艍K襯砌板向下發(fā)生位移等情況，需對(duì)上部?jī)膳艍K襯砌板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。使用10cm與襯砌板厚度相同槽鋼做成托架固定在襯砌板下部，用鋼絲繩進(jìn)行牽拉至樁柱。鋼絲繩與坡肩馬道外側(cè)沿馬道軸線方向夯埋若干個(gè)工字鋼樁柱，用拉緊裝置鎖定。

3.5 基面處理

對(duì)損壞的襯砌板產(chǎn)生的下滑和隆起，底部產(chǎn)生的凹凸面采用水下人工找平；達(dá)不到基面高程的部位，用袋裝級(jí)配碎石找平。

3.6 鋼筋混凝土板預(yù)制及安裝

3.6.1 鋼筋混凝土板預(yù)制

C30W6F150鋼筋混凝土預(yù)制塊的長(zhǎng)、寬各為0.98m×1.98m，如圖3。在預(yù)制板頂部迎水面預(yù)留1cm×1cm燕尾凹槽，用于填充水下專用聚硫密封膠。鋼筋混凝土預(yù)制板的鋼筋采用直徑為10mm的螺紋鋼，鋼筋間距為15cm；鋼筋混凝土預(yù)制板上需安裝吊環(huán)，本工程選用直徑10mm的鋼筋制作吊環(huán)，將吊環(huán)與鋼筋網(wǎng)焊接或綁扎連接。吊環(huán)為隱形吊環(huán)，在吊裝完成后填充水下密封膠覆蓋鋼筋吊環(huán)。

圖3 預(yù)制板示意圖

3.6.2 鋼筋混凝土預(yù)制板安裝

預(yù)制板水下沉放前，在水面將預(yù)制板最大限度調(diào)整好角度，沉放至距離坡面5cm處，由潛水員利用手拉葫蘆對(duì)其板面與坡面角度進(jìn)行調(diào)整一列，調(diào)成完畢后將預(yù)制板安裝到位，安裝完成后潛水員用靠尺檢查平整度并調(diào)整。調(diào)整完成后拆除吊鉤，準(zhǔn)備下一塊預(yù)制板安裝。預(yù)制襯砌板安裝表面平整度控制在8mm/2m以內(nèi)。

3.6.3 板的縫隙處理

安裝完成后，由潛水員持低壓水槍對(duì)預(yù)制板拼縫進(jìn)行沖洗清理，清理完成后用水下專用聚硫密封膠（柔性）填充密封至預(yù)制板頂面。

3.7 樁模圍堰拆除

待所有施工完成后，進(jìn)行樁模圍堰拆除工作。樁模圍堰拆除與裝配步驟相反，把底部設(shè)置的混凝土預(yù)制塊和砂石袋拆除并吊出水面，然后拆除防水布，最后拆除鋼管龍骨支架。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，本工程的水下混凝土襯砌板修復(fù)施工已順利完成，經(jīng)過近4個(gè)月的通水運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)脫落損壞等現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的處理效果?？傊?，水下混凝土施工是目前建筑施工界的一個(gè)熱點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，很多方面的理論、技術(shù)、方法、工藝還不成熟，尚處于試驗(yàn)、摸索階段。