水庫泄洪洞閘門及配套設(shè)施技術(shù)改造方案

孔祥橋

（廣州市黃埔區(qū)木強(qiáng)水庫管理所，廣東 廣州 510530）

1 工程概況

原木強(qiáng)水庫輸水涵管進(jìn)水口啟閉門蓋在長時間使用之下適用性逐步減弱，長期位于水下，不利于日常養(yǎng)護(hù)工作的順利開展，可見門蓋及轉(zhuǎn)動臂梁存在較大幅度的扭曲變形現(xiàn)象，門蓋止水裝置受損嚴(yán)重，難以正常使用，導(dǎo)致水庫的涵管調(diào)蓄能力日益衰退。包含卷揚機(jī)和拉桿在內(nèi)的啟閉設(shè)備仍使用1960年建庫時設(shè)備，年代久遠(yuǎn)，已超過設(shè)備折舊年限，盡管歷史運營階段內(nèi)已經(jīng)對其采取科學(xué)的養(yǎng)護(hù)措施，但相比于現(xiàn)階段的水庫輸水涵管使用需求而言依然有較大差距。出于維持水庫安全運行以及提高水庫整體品質(zhì)的基本目的，亟需從泄洪洞閘門及配套設(shè)施的實際狀況切入，對其采取科學(xué)的技術(shù)改造措施。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件概述

木強(qiáng)水庫的岸坡坡度較為平緩，絕大部分介于15°～20°，區(qū)域內(nèi)無明顯的滑坡現(xiàn)象。庫底基巖可維持穩(wěn)定狀態(tài)，庫岸總體使用狀況良好。水庫庫區(qū)呈長條樹枝形，兩岸地形以低山、丘陵居多。基巖以花崗巖為主，不存在過于復(fù)雜的巖性組成情況。水庫自建成運營直至現(xiàn)今，庫區(qū)外未見滲漏點。輸水涵管進(jìn)水口閘門的運行狀況易受現(xiàn)場地質(zhì)的影響，宜清除表層庫區(qū)的淤積土，在條件許可下適當(dāng)增加基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)持力層可選擇強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，原因在于其具有較高的承載力以及相對較低的壓縮性。

3 基于泄洪洞閘門及配套設(shè)施應(yīng)用現(xiàn)狀的改造

3.1 啟閉機(jī)改造

1）電氣，根據(jù)水庫運行需求，新建啟閉機(jī)房、閘門并增設(shè)啟閉設(shè)備。各類設(shè)施配置工作中，將其用電電壓等級設(shè)為220/380V，用電擬按三級負(fù)荷考慮。電力來源為水庫總電房，于該處接入380V低壓電源，以滿足新配置的啟閉機(jī)和設(shè)備房的用電需求。

2）金屬結(jié)構(gòu)，放水涵閘閘門、檢修閘門及攔污柵均采用金屬結(jié)構(gòu)形式，閘門為潛孔式平面鋼閘門，如圖1所示。根據(jù)工作閘門的運行需求，配置螺桿啟閉機(jī)QL-320-SD，單機(jī)功率11kW。通過電動葫蘆的調(diào)控作用使檢修門順利啟閉，電機(jī)功率12kW。

3）施工導(dǎo)流，新建進(jìn)水塔施工過程中需采取導(dǎo)流措施，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范［附條文說明］》（SL303-2017），結(jié)合圍堰結(jié)構(gòu)型式及圍堰擋水時段，本工程圍堰設(shè)計水位采用枯水期5年一遇的洪水位。該部分進(jìn)水塔與輸水涵管連接，兩裝置共同作用將水庫水位放空至舊死水位36.89m。經(jīng)上述流程后拆除輸水涵管進(jìn)水口結(jié)構(gòu)，通過此措施將輸水涵管進(jìn)水口高程降至新死水位，即34.89m。

圖1 潛孔式平面鋼閘門

為營造干地施工條件，需加強(qiáng)現(xiàn)場管控，進(jìn)水塔施工期間應(yīng)在臨水側(cè)設(shè)置袋裝沙圍堰，以發(fā)揮出擋水的作用；根據(jù)原輸水涵管的結(jié)構(gòu)特點，將導(dǎo)流鋼管套入其中，從而發(fā)揮出輸水涵管的導(dǎo)流作用。根據(jù)現(xiàn)場情況展開水文專業(yè)計算工作，最終將34.89m作為起調(diào)水位。

3.2 輸水涵管

輸水涵管敷設(shè)于大壩左壩肩處，以鋼管為基礎(chǔ)材料，內(nèi)徑1.2m，總長約120m，進(jìn)口、出口的底高程依次為36.89m、27.86m。根據(jù)原建設(shè)情況可知，現(xiàn)狀放水涵閘門采用斜拉轉(zhuǎn)動門蓋式閘門形式，并于下游側(cè)配置啟閉工作閥門，以期通過該裝置調(diào)控水量。鑒于涵管進(jìn)口閘門存在銹蝕、變形等質(zhì)量問題的情況，加之手動啟閉器工作效率低、啟閉難度大，擬拆除原閘門，將其變更為豎井控制的方式。

輸水涵管進(jìn)水口閘門位于庫區(qū)水下，該部分連接于輸水鋼管，易受到地基土變形的影響，需采取清淤措施和適當(dāng)加大基礎(chǔ)埋深。關(guān)于基礎(chǔ)持力層的選擇，較為合適的是強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，其具有承載能力強(qiáng)、壓縮性低的基本特點，符合持力層的建設(shè)需求。

交通橋跨度較大，宜在中間處采取支墩連接措施，該橋供行人日常出行。支墩地基土可采用全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，其在承載力、抗變形能力方面均具有較好的表現(xiàn)，可維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.3 啟閉機(jī)房設(shè)計

新建啟閉機(jī)房所處位置為管理樓西側(cè)，且建設(shè)于大壩的上游。根據(jù)主壩的結(jié)構(gòu)特點，于該處引出寬2.6m、長35.55m的人行橋，以便與新建啟閉機(jī)房形成聯(lián)通渠道。

1）新建啟閉機(jī)房規(guī)模的控制，既有輸水涵管進(jìn)水口啟閉門蓋隨使用時間的延長而逐步老化，長期位于水下，不利于日常養(yǎng)護(hù)工作的順利開展，同時門蓋與轉(zhuǎn)動臂梁均存在質(zhì)量問題，門蓋處配置的止水裝置受損嚴(yán)重，伴有較明顯的漏水現(xiàn)象，不利于水庫的正常涵管調(diào)蓄，與現(xiàn)階段的發(fā)展需求相比存在較顯著的差異。根據(jù)此方面的情況，需拆除舊有啟閉機(jī)房和開關(guān)室，以水庫的運行需求為導(dǎo)向，新建啟閉機(jī)房，整合監(jiān)測設(shè)備室和啟閉機(jī)室并將其置于一起，以便給后續(xù)管理工作的開展創(chuàng)設(shè)良好條件。

新建啟閉機(jī)房采取兩層結(jié)構(gòu)形式，首層高程50.65m，主要功能在于作為啟閉機(jī)的安裝及檢修場所；二層高程54.80m，主要作為監(jiān)控設(shè)備室使用。綜合考慮到閘門的設(shè)備尺寸和啟閉形式，將機(jī)房平面設(shè)置為方形，邊長6.51m。

2）啟閉機(jī)房位置及涵管軸線的控制，擬定出啟閉機(jī)房的位置選擇方案具體有三種：方案一，布置維持原涵管軸線在現(xiàn)狀涵管進(jìn)水口的位置；方案二，布置維持原涵管軸線在啟閉塔向庫區(qū)前移；方案三，布置現(xiàn)狀觀測塔西北角。

啟閉機(jī)房建設(shè)規(guī)模較大，建基面高程達(dá)33.44m，在此基礎(chǔ)上對各方案的可行性展開分析。方案一，啟閉機(jī)房臨近管理房，所布設(shè)的涵管軸線具有豎直的特點，但涉及的石方開挖工作量較大，需采取爆破處理措施，期間擾動性較強(qiáng)，易導(dǎo)致管理房及周邊既有建筑物失穩(wěn)，存在一定的安全隱患。方案二，氣泵機(jī)房與管理房保持較大的間距，涵管軸線順直，未涉及到石方的開挖作業(yè)，但局限之處在于圍堰等臨時工程的建設(shè)規(guī)模較大，施工周期相對較長。方案三，啟閉機(jī)房與管理房保持較大的間距，涵管軸線彎接，轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)15m，該值明顯超過涵管直徑的4倍，能夠保證涵管的過流能力，施工期間無安全隱患，建設(shè)成本相對較低。從技術(shù)可行性、現(xiàn)場安全性，經(jīng)濟(jì)效益性三方面展開對比分析，認(rèn)為方案三最為可行。

3）啟閉機(jī)房建筑設(shè)計，功能性是啟閉機(jī)房設(shè)計的基礎(chǔ)目標(biāo)，需要給施工者提供優(yōu)質(zhì)的作業(yè)空間。在滿足此方面要求后優(yōu)化建筑外形，使其與水閘主體建筑融為一體。

新建啟閉機(jī)房長6.51m、寬6.51m，為西式建筑形式；樓梯設(shè)置于室內(nèi)，此舉可節(jié)省空間；屋頂施工選用西班牙瓦，于外墻穩(wěn)定貼上米黃色麻面磚。新建啟閉機(jī)房采取兩層布置的結(jié)構(gòu)形式，各層面積具有一致性，均為42.38m2。

4）人行橋的設(shè)計，由主壩處引出人行橋，橋面高程50.65m，于兩側(cè)設(shè)置拉桿，發(fā)揮出安全防護(hù)的作用，實現(xiàn)水庫管養(yǎng)房與啟閉機(jī)房的銜接。

5）啟閉機(jī)房下部結(jié)構(gòu)設(shè)計，啟閉房建筑施工中以高程50.65m為分界基準(zhǔn)，以上為建筑結(jié)構(gòu)，以下部分采用豎井式結(jié)構(gòu)形式。輸水涵管底板處以C25鋼筋混凝土為基礎(chǔ)材料，形成8.53×6.51m（寬×高）、厚0.8m的平底板。涵管進(jìn)口處設(shè)置為喇叭口，閘墩頂高程50.65m。

連接進(jìn)水閘底板施工選擇C25砼，形成的結(jié)構(gòu)層厚度以0.5m較合適。以現(xiàn)狀水庫地形為基本參考，修建C25砼重力式擋導(dǎo)流墻，高度0.5m～3.0m不等，長度均設(shè)為6.25m。

4 施工期間的安全措施

4.1 技術(shù)措施

以項目施工情況為立足點，創(chuàng)建安全施工組織體系，明確每位施工人員的具體工作范圍，挑選高素質(zhì)技術(shù)人才為負(fù)責(zé)人，協(xié)調(diào)好各項生產(chǎn)要素的關(guān)系，營造安全、穩(wěn)定且舒適的施工環(huán)境。日常工作中，負(fù)責(zé)人做好培訓(xùn)、考核等工作，把控施工方向，最大限度消除施工安全隱患［1］。

各參建人員必須經(jīng)過安全培訓(xùn)，滿足工程建設(shè)資質(zhì)要求，提高建設(shè)團(tuán)隊的綜合水平。

施工期間需定期檢查，以及時發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的設(shè)備并采取整改等措施，否則不可投入使用。安裝期間應(yīng)注重對路面和安裝面實際情況的分析，若存在積水則及時清理干凈，以免出現(xiàn)施工人員滑倒等情況。金屬結(jié)構(gòu)可通過倒鏈吊運至指定施工點位，需安排專員在現(xiàn)場指揮，協(xié)調(diào)好吊裝物體與周邊既有建筑物的空間關(guān)系，避免吊運過程中與其它結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞或設(shè)備脫落等異常狀況。施工人員懸空作業(yè)時，必須依據(jù)規(guī)范系安全帶并佩戴相關(guān)防護(hù)用品。焊接和切割期間的溫度較高，將產(chǎn)生大量火花，因此需避免燙傷。吊運難度較大，安排專業(yè)安全員，將待安裝部分有序吊裝到位。

4.2 環(huán)境措施

管理人員和施工人員的綜合素質(zhì)均會對工程施工質(zhì)量帶來影響，需落實持證上崗制度，以便提高施工的規(guī)范性。運抵現(xiàn)場的原材料需經(jīng)過質(zhì)量檢驗，滿足要求后方可分類堆放，采取防雨、防曬等相關(guān)防護(hù)措施［2］。水電等管路的布設(shè)必須具有規(guī)范性，施工現(xiàn)場應(yīng)配置照明系統(tǒng)。及時清理干凈施工期間產(chǎn)生的廢料、廢水等各類廢棄物。施工設(shè)備置于指定地點，不可阻礙施工道路。

5 結(jié)語

工作閘門在水利樞紐中具有舉足輕重的地位，其必須處于安全運行的狀態(tài)。文章結(jié)合工程實例，圍繞泄洪洞閘門及配套設(shè)施技術(shù)改造工作展開分析，闡述具體的工作要點，希望能夠提高水利樞紐的建設(shè)水平，推動現(xiàn)代化水工建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。