百丈水庫螺桿式深水閘帶水維修改造施工技術(shù)

李國賢，謝 明

(1.四川省都江堰水利發(fā)展中心人民渠第二管理處，四川 德陽，618500；2.四川省玉溪河灌區(qū)運管中心，四川 邛崍，611530)

1 百丈水庫基本情況

百丈水庫位于雅安市名山區(qū)百丈鎮(zhèn)上游1.7km的臨溪河上，水庫壩址以上集雨面積52.8km2，設(shè)計總庫容2080萬m3，有效庫容1960萬m3，是一座以生活、生產(chǎn)、生態(tài)供水為主，兼有發(fā)電等綜合效益的水利工程。水庫建成于1958年，設(shè)計控灌邛崍、蒲江、名山三市(縣、區(qū))農(nóng)田0.975萬hm2。1978年玉溪河引水工程主干渠建成通水后，主干渠末端水量跌入百丈水庫，年入庫徑流總量達(dá)到3.61億m3，有效灌面達(dá)到2.52萬hm2。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞及百丈水庫電站4部分組成。主要特征值如表1。

表1 水庫主要特征值

2 深水閘(放水洞)運行存在的主要問題

一是放水洞檢修閘不能正常啟動，其可運行之前，存在上止水脫落，由于水壓力過大，出現(xiàn)噴水如柱問題；二是工作閘漏水嚴(yán)重，約0.3m3/s左右，檢修閘可運行前，因檢修閘嚴(yán)重漏水不能實施正常檢修；三是檢修閘不能運行后，根本就無法檢修工作閘；四是多年沒有進(jìn)行維修維護(hù)，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重；五是工作閘漏水對工程效益的發(fā)揮影響較大，造成水資源浪費和經(jīng)濟(jì)損失每年近20萬元，同時給水庫蓄水造成不利影響。

深水閘(放水洞)構(gòu)造如圖1、圖2所示。

圖1 放水洞縱斷面

圖2 放水洞進(jìn)口斷面

3 維修整治技術(shù)方案研究

水庫正常蓄水位695.057m，放水洞檢修閘底板高程676.56m，啟閉機平臺697.06m，平臺以下螺桿及連接桿長度約19m，為增強啟閉機螺桿連接剛度，豎井中設(shè)有3道順?biāo)鞣较虻募s束支撐，如圖3所示。

圖3 螺桿剛性約束支撐

約束性支撐限制了檢修閘向上提起的垂直高度，最下層支撐高程682.76m。為查清檢修閘存在的問題，利用汛期來水豐富的有利時機全開放水洞工作閘門，放水洞出庫流量15m3/s，豎井水位由692.29m降至682.37m，距放水洞底板(676.56m)高差5.81m，即檢修閘及連接螺桿還有5.81m沒有淹沒在水中。對檢修閘露出水面的部分進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)放水洞檢修閘螺桿下部彎曲，第一連接桿、第二連接桿均存在不同程度彎曲，如圖4所示。

(a)第一連接桿 (b)第二連接桿

由于水下部分的閘門提不出水面，不確定其還存在什么問題，也無法進(jìn)行維修整治。通過蛙人潛水作業(yè)用浮體閘門將閘孔水下封堵成功后發(fā)現(xiàn)，閘門絲桿和連接桿被壓彎的原因是鑄鐵閘門的兩個背輪脫落卡死閘門；同時發(fā)現(xiàn)檢修閘頂部鑄鐵止水環(huán)已掉落1/3，這是檢修閘噴水如柱而無法檢修工作閘的原因。

如何治理放水洞存在的安全隱患，提出兩個比較方案：一是想辦法改造檢修閘，這必須要在豎井中無水作業(yè)才能實現(xiàn)，經(jīng)過咨詢，水下服務(wù)公司可通過蛙人水下作業(yè)對放水洞進(jìn)行封堵，從而實現(xiàn)豎井內(nèi)無水作業(yè)維修改造；二是將現(xiàn)有的工作閘當(dāng)作檢修閘，在下游安裝控制蝶閥，這個方案存在工作閘出現(xiàn)故障同樣無法檢修的隱患。相比較，方案一可以徹底解決安全隱患，顯得更優(yōu)。

4 施工技術(shù)措施及方法

4.1 浮體閘門水下封堵難點

(1)水深較高(達(dá)到18m)，水下安裝難度大，對封堵門體及封堵質(zhì)量要求高；

(2)工作閘門滲漏量大，達(dá)到1000m3/h，水下封堵安全隱患大，需采取相應(yīng)措施；

(3)由于現(xiàn)場地理環(huán)境限制無法運用大型吊裝設(shè)備進(jìn)行閘門吊裝作業(yè)，水下閘門整體安裝難度大。

4.2 難點解決措施

4.2.1 水面定位措施

具體實施方法為：租用水面作業(yè)船舶(平臺)，根據(jù)圖紙計算出進(jìn)水門洞大概位置，蛙人下水進(jìn)行水下定位并施放水面浮標(biāo)，以作為水面定位。

4.2.2 解決工作門滲漏的措施

潛水作業(yè)前，在出水管道內(nèi)砌筑封堵墻并于封堵墻內(nèi)安裝引流閥門(直徑300mm、200mm各一個)，這是安全保證的重要措施，也是控制水庫與豎井水位差的關(guān)鍵，大了操作人員有生命危險，小了洞口沒有吸力不好封堵。

4.2.3 解決大型吊裝設(shè)備受限的措施

采用浮體閘門，這樣可減輕閘門重量，不需要大噸位長吊臂的吊裝設(shè)備，可以采用小型吊車吊至湖面上即可，然后人工將其推到水面定位處，打開進(jìn)水閥、排氣閥裝入適當(dāng)?shù)乃?，讓浮體閘門懸浮于水中，沉到預(yù)定位置再將浮體閘門中空體部分裝滿水。

圖5 起吊浮體閘門

圖6 蛙人安裝浮體閘門

浮體閘門水下封堵成功后，給檢修閘改造提供了無水作業(yè)的施工條件，避免了必須降低水庫水位至放水洞底板以下的難題。

5 維修改造及效果

5.1 檢修閘的維修改造

(1)啟閉機選擇。對卷揚式和螺桿式啟閉機進(jìn)行了比較，因閘門提不出水面，而卷揚式鋼絲繩長期浸泡在水中不耐久，最終還是維持螺桿式啟閉機。

(2)鑄鐵閘門更換為鋼閘門。拆除鑄鐵硬止水環(huán)，拆除埋設(shè)門槽的鋼筋混凝土，安裝門槽，澆筑二期混凝土，把鑄鐵閘門更換為鋼閘門。

(3)安裝導(dǎo)軌。拆除高程682.76m的最下層順向支撐，安裝導(dǎo)軌，可使檢修閘提升至9.95m的檢修平臺，保證放水洞工作閘門全開豎井水位下降時能對檢修閘進(jìn)行檢修。

5.2 工作閘的維修改造

采取更換止水、背輪、防腐等常規(guī)性維修整治措施。

5.3 止水效果測試

止水效果測試主要有透光試驗和水壓試驗。透光試驗是無水試驗，但對于檢修閘，透光試驗不好操作。這種操作可采用兩種方法，一種方法是人直接到閘前進(jìn)行檢查，這種情況下，封堵閘門漏水充填洞體，水位越來越高，氧氣越來越少，氣壓越來越大，人即使帶上吸氧設(shè)施也會感到很不舒服，乃至危及生命。另一種方法是采用在閘前安裝強光設(shè)施，可用護(hù)套線接碘鎢燈，將底止水開個小口線從口進(jìn)去，調(diào)整好后再將小口用膠水補上?？紤]到透光試驗操作不方便，直接采取水壓試驗。水壓試驗需要注意操作順序：先提起檢修閘，下放工作閘，攔截封堵閘門漏水，讓洞體充滿水，檢查工作閘止水效果；然后下放檢修閘，查看檢修閘止水效果。采取這樣的操作順序主要是為了防止封堵洞口的浮體閘門在上下游水壓差減小的情況下失穩(wěn)或止水失效，處理檢修閘的問題時需要再次潛水封堵。

兩道閘門維修改造結(jié)束后，關(guān)閉工作閘，讓豎井水位上升至庫水位，對放水洞進(jìn)口的浮體閘門進(jìn)行充氣，浮體閘門自動上浮，封堵拆除，螺桿式深水檢修閘帶水維修改造圓滿結(jié)束并獲得預(yù)期效果。

6 結(jié)論

百丈水庫大壩通過蛙人潛水作業(yè)用浮體閘門封堵水庫迎水面深水閘孔，從而實施深水螺桿式閘門的維修改造，做到了安全、經(jīng)濟(jì)和不影響水庫工程的正常運行，發(fā)揮了水庫應(yīng)有的工程效益；同時，這種施工技術(shù)方案不需要考慮排水、防洪等影響，檢修閘改造過程中的施工安全可以得到很好的保證，在一定庫水位深度內(nèi)，該項施工技術(shù)值得借鑒和推廣。