淺談高拱壩導(dǎo)流底孔下閘及封堵施工

趙 勝 利

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

1 概 述

目前，我國水電建設(shè)正處于高峰期，高拱壩工程越來越多已建的小灣、溪洛渡、錦屏等一大批的300 m級高壩，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)平臺的通道、照明以及施工用電等臨建設(shè)施，尤其是對下閘施工的電源全面進(jìn)行檢查，保證下閘時電源的可靠性。

(5)對卷揚(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小時左右，對進(jìn)口封堵(檢修)閘門門槽底部進(jìn)行沖洗。

(3)啟動卷揚(yáng)式啟閉機(jī)將封堵(檢修)閘門下放到底。下閘時注意觀察啟閉機(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)流底孔上游來水情況。如果發(fā)現(xiàn)上游來水量仍然較大以至人員無法進(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，看有無漏水等異常情況，并對檢查發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行記錄，經(jīng)相關(guān)人員分析后再決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的交通，原則上利用壩后永久橋或施工期搭設(shè)的臨時棧橋，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，需要布置一些平臺或棧橋進(jìn)行輔助。

① 纜機(jī)下料平臺。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棧橋，寬度一般2～3m，因此，需要對該部位進(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 混凝土入倉泵。導(dǎo)流底孔封堵混凝土施工一般采用混凝土泵入倉，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個承壓2.5 MPa閥門)，鋼管埋設(shè)分上下高程錯開一定高度設(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，對老混凝土面進(jìn)行鑿毛，混凝土鑿毛采用分段分倉鑿毛，鑿毛時采用風(fēng)鎬，搭設(shè)移動腳手架。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，提前預(yù)埋，采用36槽鋼對止水進(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3.0 m進(jìn)行控制。

(6)備倉過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。

(8)上游段第一層混凝土澆筑前，在臨時擋水坎頂部和側(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，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)對待。計(jì)算閘門與倉號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大推動閘門。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。

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，無關(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排除故障。

4.1.2 啟閉機(jī)故障

(1) 下閘前提前對啟閉機(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，看有無報(bào)警信號出現(xiàn)。

(3) 啟閉機(jī)及閘門具備試動作的條件后，啟動啟閉機(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，對下閘過程中啟閉機(jī)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時處置。

4.1.3 人員意外落水

由于施工過程中水上作業(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)對措施：

(1) 下閘前對啟閉機(jī)平臺的欄桿進(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)平臺及船上作業(yè)人員在施工過程中均應(yīng)穿戴救生衣，作業(yè)時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，要及時拋投救生圈，救生員要及時下水救援。

(5) 對于救援上來的人員要根據(jù)情況及時采用相關(guān)救護(hù)措施，如保暖、人工呼吸等，并及時送醫(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加強(qiáng)筋板與門頁面板焊接。

(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，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。堵漏后要及時對充水閥漏水情況進(jìn)行評估，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。可在漏水部位采用鋼板上貼橡膠止水、對應(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，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。棉絮條下放時在要盡量對準(zhǔn)底坎位置。下放麻繩到達(dá)標(biāo)記處時即不再下放，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，且棉絮條長度小于孔口寬度。上游堵漏時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)置臨時堵頭

不論何種堵漏方式，堵漏效果可能會隨著時間的延長而減弱導(dǎo)致重新出現(xiàn)大量漏水，會對堵頭施工造成嚴(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寬的臨時堵頭，同時也可防止因上游水位升高引起封堵門異常而給施工帶來的安全隱患(臨時堵頭通常作為備用方案)。臨時堵頭在下游混凝土泵未就位前，可通過導(dǎo)流底孔通氣孔掛溜筒的方式從大壩倉號內(nèi)通過通氣孔臨時進(jìn)料下溜入導(dǎo)流底孔內(nèi)。臨時堵頭在高度上可分兩倉澆筑，第一倉澆筑前仍然需要先澆筑臨時擋水坎，形成集水井，埋設(shè)排水管等。第二倉澆筑時在通氣孔的上游側(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

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)鍵在于對不同部位滲漏采用的堵漏處理方案，因此，在下閘前必須對各種可能出現(xiàn)的情況，分別制定出針對性的處理方案，才能有序、高效地進(jìn)行施工。