梅林水庫塔式進水口施工難點及解決措施研究

何住吉，吳 云

（北京燕波工程管理有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518000）

0 引言

塔式進水口是獨立于庫岸的塔，適用于岸坡巖石發(fā)育較差，覆蓋層較厚，不宜靠岸設(shè)進水口的情況。進水口塔底設(shè)閘門，塔頂設(shè)操作平臺和啟閉機室，通過工作橋與壩頂或岸坡相連[1]。塔式進水口可在不同高程設(shè)進水口，根據(jù)取用水戶對水質(zhì)、水溫的要求實現(xiàn)河道內(nèi)分層按需取水。采用分層取水設(shè)計方案，能有效改善取水水質(zhì)，基本達到取用水庫表層優(yōu)質(zhì)水的目的，滿足環(huán)評相關(guān)要求，對水資源進行合理開發(fā)利用的同時實現(xiàn)工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展[2]。

梅林水庫塔式進水口是此次除險加固工程的重要組成部分，鑒于其施工難點提出相應(yīng)的解決措施，為今后塔式進水口優(yōu)化設(shè)計參數(shù)和施工方法提供借鑒。

1 工程概況

梅林水庫位于深圳市新洲河上游，水庫總庫容1369.92 萬m3，是一座集防洪、應(yīng)急儲備和供水調(diào)蓄為一體的綜合性中型水庫，水庫設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000 年一遇。梅林水庫正常蓄水位為58.60 m，設(shè)計洪水位59.13 m，校核洪水位為59.46 m。水庫樞紐建筑物有大壩、溢洪道、放水涵管各一座，大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程60.5 m，最大壩高36 m，壩長596 m。溢洪道設(shè)在大壩右壩端，進口控制端為開敞式，設(shè)一孔弧形閘門控制，進口底高程為52 m，進口閘室段凈寬4.2 m。放水涵管位于右壩端，為鋼管外包鋼筋砼結(jié)構(gòu)，管身內(nèi)徑為1.6 m，最大輸水流量為5.5 m3/s。除險加固工程擬對放水涵閘、塔式進水口、大壩上下游坡面及溢洪道進行改造加固，而進水口施工是本次方案實施的難點和重點。

2 塔式進水口施工技術(shù)難點分析

進水口在施工過程中的難點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）施工圍堰設(shè)計采用土石圍堰，施工過程中土石圍堰導(dǎo)流抗?jié)B問題。

2）進水口塔身為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進水段墩頭的線型不易控制。

3）塔身及主副攔污柵及檢修門安裝難點。

4）進水塔底板施工。

3 塔式進水口施工方案

針對上述施工技術(shù)難點，優(yōu)化施工方法，分塊提出相應(yīng)的技術(shù)措施。

3.1 圍堰施工

3.1.1 圍堰設(shè)計

新建的塔式進水口位于梅林水庫庫內(nèi)，為保證施工，在塔式進水口上游設(shè)土石圍堰，圍堰采用梯形斷面，堰頂高程30.40 m，堰頂寬4m，堰長為163 m，最大堰高5.4 m，上游坡比為1∶3，下游坡比為1∶3，迎、背水坡面采用C25 砼護坡。

圍堰下坡腳設(shè)排水溝及集水井，用泵抽排圍堰坡面匯水及上游滲水。在枯水期放空水庫施工，圍堰為干地填筑，使用期為11 月底～次年4 月初，汛期前必須拆除圍堰。

圍堰底部鋪設(shè)一根導(dǎo)流管，將施工期洪水導(dǎo)排至水庫下游。導(dǎo)流管采用DN1600鋼管，進口底高程25.5 m，接入壩下放水涵管進水口。新建進水口與現(xiàn)有壩下放空涵管接通后，在圍堰拆除前先行拆除導(dǎo)流管，接口端加管堵，用鋼襯板焊封、C25 砼封堵，要求C25 砼厚不小于0.5 m。

3.1.2 施工技術(shù)要求

堰堤及其位置符合設(shè)計要求，嚴(yán)格按照文件實施降排水。圍堰的主要作用是截流、擋水。嚴(yán)防涌水、避免堰堤坍塌是圍堰成敗的關(guān)鍵，在施工過程中需遵循如下要求：

1）圍堰施工流程：打木樁→用編織袋裝土壘堰堤→填筑堰體→鋪迎水面太陽布→往太陽布上鋪一層編織袋裝土。

2）為有效抵抗河水壓力保證堰體穩(wěn)定性，堰堤軸線采用迎水面拱弧形。拱起高度為河寬的10%，且不小于2 m，在堰堤背水一側(cè)邊坡中打兩排木樁加固。木樁的稍徑不小于10 cm、長4 m～6 m，排距1.5 m，樁距1.0 m交錯排列；在木樁的內(nèi)側(cè)用裝滿粘土的編織袋筑2 m寬的小堤后填筑堰體。在堰體迎水面滿鋪一層太陽布,鋪往河床一側(cè)不少于2 m，上下層太陽布搭接長度為1 m，其余接頭搭接0.5 m，最后在太陽布上覆蓋一層編制袋裝土。

3）堰堤填筑材料以土石料各一半為宜。當(dāng)堰堤填到一定寬度后，應(yīng)在迎水面一側(cè)填筑厚度為0.5 m～1.0 m的粘土層，以利阻水,減少滲水、漏水。填筑可從兩邊向中間進行。

4）圍堰填筑完成后，應(yīng)立即將堰內(nèi)水排干，清除河底淤泥。

3.2 進水塔底板施工

3.2.1 模板及腳手架

底板混凝土模板使用P6015 鋼模和P1015 模板。腳手架使用ZSDJ直插式雙向自鎖型多功能鋼管腳手架，搭設(shè)高度2.4 m，橫距0.9 m，排距1.2 m，步距1.8 m。

3.2.2 溜槽及模板加固

底板混凝土入倉采用溜槽入倉，受料平臺布置平臺上，溜槽的搭設(shè)坡度1∶1.4 (傾角36°)。底板混凝土入倉系統(tǒng)由兩部分組成，一部分為φ250 的PPR溜筒，一部分為鐵皮溜槽。溜筒與溜槽銜接用φ250 鋼管(鋼管為彎管，內(nèi)部焊接減小沖力的鋼筋)。溜筒沿坡面鋪設(shè)，坡比為1∶0.3，溜槽用腳手架支撐固定，從底板頂層鋼筋網(wǎng)生根，底部用φ22 鋼筋支撐。溜槽斷面積0.15 m2、底板寬度30 cm、深度29 cm。底板溜槽搭設(shè)見圖1。

圖1 底板混凝土澆筑溜槽搭設(shè)圖

模板加固用普通鋼架管，分豎圍囹和縱向圍囹，絲桿用穿縫絲桿，底板倉位較低使用φ12 的圓鋼作為拉桿。

3.3 進水塔身施工

塔式進水口結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進水口順?biāo)飨蜷L度15.2 m，垂直水流方向?qū)?5.2 m，2孔，孔尺寸為2.0 m×2.0 m（寬×高），底板頂面高程26.5 m。檢修平臺高程60.5 m，檢修平臺設(shè)交通橋，橋?qū)?.25 m。底板底設(shè)砂漿錨桿（間距3 m），入巖8 m。塔式進水口的混凝土標(biāo)號為C25，抗?jié)B等級為W8。

塔式進水口布置2 道工作閘門、2 道檢修閘門。2 道工作閘門分別為水庫放空閘門（1#）、水庫供水閘門（2#），2 道檢修閘門分別為水庫檢修閘門（1#）、水庫檢修閘門（2#），1#閘門底高程為26.5 m，2#閘門底高程為31 m。

塔式進水口先清基達到設(shè)計底高程，驗基合格后，立模澆筑。進水口采用定型組合鋼模板解決線型問題。模板的支撐系統(tǒng)由鋼腳手管和鋼支撐組成，鋼筋砼墻采用對拉螺栓固定。啟閉機房內(nèi)部鋼筋砼梁及樓板采用滿堂紅腳手架。在定型鋼模板拼裝模數(shù)不夠時，采用木模板，特殊部位異型結(jié)構(gòu)的模板采用木模板。

3.3.1 模板及腳手架

模板使用P6015 鋼模和P1015 模板。腳手架使用ZSDJ直插式雙向自鎖型多功能鋼管腳手架，搭設(shè)高度2.4 m，橫距0.9 m，排距1.2 m，步距1.8 m，三排二步與澆筑混凝土進行連接。

3.3.2 溜槽及模板加固

混凝土入倉采用溜槽入倉，溜槽搭設(shè)坡度1∶1.4（36°)，底板混凝土入倉系統(tǒng)與塔底板相同。出料口掛4 m長的串筒，溜筒與溜槽銜接用φ250 鋼管連接(鋼管為彎管，內(nèi)部焊接減小沖力的鋼筋)。溜筒沿坡面鋪設(shè)，坡比為1∶0.3，溜槽用腳手架支撐固定，腳手架生根從底板頂層鋼筋網(wǎng)生根，底部用φ22 鋼筋支撐。溜槽斷面面積0.15 m2、底板寬度30 cm、深度29 cm。

模板加固用普通鋼架管，分豎圍囹和縱向圍囹，絲桿用穿縫絲桿，底板倉位較低使用φ12 的圓鋼作為拉桿，模板加固。

3.3.3 門槽二期混凝土施工方案

進水塔門槽二期混凝土主要有主柵槽、副柵槽和檢修門槽等。門槽二期混凝土是在門槽金結(jié)安裝完成后開始施工。按6 m進行分層澆筑，模板用普通鋼模板和木模組合，混凝土入倉用串筒入倉，施工腳手架用雙自鎖快速腳手架，振搗用直徑30 型插入式振搗器，在模板高度方向每2 m預(yù)留振搗孔，保證振搗密實。

3.3.4 主副攔污柵及檢修門安裝

進水塔從上游側(cè)至下游側(cè)依次安裝主攔污柵、副攔污柵和事故檢修閘門。進水塔整體混凝土澆筑至3204.6 m高程，周邊回填及軌道安裝完成后，組裝主副攔污柵和事故檢修閘門門葉，然后鋪設(shè)軌道用旱船將門葉移到安裝位置，用自制龍門吊將門葉依次安裝至設(shè)計位置。

主副攔污柵、檢修閘門組裝在回填好的安裝平臺上進行，25 t汽車吊配合組裝。將組裝好的主副攔污柵、檢修閘門門葉由25 t汽車吊到旱船上平移至閘門槽位置，由自制龍門架吊裝置門槽內(nèi)。

4 結(jié)語

水庫發(fā)揮供水效用過程中，進水口的作用無疑不可替代，其關(guān)系到取用水戶能否足量安全的取到所需水源。梅林水庫除險加固工程的順利實施，新建塔式進水口消除了原進水口取水不便、取水效率及安全性能低下的隱患，對于進一步發(fā)揮水庫的經(jīng)濟社會效益意義重大。

塔式進水口施工分別涉及到導(dǎo)流圍堰、塔身、塔底板混凝土澆筑、金屬結(jié)構(gòu)安裝等相關(guān)組件的施工。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且獨立設(shè)置于庫區(qū)內(nèi)加大了施工難度，緊密聯(lián)系地形、地質(zhì)和施工條件，完善施工技術(shù)要點對于塔式進水口的建設(shè)有著重要意義。