石門水庫閘門門槽二期混凝土繩鋸切割技術創新

郭 偉

（中國水利水電第三工程局有限公司,陜西 西安 710016）

1 概述

石門水利樞紐工程位于陜西省漢中市漢江上游支流褒河峽谷出口以上1.8 km,是以灌溉為主、結合發電等綜合利用的大（2）型水利工程。初期工程于1983 年建成,壩頂高程620.0 m。2018 年11 月對石門水庫進行除險加固改造施工,大壩加高2.5 m 后,壩頂高程622.5 m。樞紐工程由混凝土雙曲拱壩泄洪中孔、左岸泄洪洞、放水（排沙）底孔、右岸河床電站、東西干渠引水渠首、下游反調節池、南干渠首等建筑物組成。

石門水庫共計有24 孔閘門門槽需要拆除重建,門槽拆除位置及數量：泄洪中孔6 孔、底孔進口事故檢修門槽1 孔、底孔工作出口門槽1 孔、河床電站進水口攔污柵門槽1 孔、河床電站進口檢修門槽1 孔、河床電站尾水檢修門槽3 孔、東干渠進水口攔污柵門槽1 孔、東干渠進口事故檢修門槽1孔、東干渠出口工作門槽1 孔、西干渠進水口攔污柵門槽1 孔、西干渠進水口事故檢修門槽1 孔、西干渠灌溉出口工作門槽1 孔、南干渠沖沙閘門槽2 孔、南干渠工作閘門3 孔。混凝土壩體加高后需對閘門門槽原二期混凝土進行拆除,更新舊軌道和恢復新二期混凝土。閘門門槽原二期混凝土拆除過程中 不得對一期混凝土有損傷。為此,項目部對石門水庫閘門門槽二期混凝土采用人工風鎬拆除、靜力水鉆等拆除法進行實施,實施效果不理想,單孔拆除時間長,拆除效果差及拆除面不規整,影響閘門門槽二期混凝土施工質量。

2 閘門門槽二期混凝土拆除法研究

2.1 閘門門槽結構及二期混凝土拆除試驗

石門水庫閘門門槽門槽改造數量多,所處位置分散,改造范圍差異較大。閘門改造施工主要包括：原二期混凝土拆除、舊軌道割除以及二期混凝土恢復。

閘門門槽二期混凝土拆除選擇了泄洪中孔2 號孔、反調節池沖砂閘閘門槽兩個部位進行試驗。

（1）選擇泄洪中孔2 號孔閘門門槽二期混凝土體含2 個側軌及底坎（尺寸0.5 m×0.7 m×8.0 m）進行拆除,采用“人工配合風鎬、靜力水鉆”兩種拆除方法,拆除后根據實際用工、拆除效果進行分析,單孔閘門門槽原二期混凝土拆除、埋件割除以及埋件安裝、混凝土澆筑持續時間較長,單孔累計40天。

（2）反調節池閘門門槽二期混凝土體含2 個側軌及底坎（尺寸0.5 m×0.5 m×7.6 m）進行拆除,沿待拆除門槽采用地質鉆機鉆垂直孔、水鉆鉆水平孔,成孔后穿繩鋸進行切割施工。從門槽采用繩鋸切割效果分析,單孔門槽拆除速度加快、拆除效果好,但采用了地質鉆機鉆孔,其他門槽不具備使用較大設備進行鉆孔。

2.2 閘門門槽二期混凝土拆除方法創新

針對泄洪中孔2 號孔、反調節池閘門門槽原二期混凝土已采用拆除方法,已不能滿足石門水庫春季蓄水和夏秋季節泄洪要求。因此,必須尋求一種新閘門門槽二期混凝土拆除法,才能滿足石門水庫對閘門門槽改造要求。

結合泄洪中孔2 號孔、反調節池閘門門槽二期混凝土拆除方法優點進行了總結和分析,閘門門槽二期混凝土選取了“靜力水鉆+繩鋸切割”相結合的方法進行拆除施工。

首先對閘門門槽一期和二期混凝土結合處進行劃線并標明切縫范圍,然后沿閘門門槽斷水方向水平鉆排；同時沿閘門門槽豎直方向鉆排孔鉆排孔,形成切割臨空面,最后通過門槽水平排孔穿繩形成豎直切割的態勢沿待切割體進行豎直切割,這種方法稱為“靜力水鉆+繩鋸切縫”綜合法。

閘門門槽二期混凝土拆除采用“靜力水鉆+繩鋸切縫”法。一方面以“水鉆鉆孔”優先,形成與門槽斷水方向和順水方向鉆成的排孔,可提供切割工作面。另一個方面,沿閘門門槽斷水方向與順水方向穿金剛繩鋸,形成一個封閉的切割環,周而復始,直至門槽切割體切割完成。

3 施工程序和方法

3.1 施工程序

首先進行施工準備（搭設鋼管腳手架施工平臺、測量放樣等）工作,然后沿水平鉆和豎直鉆排孔,再穿繩繞繩至切割制定位置進行豎直切割,切割完成后按照以上程序進行下一層的鉆孔、切割施工,周而復始,直至完成閘門門槽混凝土切割工作。

3.2 施工方法

3.2.1 施工布置

（1）施工供電：供電由布置在原壩頂供電線路接支線至單孔門槽工作面。

（2）供排水：供水由布置在原壩頂的供水系統供水至閘門工作面。排水由設置在閘門底板修筑而成的簡易沉淀池,沉淀達標后排入河中。

（3）施工通道：原閘門門槽側壁設置有完整的爬梯,可通過人員上下。

3.2.2 施工設備配置

閘門門槽施工作業面配置的主要機械設備見表1。

表1 主要機械設備

3.2.3 鋼管腳手架施工平臺搭設和測量放樣

（1）鋼管腳手架：閘門門槽內設置沿門槽斷水方向搭設鋼管腳手架并根據作業需要設置作業平臺,采用鋼管Φ48×3.5 mm,鋼管腳手架尺寸2.0 m×8.0 m,搭設高度約10.0 m。鋼管腳手架立桿縱距1.2 m,橫距1.5 m,步距1.5 m,橫向水平桿懸挑長度15 cm；內側立桿距模板邊緣不超過20 cm,立桿頂端自由端長度20 cm。

（2）測量放線：沿閘門門槽二期與一期混凝土分界線并根據舊軌道側壁處適當位置測量放樣出混凝土拆除基準點,并用墨線沿基準點彈出并作出相應的切割線標記。

3.2.4 鉆孔

（1）閘門門槽沿斷水方向鉆水平排孔

選用喜利得DD200 鉆孔機,按門槽軌道側壁施劃后的基準線鉆基準水平孔,每20 cm～25 cm 鉆200 mm 孔,鉆孔深度沿閘門斷水方向深度為700 mm,鉆孔形成一個水平排孔。

（2）閘門門槽沿順水方向鉆豎直排孔

按門槽軌道側壁施劃后的基準線鉆第一個基準孔,并沿豎直線逐個鉆孔,每20 cm～25 cm 鉆200 mm 孔,鉆孔深度沿閘門順水方向深度為500 mm。鉆成后的水平排孔與豎直基準孔保持在一個空間內,必須確保對穿。

3.2.5 穿繩、切割

鉆孔、穿繩結束后,將進行閘門門槽豎直方向的正向切割施工。切割過程中保持繩鋸的切線按閘門側壁豎直排孔逐步下切。切割施工在豎直方向由上而下依次分層進行,切割長度根據閘門孔口起吊設備能力進行合理選擇長度,一般切割混凝土塊體長度約2 m。

3.2.6 混凝土塊體吊運

門槽切割后的混凝土塊體采用設置在原壩頂的自制卷揚機進行調運在至壩頂面集中堆放,并通過起吊設備吊裝至自卸汽車運至指定的地方堆放。

4 質量要求及進度分析

4.1 質量控制要求

（1）按閘門結構尺寸以及閘門舊軌道所處位置確定鉆孔基準點線,不得隨意擴大鉆孔范圍,避免增大后期混凝土回填量。

（2）沿閘門斷水方向鉆水平排孔和閘門順水方向基準孔處于基準孔平面內或空間內。

4.2 進度分析

（1）用“人工配合風鎬,靜力水鉆”施工法實施單孔門槽工期安排：鋼管腳手架及防護（3 天）→閘門二期混凝土、門軌拆除（20 天）→混凝土表面處理（2 天）→植筋（3 天）→主軌安裝（5 天）→二期混凝土澆筑（3 天）→缺陷處理（2 天）→腳手架拆除（2 天）,共計40 天。

（2）用“靜力水鉆+繩鋸切割”施工法實施單孔門槽工期安排：鋼管腳手架及防護（3 天）→閘門混凝土、門軌拆除（11 天）→混凝土表面鑿毛處理（2 天）→植筋（3 天）→主軌安裝（5 天）→二期混凝土澆筑（3 天）→缺陷處理（1 天）→腳手架拆除（2 天）,共計27 天。

對比兩種拆除法,泄洪中孔閘門門槽二期混凝土采用“靜力水鉆+繩鋸切割”綜合法拆除施工,優于傳統的拆除方法,剩余各孔閘門門槽混凝土采用繩鋸切割可為后續提供更多的工作面和工序穿插時間。

5 結論

泄洪中孔閘門門槽二期混凝土采用“靜力水鉆+繩鋸切割”綜合法進行拆除施工,是在傳統拆除法（人工配合風鎬拆除）、靜力鉆孔、繩鋸切割等方法的基礎上進行了分析、研究、改進和綜合形成的綜合拆除法。經過石門水庫閘門門槽二期混凝土拆除實際應用和實踐,是一種拆除閘門門槽二期混凝土的有效方法,施工簡便,設備較少,適合水利水電工程閘門門槽二期混凝土拆除,并在2021 年申請了實用新型專利,專利名稱“一種水利水電工程門槽二期混凝土拆除方法與流程”。