东武仕水库泄洪洞双悬臂叠梁钢围堰施工技术

李平

（河北省水利工程局，石家庄 050021）

东武仕水库泄洪洞双悬臂叠梁钢围堰施工技术

李平

（河北省水利工程局，石家庄 050021）

泄洪洞加固改造是东武仕水库除险加固工程的主要项目之一。为了不影响水库的正常供水，又能提供干场作业条件，在无门槽支撑情况下，研究并实施了水下双悬臂叠梁钢围堰施工技术，在有效性和经济性之间找到了一个很好的平衡点，较好地解决了施工兼顾水库供水的问题。

东武仕水库；泄洪洞；水下围堰；叠梁门

1 工程概况

东武仕水库位于邯郸市磁县县城西北约7km处的滏阳河上，是一座以防洪、供水为主，兼顾发电、生态、旅游、养殖等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。由于水库建成已久，主要建筑存在安全隐患，管理设施老化，危及下游城市和人民生命财产安全，经水利部批准，对东武仕水库进行除险加固工程处理，其中泄洪洞加固改造是其重要的组成项目之一。

泄洪洞于1971年建成，位于主坝桩号0+800处，为有压短管进口接拱式无压涵洞型式，进口底高程84.5m，分3孔，孔口尺寸4.0m×4.0m（宽×高），中墩厚1.8m，最大下泄流量837m3/s。本次泄洪洞加固改造主要工作内容：①将泄洪洞进口检修闸门改为事故闸门；②更换台车启闭机和门机轨道；③弧形工作闸门更换止水、压板、防腐；④泄洪洞洞身伸缩缝的处理等。

在水库不允许放空的情况下，为保证干场作业，需在检修门上游进行水下临时封堵。经过考察研究和比较，提出了在泄洪洞进口利用2个中墩实施双悬臂组合式叠梁钢围堰整体深水封堵方案。

2 施工技术要点

东武仕水库泄洪洞共3孔，设有2个中墩，2个边墩分别与进口混凝土导墙连接。闸墩中墩为75.72°倾斜结构。由于无门槽或其他支撑点可利用，故封堵位置选在泄洪洞进口处，把钢叠梁门安放于闸墩上游，利用2个中墩做钢叠梁门支承点，采用6节钢叠梁门组合进行3孔整体封堵，两中墩外侧为5.7m的悬臂结构，钢叠梁门长度达15.6m。钢叠梁门下游用钢丝绳拉结固定。

封堵用的钢叠梁门比照常规钢叠梁门设计，除考虑孔口尺寸、设计水头、中墩位置等主要因素外，还考虑了原混凝土表面的平整度以及水上运输、安装、拆除等因素，水封、支撑、充水平压装置等部位的设计均采用了非常规方式。

3 设计条件

孔口型式：潜孔。

围堰型式：平面叠梁钢闸门。

孔口尺寸：顶部宽度b1=15.6m，底部宽度b2= 15.6m，至顶止水处斜长h=9.6m。

第1～6节闸门斜长：1.6m。

倾斜角度：75.72°。

闸底高程：84.5m。

设计水位：106m。

设计水头：21.5m。

孔口数量：3孔。

4 施工工艺流程

施工场地平整→制作浮式工作平台→进口底板凹槽处理→钢叠梁门吊运→钢叠梁门安装→工作闸门放水→检查和漏水处理→洞内施工完后放水平压→拆除钢叠梁门→施工现场清理。

5 钢叠梁门运输、安装和拆除

在封堵方案实施之前，针对施工现场环境和泄洪洞进口结构情况，组织所有参与封堵施工的人员，对每道工序的具体实施步骤、方法及应急预案进行反复细致的研究，制定相关安全技术措施，确保封堵成功，保证施工安全。

5.1 钢叠梁门装运

在岸边临时填筑的施工平台（临时码头）上，利用300t汽车吊按顺序把钢叠梁门吊装到浮式工作平台，加固稳定后，将吊梁上的吊点与钢叠梁门吊点通过滑轮组用钢丝绳连接好。每次运输一节钢叠梁门，装运时注意钢叠梁门的方向，避免浮式工作平台在水中调头。

5.2 进口底板及边墙处理

水下清淤完成后，经潜水员触探，发现实际结构尺寸与原设计图纸出入较大：

（1）实际底板高程均低于设计高程84.5m，最小相差13cm，最大相差22cm；

（2）底板不平整，出现凹槽，凹槽深度6～25cm，呈现上游高、下游低的趋势；

（3）两侧边墙垂直度误差较大，极不平整，局部有错台。

因此，钢叠梁门无法直接就位，需要将其两侧面板切割掉2～5cm宽，对凹槽进行整平处理，将凸起部位的混凝土进行水下凿除。

5.2.1 模具制造

根据钢叠梁门底部形状，利用型钢制作模具，用以水下凿除和整平处理的尺寸控制。

5.2.2 混凝土凿除

首先把模具吊入水底，模具的水平度用两侧连接的钢尺来控制。模具到达离底板20cm处后，潜水员通过模具和底板混凝土的间距来观测底板平整度，找出需要凿除的部位，并做好标记。

潜水员用水下凿除混凝土设备凿除标记混凝土。

通过多次模具矫正，最后使底板混凝土面基本满足平整度要求。

5.2.3 凹槽处理

采用水下不扩散混凝土找平凹槽底部。水下不扩散混凝土掺加了UWB-II型外加剂，具有很强的抗分散性和较好的流动性能，能抑制混凝土中的水泥和骨料分散，实现了水下混凝土的自流平和自密实，并且不污染施工水域。其配合比见表1，性能指数见表2。

表1 混凝土配合比

5.3 钢叠梁门安装就位

5.3.1 浮式工作平台就位

5.3.1.1 初步定位

通过缆绳牵引到紧贴泄洪洞进水塔上游墙体，初步就位。

5.3.1.2 精确定位

操作人员按照进水塔墙体外侧到封堵处的距离，通过钢管支撑墙体，调整吊装孔口到达预定位置。

5.3.2 钢叠梁门安装就位

在浮式工作平台上，利用卷扬机和滑轮组吊装钢叠梁门水下就位。吊装前应提前计算好钢叠梁门的水下就位深度，当钢叠梁门接近洞口时，两名潜水员下水，指挥吊装人员将其慢慢放到标定位置。

为保证水平吊装，通过钢叠梁门两侧连接的钢尺校核入水深度，并按潜水员指令控制平衡。每节钢叠梁门就位后，要在下游侧用钢丝绳牵引固定。

钢叠梁门整体安装完成后，在各节钢叠梁门结合处用棉被做好封堵。

5.4 工作闸门放水

（1）钢叠梁门封堵完成后，开启泄洪洞工作闸门放水。开启顺序为先中孔后边孔，两边孔尽量同时开启。开启以点动开启为主。

（2）在检修闸门门槽处每孔设1个水位观测点，每个观测点设1人随时观测并读数，使中孔水位始终低于两个边孔水位1.0～2.0m，两个边孔的水位差控制不超过0.50m，直到钢叠梁门后洞内水放空为止。

（3）如因渗水量太大需要关闭工作闸门时，需根据各孔水位的具体情况，决定关门顺序并控制闸门开度，不得一次将一孔闸门完全关闭。关闭要点动操作，使中孔水位始终低于两个边孔水位1.0～2.0m，两个边孔的水位差控制不超过0.50m。

5.5 漏水观测和处理

洞内水放空后，应首先观察泄洪洞出口水流情况，初步判定钢叠梁门漏水情况。稳定1d后，从下游泄洪洞出口进入，仔细观察渗漏情况和钢叠梁门有无变形及异响，并做详细测量和记录。

如出现漏水，潜水员从上游用堵漏橡胶、堵漏板或棉胎进行水下处理。

5.6 拆除钢叠梁门

钢叠梁门拆除前，应首先关闭工作闸门，然后用钢叠梁门上的平压阀进行充水平压。

平压后，启动卷扬机将钓钩落下，潜水员下水挂钩，指挥浮式工作平台上的人员将钢叠梁门吊出水面并运至临时码头。

6 钢叠梁门止水封堵

水封直接关系封堵后的效果，水封设计是钢叠梁门设计的关键部位。水封要承担密封和支撑作用，常规标准尺寸、形状的水封，在承压强度、压缩量上无法满足要求，故对水封进行了专门非标准设计，采用了复合材料异型水封。

两边墩混凝土表面很不平整，为保证足够的压缩量和一定的强度，设计了外PL型顶侧水封，要求顶、侧水封在2.0～4.0MPa设计水压力条件下的压缩变形量为10～50mm，在宽度50～90mm范围内压强均匀。顶、侧水封采用夹高强尼龙帆布（2层），为了减少水封在高压下与混凝土面的摩擦力，在顶、侧水封表面涂了带自润滑功能的四氟材料。

中墩混凝土表面为弧面，凹凸不平且倾斜角度不一致。为使中墩受力均衡，在钢叠梁门与混凝土之间设置了支撑水封，其设计承受压强为2.0～4.0MPa，压缩量为35～60mm，材质同顶、侧水封。

钢叠梁门底节采用双水封连接，下铺经过处理的4层棉被垫平，叠梁门上游用卵石填塞（充当骨架），宽30cm，其上游采用棉被塞紧垫平。如果底部渗漏严重，则在钢叠梁门上游1m处用袋装碎石修筑土围堰一道，在土围堰和钢叠梁门之间浇筑水下不分散混凝土，可解决钢叠梁门的底部渗漏问题。

7 应用效果

东武仕水库泄洪洞双悬臂组合式钢叠梁门整体深水封堵，采用专门设计的非标准复合橡胶水封，封堵后实际压缩量为50～59mm，符合设计要求，封水较严密，能保证洞内干场作业；钢叠梁门受力达到了预期效果，封堵后用百分表检测悬臂端变形不足1mm，保证了洞内施工安全；浮式工作平台设计合理，定位准确，保证了钢叠梁门的顺利运输和吊装安全；双悬臂组合式钢叠梁门的放空和平压措施安全可靠，保证了钢叠梁门的安全和稳定，为泄洪洞加固改造施工创造了有利条件；钢叠梁门的拆除作业安全、平稳、顺利，为泄洪洞加固改造工程按期竣工提供了保证。

［1］GB50201—1994，防洪标准［S］.

［2］SL223—2008，水利水电建设工程验收规程［S］.

［3］SL303—2004水利水电工程施工组织设计规范［S］.

［4］SL251—2000，水利水电工程天然建筑材料勘察规程［S］.

［5］SL252—2000，水利水电工程等级划分及洪水标准［S］.

［6］SL74—95，水利水电工程钢闸门设计规范［S］.

Construction Technology of Double Cantilever Stop Log of Steel Cofferdan of Dongwushi Reservoir Sluice Tunnel

LI Ping
（Hebei Water Conservancy Engineering Bureau，Shijiazhuang 050021，China）

The reinforcement of sluice tunnel is the major project of the Dongwushi reservoir reinforcement project.In order not to affect the normal water supply and provide the operation condition in the dry site，in the case of without gate slot support，studying and implemented the construction technology of double cantilever stop log of steel cofferdam，it found a balance between the effectiveness and economy，giving consideration to both reservoir construction and water supply.

Dongwushi reservoir；sluice tunnel；underwater cofferdam；stop log gate

TV52

B

1672-9900（2014）03-0086-03

2014-04-18

李平（1978-），男（汉族），河北乐亭人，工程师，主要从事工程施工技术与管理工作，（Tel）13933148800。