浅谈张庄泵站检修竖井险情的应急处理方案

2021-04-02吴太原

治淮 2021年7期

吴太原

张庄泵站位于淮河中游下段的安徽省蚌埠市五河县境内，是淮河行蓄洪区改造项目香浮段堤防退建工程中重建的一座排涝泵站，于2018年实施完成。2020年淮河流域发生了流域性较大洪水，淮河五河站最高水位达19.05m。张庄泵站在抽排涝水时，压力水箱上的检修竖井侧壁发生渗透水现象。此时正值外河高洪水时期，县防指高度重视，水利局迅速组织了相关技术人员到出险点，并立即通知该工程的建管、监理和施工单位快速赶赴现场，一同查险除患。经过现场人员的认真排查、分析和研判，查明确定了出险点具体位置和原因；之后根据险情发生的具体情况和工程自身结构特点，在充分讨论磋商的基础上拿出了有针对性的应急处理方案。最终险情得以快速处理，保证了工程和度汛安全。

一、险情排查分析

1．出险点工程基本情况

张庄泵站为轴流排水泵站，建在淮河香浮段堤防内侧，按自排和抽排双重功能设计重建。泵站出口设置双层结构压力水箱与其后的穿堤箱涵连接，并在外河侧设有防洪闸。压力水箱末端之上设置了检修竖井和排涝控制闸。为方便水箱内出口拍门等检修，竖井之上采用钢板压橡皮封闭止水；排涝控制闸布置在竖井下部的压力水箱内，启闭螺杆通过钢盖板中间的圆孔和止水橡胶圈上下活动以启闭闸门，控制自排和抽排。整个压力水箱都布置在堤内侧戗台范围，检修竖井外壁距离内堤脚约5m，竖井周围为填土，厚度1.2m，和戗台高程一致，竖井顶部平齐于戗台。

2．出险点险情排查情况

冒水情况发生在泵站开机抽排内部涝水时。当打开外河防洪闸门后，开机运行大约不到5 分钟就听到水流喷涌冲击声音，检查发现排涝控制闸下部竖井四周有水流喷射，周边回填土都已被冲刷成坑沟。管理人员紧急停机并关闭了防洪闸门，并迅速向县防指报告了险情。

从现场发现的情况看，竖井四周回填土已被高压水流冲刷成宽深约300mm×400mm 的沟壑，可以判定出险点就在压力水箱上的竖井盖板下部某处位置。为了准确判断险情，对竖井周围土方进行剥离清理和冲洗，结果进一步发现钢盖板之下的钢井圈四周包裹着厚度约350mm 的混凝土墙面，与下部混凝土墙面之间存在着一道平行缝隙，并且贯通竖井四周。为了彻底查明险情发生原因，泵站管理运行人员将防洪闸门提起较小高度，结果不到2 分钟的时间，钢井圈包裹的混凝土与下部混凝土竖井壁接触缝隙就开始有渗漏水，之后随着闸门开度增大和时间的延长，竖井四周缝隙处渗漏出的水流也逐渐变大，向四周喷洒；此时启动了机泵抽水，开机不到1 分钟，在已经发现的缝隙处就出现高压喷射水流，压力极大。检查其他各处没有渗漏水现象发生。至此，出险点具体位置已经查明。

3．出险点险情原因分析

查明了险情具体位置后，需要对险情发生的原因作进一步的分析，为科学决策处理险情提供依据。

在遭遇这次淮河洪水时，香浮段淮河水位持续高涨，张庄泵站处的淮河水位达18.6m，超设计水位1.0m，与保证水位仅差0.2m。此时，张庄泵站流域范围又有较大降水。张庄泵站在开机抽排内涝时，由于受抽排涝水冲击和外河高水位的双重顶托，竖井钢盖板之下的连接钢制井圈和周围包裹的混凝土与下部连接的竖井壁混凝土脱离形成缝隙，造成水流沿竖井四周渗漏出来。究其原因有如下两个方面：一是外河高水位顶托和泵站抽排涝水时的双重冲击压力共同作用造成竖井内的水压过大；二是在施工时钢盖板下的连接钢制井圈没有很好地锚固在下部钢筋混凝土竖井内，在浇筑完成下部竖井混凝土后，于竖井上面钻孔通过植埋螺栓型式将钢制井圈与竖井连接，从而人为形成一道施工缝隙，其植埋螺栓没有达到设计和规范要求的承载能力，且没有对上下接触面铺垫止水材料，之后就用二期混凝土将竖井之上的钢制井圈进行填充，与设计和施工规范要求均不符，植埋螺栓与下部竖井钢筋混凝土的咬合力不能抵御内外水压的双重冲击顶托力时被强行拔出，造成钢制井圈和填充的二次混凝土与下部竖井墙壁脱离，使接触面出现更大的缝隙，从而在内部高水压下发生较大的渗漏水险情。钢制井圈没有按照设计要求和不规范施工锚固安装是发生这次险情的根本原因。

二、应急处理方案

弄清了险情具体位置和发生的原因后，如何在紧急情况下快速处理险情，是保证工程和度汛安全的重中之重。解决钢盖板和钢制井圈不被顶起问题是关键。在非常情况下，不可能允许按照设计图纸和相关规范要求对竖井进行改造并重新将钢制井圈通过锚固钢筋埋置在竖井内；由于场地条件限制采用压重和其他措施也不现实。经过对主汛期和出险点的现实条件综合研判，在认真分析论证工程结构和安全可靠性的基础上，提出了详尽的应急处理方案。

1．接触缝隙处理

对于上部连接钢盖板的钢井圈与下部钢筋混凝土竖井间的接触缝隙，必须采取止渗防漏处理。由于钢盖板和钢井圈已经在压力水箱内的内外双重高水压冲击下出现了上下脱离和较大空隙，这也相对为接缝止渗漏处理营造了条件。具体处理措施为：首先剥离清除钢井圈周围的填充混凝土；其次将钢盖板及钢井圈稍微抬起，以便清理钢井圈和下部竖井混凝土的接触面；然后降低竖井内的水位，擦干接触面；剪切宽50mm、厚15mm 的橡胶带沿竖井上的接触面内侧四周用强力胶粘结固定，再于竖井接触面上橡胶带以外区域满铺止水胶泥，厚约20～30mm；最后落实钢盖板及钢井圈并施压固定。这样只要钢盖板和钢井圈固定牢靠，接缝面的渗漏水问题就可以解决。

2．钢盖板连接固定

下部的钢筋混凝土竖井与钢筋混凝土压力水箱为一整体结构。根据施工设计图，竖井墙壁内配置的双层竖向受力钢筋与下部水箱内的钢筋有良好的连接和锚固，同时井壁内外也有横向分布钢筋相互连接；而其上部的钢盖板和钢井圈为整体结构。因此，将上部的钢盖板及钢井圈和下部的竖井连接固定牢是解决止渗漏问题的关键。综合上述条件，在应急情况下，采取的处理措施是：把竖井壁外侧的竖向钢筋自接缝面向下剥离出长150mm，然后将剥离出的竖井外侧竖向钢筋与钢井圈底板和外肋之间按施工规范要求进行焊接连接。

3．接缝外围填充封堵

为了进一步加强接缝处理和上下连接的稳固性，接缝外围采取的处理措施为：①清净竖井周围积水和残渣碎土，下部铺垫80～100mm 厚碎石；②在竖井四周自接缝面向下400mm、向上至钢盖板下100mm 高度，绑扎内外两层4 道横向ϕ14 环箍钢筋，竖向连接钢筋按ϕ14＠200mm 布置绑扎；之后立模浇筑C40 速凝混凝土，竖井四周向外延伸浇筑宽度600mm；③混凝土达到终凝时间后拆除周围模板，并用粘土回填轻夯；去除盖板上的压重。