百丈水库螺杆式深水闸带水维修改造施工技术

李国贤，谢 明

(1.四川省都江堰水利发展中心人民渠第二管理处，四川 德阳，618500；2.四川省玉溪河灌区运管中心，四川 邛崃，611530)

1 百丈水库基本情况

百丈水库位于雅安市名山区百丈镇上游1.7km的临溪河上，水库坝址以上集雨面积52.8km2，设计总库容2080万m3，有效库容1960万m3，是一座以生活、生产、生态供水为主，兼有发电等综合效益的水利工程。水库建成于1958年，设计控灌邛崃、蒲江、名山三市(县、区)农田0.975万hm2。1978年玉溪河引水工程主干渠建成通水后，主干渠末端水量跌入百丈水库，年入库径流总量达到3.61亿m3，有效灌面达到2.52万hm2。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞及百丈水库电站4部分组成。主要特征值如表1。

表1 水库主要特征值

2 深水闸(放水洞)运行存在的主要问题

一是放水洞检修闸不能正常启动，其可运行之前，存在上止水脱落，由于水压力过大，出现喷水如柱问题；二是工作闸漏水严重，约0.3m3/s左右，检修闸可运行前，因检修闸严重漏水不能实施正常检修；三是检修闸不能运行后，根本就无法检修工作闸；四是多年没有进行维修维护，金属结构锈蚀严重；五是工作闸漏水对工程效益的发挥影响较大，造成水资源浪费和经济损失每年近20万元，同时给水库蓄水造成不利影响。

深水闸(放水洞)构造如图1、图2所示。

图1 放水洞纵断面

图2 放水洞进口断面

3 维修整治技术方案研究

水库正常蓄水位695.057m，放水洞检修闸底板高程676.56m，启闭机平台697.06m，平台以下螺杆及连接杆长度约19m，为增强启闭机螺杆连接刚度，竖井中设有3道顺水流方向的约束支撑，如图3所示。

图3 螺杆刚性约束支撑

约束性支撑限制了检修闸向上提起的垂直高度，最下层支撑高程682.76m。为查清检修闸存在的问题，利用汛期来水丰富的有利时机全开放水洞工作闸门，放水洞出库流量15m3/s，竖井水位由692.29m降至682.37m，距放水洞底板(676.56m)高差5.81m，即检修闸及连接螺杆还有5.81m没有淹没在水中。对检修闸露出水面的部分进行了检查，发现放水洞检修闸螺杆下部弯曲，第一连接杆、第二连接杆均存在不同程度弯曲，如图4所示。

(a)第一连接杆 (b)第二连接杆

由于水下部分的闸门提不出水面，不确定其还存在什么问题，也无法进行维修整治。通过蛙人潜水作业用浮体闸门将闸孔水下封堵成功后发现，闸门丝杆和连接杆被压弯的原因是铸铁闸门的两个背轮脱落卡死闸门；同时发现检修闸顶部铸铁止水环已掉落1/3，这是检修闸喷水如柱而无法检修工作闸的原因。

如何治理放水洞存在的安全隐患，提出两个比较方案：一是想办法改造检修闸，这必须要在竖井中无水作业才能实现，经过咨询，水下服务公司可通过蛙人水下作业对放水洞进行封堵，从而实现竖井内无水作业维修改造；二是将现有的工作闸当作检修闸，在下游安装控制蝶阀，这个方案存在工作闸出现故障同样无法检修的隐患。相比较，方案一可以彻底解决安全隐患，显得更优。

4 施工技术措施及方法

4.1 浮体闸门水下封堵难点

(1)水深较高(达到18m)，水下安装难度大，对封堵门体及封堵质量要求高；

(2)工作闸门渗漏量大，达到1000m3/h，水下封堵安全隐患大，需采取相应措施；

(3)由于现场地理环境限制无法运用大型吊装设备进行闸门吊装作业，水下闸门整体安装难度大。

4.2 难点解决措施

4.2.1 水面定位措施

具体实施方法为：租用水面作业船舶(平台)，根据图纸计算出进水门洞大概位置，蛙人下水进行水下定位并施放水面浮标，以作为水面定位。

4.2.2 解决工作门渗漏的措施

潜水作业前，在出水管道内砌筑封堵墙并于封堵墙内安装引流阀门(直径300mm、200mm各一个)，这是安全保证的重要措施，也是控制水库与竖井水位差的关键，大了操作人员有生命危险，小了洞口没有吸力不好封堵。

4.2.3 解决大型吊装设备受限的措施

采用浮体闸门，这样可减轻闸门重量，不需要大吨位长吊臂的吊装设备，可以采用小型吊车吊至湖面上即可，然后人工将其推到水面定位处，打开进水阀、排气阀装入适当的水，让浮体闸门悬浮于水中，沉到预定位置再将浮体闸门中空体部分装满水。

图5 起吊浮体闸门

图6 蛙人安装浮体闸门

浮体闸门水下封堵成功后，给检修闸改造提供了无水作业的施工条件，避免了必须降低水库水位至放水洞底板以下的难题。

5 维修改造及效果

5.1 检修闸的维修改造

(1)启闭机选择。对卷扬式和螺杆式启闭机进行了比较，因闸门提不出水面，而卷扬式钢丝绳长期浸泡在水中不耐久，最终还是维持螺杆式启闭机。

(2)铸铁闸门更换为钢闸门。拆除铸铁硬止水环，拆除埋设门槽的钢筋混凝土，安装门槽，浇筑二期混凝土，把铸铁闸门更换为钢闸门。

(3)安装导轨。拆除高程682.76m的最下层顺向支撑，安装导轨，可使检修闸提升至9.95m的检修平台，保证放水洞工作闸门全开竖井水位下降时能对检修闸进行检修。

5.2 工作闸的维修改造

采取更换止水、背轮、防腐等常规性维修整治措施。

5.3 止水效果测试

止水效果测试主要有透光试验和水压试验。透光试验是无水试验，但对于检修闸，透光试验不好操作。这种操作可采用两种方法，一种方法是人直接到闸前进行检查，这种情况下，封堵闸门漏水充填洞体，水位越来越高，氧气越来越少，气压越来越大，人即使带上吸氧设施也会感到很不舒服，乃至危及生命。另一种方法是采用在闸前安装强光设施，可用护套线接碘钨灯，将底止水开个小口线从口进去，调整好后再将小口用胶水补上。考虑到透光试验操作不方便，直接采取水压试验。水压试验需要注意操作顺序：先提起检修闸，下放工作闸，拦截封堵闸门漏水，让洞体充满水，检查工作闸止水效果；然后下放检修闸，查看检修闸止水效果。采取这样的操作顺序主要是为了防止封堵洞口的浮体闸门在上下游水压差减小的情况下失稳或止水失效，处理检修闸的问题时需要再次潜水封堵。

两道闸门维修改造结束后，关闭工作闸，让竖井水位上升至库水位，对放水洞进口的浮体闸门进行充气，浮体闸门自动上浮，封堵拆除，螺杆式深水检修闸带水维修改造圆满结束并获得预期效果。

6 结论

百丈水库大坝通过蛙人潜水作业用浮体闸门封堵水库迎水面深水闸孔，从而实施深水螺杆式闸门的维修改造，做到了安全、经济和不影响水库工程的正常运行，发挥了水库应有的工程效益；同时，这种施工技术方案不需要考虑排水、防洪等影响，检修闸改造过程中的施工安全可以得到很好的保证，在一定库水位深度内，该项施工技术值得借鉴和推广。