石门水库闸门门槽二期混凝土绳锯切割技术创新

郭 伟

（中国水利水电第三工程局有限公司,陕西 西安 710016）

1 概述

石门水利枢纽工程位于陕西省汉中市汉江上游支流褒河峡谷出口以上1.8 km,是以灌溉为主、结合发电等综合利用的大（2）型水利工程。初期工程于1983 年建成,坝顶高程620.0 m。2018 年11 月对石门水库进行除险加固改造施工,大坝加高2.5 m 后,坝顶高程622.5 m。枢纽工程由混凝土双曲拱坝泄洪中孔、左岸泄洪洞、放水（排沙）底孔、右岸河床电站、东西干渠引水渠首、下游反调节池、南干渠首等建筑物组成。

石门水库共计有24 孔闸门门槽需要拆除重建,门槽拆除位置及数量：泄洪中孔6 孔、底孔进口事故检修门槽1 孔、底孔工作出口门槽1 孔、河床电站进水口拦污栅门槽1 孔、河床电站进口检修门槽1 孔、河床电站尾水检修门槽3 孔、东干渠进水口拦污栅门槽1 孔、东干渠进口事故检修门槽1孔、东干渠出口工作门槽1 孔、西干渠进水口拦污栅门槽1 孔、西干渠进水口事故检修门槽1 孔、西干渠灌溉出口工作门槽1 孔、南干渠冲沙闸门槽2 孔、南干渠工作闸门3 孔。混凝土坝体加高后需对闸门门槽原二期混凝土进行拆除,更新旧轨道和恢复新二期混凝土。闸门门槽原二期混凝土拆除过程中 不得对一期混凝土有损伤。为此,项目部对石门水库闸门门槽二期混凝土采用人工风镐拆除、静力水钻等拆除法进行实施,实施效果不理想,单孔拆除时间长,拆除效果差及拆除面不规整,影响闸门门槽二期混凝土施工质量。

2 闸门门槽二期混凝土拆除法研究

2.1 闸门门槽结构及二期混凝土拆除试验

石门水库闸门门槽门槽改造数量多,所处位置分散,改造范围差异较大。闸门改造施工主要包括：原二期混凝土拆除、旧轨道割除以及二期混凝土恢复。

闸门门槽二期混凝土拆除选择了泄洪中孔2 号孔、反调节池冲砂闸闸门槽两个部位进行试验。

（1）选择泄洪中孔2 号孔闸门门槽二期混凝土体含2 个侧轨及底坎（尺寸0.5 m×0.7 m×8.0 m）进行拆除,采用“人工配合风镐、静力水钻”两种拆除方法,拆除后根据实际用工、拆除效果进行分析,单孔闸门门槽原二期混凝土拆除、埋件割除以及埋件安装、混凝土浇筑持续时间较长,单孔累计40天。

（2）反调节池闸门门槽二期混凝土体含2 个侧轨及底坎（尺寸0.5 m×0.5 m×7.6 m）进行拆除,沿待拆除门槽采用地质钻机钻垂直孔、水钻钻水平孔,成孔后穿绳锯进行切割施工。从门槽采用绳锯切割效果分析,单孔门槽拆除速度加快、拆除效果好,但采用了地质钻机钻孔,其他门槽不具备使用较大设备进行钻孔。

2.2 闸门门槽二期混凝土拆除方法创新

针对泄洪中孔2 号孔、反调节池闸门门槽原二期混凝土已采用拆除方法,已不能满足石门水库春季蓄水和夏秋季节泄洪要求。因此,必须寻求一种新闸门门槽二期混凝土拆除法,才能满足石门水库对闸门门槽改造要求。

结合泄洪中孔2 号孔、反调节池闸门门槽二期混凝土拆除方法优点进行了总结和分析,闸门门槽二期混凝土选取了“静力水钻+绳锯切割”相结合的方法进行拆除施工。

首先对闸门门槽一期和二期混凝土结合处进行划线并标明切缝范围,然后沿闸门门槽断水方向水平钻排；同时沿闸门门槽竖直方向钻排孔钻排孔,形成切割临空面,最后通过门槽水平排孔穿绳形成竖直切割的态势沿待切割体进行竖直切割,这种方法称为“静力水钻+绳锯切缝”综合法。

闸门门槽二期混凝土拆除采用“静力水钻+绳锯切缝”法。一方面以“水钻钻孔”优先,形成与门槽断水方向和顺水方向钻成的排孔,可提供切割工作面。另一个方面,沿闸门门槽断水方向与顺水方向穿金刚绳锯,形成一个封闭的切割环,周而复始,直至门槽切割体切割完成。

3 施工程序和方法

3.1 施工程序

首先进行施工准备（搭设钢管脚手架施工平台、测量放样等）工作,然后沿水平钻和竖直钻排孔,再穿绳绕绳至切割制定位置进行竖直切割,切割完成后按照以上程序进行下一层的钻孔、切割施工,周而复始,直至完成闸门门槽混凝土切割工作。

3.2 施工方法

3.2.1 施工布置

（1）施工供电：供电由布置在原坝顶供电线路接支线至单孔门槽工作面。

（2）供排水：供水由布置在原坝顶的供水系统供水至闸门工作面。排水由设置在闸门底板修筑而成的简易沉淀池,沉淀达标后排入河中。

（3）施工通道：原闸门门槽侧壁设置有完整的爬梯,可通过人员上下。

3.2.2 施工设备配置

闸门门槽施工作业面配置的主要机械设备见表1。

表1 主要机械设备

3.2.3 钢管脚手架施工平台搭设和测量放样

（1）钢管脚手架：闸门门槽内设置沿门槽断水方向搭设钢管脚手架并根据作业需要设置作业平台,采用钢管Φ48×3.5 mm,钢管脚手架尺寸2.0 m×8.0 m,搭设高度约10.0 m。钢管脚手架立杆纵距1.2 m,横距1.5 m,步距1.5 m,横向水平杆悬挑长度15 cm；内侧立杆距模板边缘不超过20 cm,立杆顶端自由端长度20 cm。

（2）测量放线：沿闸门门槽二期与一期混凝土分界线并根据旧轨道侧壁处适当位置测量放样出混凝土拆除基准点,并用墨线沿基准点弹出并作出相应的切割线标记。

3.2.4 钻孔

（1）闸门门槽沿断水方向钻水平排孔

选用喜利得DD200 钻孔机,按门槽轨道侧壁施划后的基准线钻基准水平孔,每20 cm～25 cm 钻200 mm 孔,钻孔深度沿闸门断水方向深度为700 mm,钻孔形成一个水平排孔。

（2）闸门门槽沿顺水方向钻竖直排孔

按门槽轨道侧壁施划后的基准线钻第一个基准孔,并沿竖直线逐个钻孔,每20 cm～25 cm 钻200 mm 孔,钻孔深度沿闸门顺水方向深度为500 mm。钻成后的水平排孔与竖直基准孔保持在一个空间内,必须确保对穿。

3.2.5 穿绳、切割

钻孔、穿绳结束后,将进行闸门门槽竖直方向的正向切割施工。切割过程中保持绳锯的切线按闸门侧壁竖直排孔逐步下切。切割施工在竖直方向由上而下依次分层进行,切割长度根据闸门孔口起吊设备能力进行合理选择长度,一般切割混凝土块体长度约2 m。

3.2.6 混凝土块体吊运

门槽切割后的混凝土块体采用设置在原坝顶的自制卷扬机进行调运在至坝顶面集中堆放,并通过起吊设备吊装至自卸汽车运至指定的地方堆放。

4 质量要求及进度分析

4.1 质量控制要求

（1）按闸门结构尺寸以及闸门旧轨道所处位置确定钻孔基准点线,不得随意扩大钻孔范围,避免增大后期混凝土回填量。

（2）沿闸门断水方向钻水平排孔和闸门顺水方向基准孔处于基准孔平面内或空间内。

4.2 进度分析

（1）用“人工配合风镐,静力水钻”施工法实施单孔门槽工期安排：钢管脚手架及防护（3 天）→闸门二期混凝土、门轨拆除（20 天）→混凝土表面处理（2 天）→植筋（3 天）→主轨安装（5 天）→二期混凝土浇筑（3 天）→缺陷处理（2 天）→脚手架拆除（2 天）,共计40 天。

（2）用“静力水钻+绳锯切割”施工法实施单孔门槽工期安排：钢管脚手架及防护（3 天）→闸门混凝土、门轨拆除（11 天）→混凝土表面凿毛处理（2 天）→植筋（3 天）→主轨安装（5 天）→二期混凝土浇筑（3 天）→缺陷处理（1 天）→脚手架拆除（2 天）,共计27 天。

对比两种拆除法,泄洪中孔闸门门槽二期混凝土采用“静力水钻+绳锯切割”综合法拆除施工,优于传统的拆除方法,剩余各孔闸门门槽混凝土采用绳锯切割可为后续提供更多的工作面和工序穿插时间。

5 结论

泄洪中孔闸门门槽二期混凝土采用“静力水钻+绳锯切割”综合法进行拆除施工,是在传统拆除法（人工配合风镐拆除）、静力钻孔、绳锯切割等方法的基础上进行了分析、研究、改进和综合形成的综合拆除法。经过石门水库闸门门槽二期混凝土拆除实际应用和实践,是一种拆除闸门门槽二期混凝土的有效方法,施工简便,设备较少,适合水利水电工程闸门门槽二期混凝土拆除,并在2021 年申请了实用新型专利,专利名称“一种水利水电工程门槽二期混凝土拆除方法与流程”。