某水電站尾水出口鋼閘門圍堰水下搶險施工方案

左啟江

摘 要：為盡快恢復某水電站的生產和發電，結合工程的地形地質條件、項目結構特點，全面分析了水下搶險基本方案、鋼閘門圍堰施工環節和安全管理措施，確保了圍堰的可靠性及安全性。

關鍵詞：水電站；尾水出口；鋼閘門圍堰；水下搶險施工

1.電站的基本情況

某水電站處于亞熱帶季風氣候區，四季分明，常年多雨。相關資料顯示，此地區一天內最大降雨量約160mm，平均年降雨量約1400mm。壩址以上集雨面積15000km2，約占流域總面積的95%，年平均流量約為400m3/s，總庫容2億m3，正常蓄水位117m，死水位112m。

某水電站為河床式電站，主要任務為發電，主要建筑物由溢流壩、兩岸接頭重力壩、發電廠房及開關站等組成，壩頂全長164m。電站安裝3臺軸流轉槳式水輪發電機組，裝機總容量75MW。

2.水下搶險基本方案.

在一次電站年度檢修中，因上游突發超標洪水，一號機組二號尾水出口檢修閘門受洪水沖擊，造成止水板后二期混凝土崩塌、二號尾水門損毀，導致廠房進水。

為盡快恢復生產和發電，要對受損的門槽二期混凝土予以修復，滿足重新下閘擋水條件。電站廠房下游地勢陡峭、河床面較寬、水流湍急，需修筑圍堰形成干地施工條件。如采用常規土石圍堰施工方案，進場道路布置困難、工序多、工程量大、汛前無法完成門槽修復，且土石圍堰難以完全拆除勢必抬高發電尾水水位。經方案比選，充分利用現有的閘墩、底板，在閘墩尾部安裝臨時鋼閘門，閘墩、底板、臨時鋼閘門圍堰之間形成封閉施工區域，抽干堰內積水后，即可形成干地施工條件，見附圖：

3.施工環節.

現場施工條件：機組下游▽116.00m尾水平臺設有10t的電動葫蘆，現場其他起吊條件有限。尾水閘門底部高程85.27m，發電最低尾水位為97m，300m3/s流量時下游水位▽97.3m，600m3/s流量時下游水位▽99.08m，尾水下層工作平臺高程101.21m；尾水上層工作平臺高程116m。

3.1.臨時鋼閘門設計.

需安裝臨時鋼閘門的尾水孔口凈寬5.5m，兩側閘墩中心間距8m。3#閘墩軸線88m～90m高程處有2條檢修排水管，應避開。施工時，按300m3/s控制下泄流量，故臨時鋼閘門設計寬度選為7.5m，高度為12m，施工時根據施工水位情況，需要時加設擋水板。

考慮到現場起重吊裝能力有限（注：10t電動葫蘆），現場地形條件限制及道路、水面運輸條件，擬將臨時閘門分四節制作，每節高度3m。每節段臨時鋼閘門構造體加工成全封閉箱狀以利浮運。

經計算：1#塊選用Q235材質I45b型工字鋼作受力構件，間距40cm；2#塊選用Q235材質I45b型工字鋼作受力構件，間距53cm；3#塊選用Q235材質I45b型工字鋼作受力構件，間距80cm；4#塊選用Q235材質I45b型工字鋼作受力構件，間距120cm.。

3.2.施工工序

本次鋼閘門圍堰施工主要工序為：鋼閘門制作 — 鋼閘門陸上運輸 — 鋼閘門水上運輸 — 鋼閘門現場組合拼裝 — 鋼閘門水中調整姿態立直 — 鋼閘門下沉就位 — 鋼閘門外圍潛水堵漏 — 圍堰內抽干水，修復受損閘門與門槽— 鋼閘門拆除。

3.2.1臨時鋼閘門制作.

閘門制作，委托有資質的企業予以加工，完成制作后，先在廠內予以組裝，再運到施工現場。

3.2.2.臨時鋼閘門運送.

通過汽車運輸的方式，將廠內制作好的鋼閘門塊體運到距電站下游12km的舊渡口處，再通過吊車吊入河道中，通過浮運措施把鋼閘門運到施工現場。

3.2.3.臨時鋼閘門安裝.

在施工前，由于下層工作平臺處于安裝臨時鋼閘門的垂直上方，應事先在工作平臺上鉆穿成孔，以利鋼絲繩穿過牽引。同時，將尾水底板安放鋼閘門位置的底部接觸面雜物清除干凈。

根據現場條件及水深情況，通過潛水作業配合，在水面將1#塊和2#塊拼接。將吊點掛在2#塊上，向1#塊箱內緩慢注水，將1#、2#塊合體扶正，使閘門在起重設備的牽引下緩緩沉放至底部，并在潛水員作業配合下精確定位，依次將3#塊、4#塊安裝就位。各號塊體之間設橡膠止水板，用螺栓拼接結固，臨時鋼閘門與閘墩接觸面設橡膠止水板。

3.2.4.臨時鋼閘門的固定與預壓。

通過潛水員予以水下鉆孔，在此基礎上裝置錨桿，把閘門固定于閘墩，同時潛水員通過安裝手拉葫蘆等措施對鋼閘門箱體進行加壓，讓閘門和閘墩全面貼合。

3.2.5.查看圍堰密閉狀態.

若檢查到縫隙，則通過棉絮予以塞堵，直到其足夠嚴密即可。如果發現閘板底端接觸面存在縫隙，水壓力大不能通過常規方法解決時，那么就要終止抽水，同時讓內外水位平衡，用水下混凝土堵漏的方法確保止漏，達到抽干水的目標。

3.7.修復受損閘門和門槽。

在具備干地修復條件后，按照現場實際狀態與受損程度修復受損閘門和門槽。

3.8.臨時鋼閘門拆除.

尾水閘門下閘后，向圍堰內注水，水位平衡后，潛水員拆除臨時閘門塊間連接螺栓。向臨時鋼閘門箱體中灌入充氣排水，由上至下按照順序進行拆除。

4.鋼閘門圍堰施工的安全管理措施.

4.1鋼閘門設計和制作

本次施工任務時間緊、鋼閘門制作技術要求高、加工精度要達到鋼閘門制作的規范要求，因此，本項目將鋼閘門設計和制作外包給有資質的專業單位進行設計和生產，并按有關法律法規簽定外包合同。

4.2鋼閘門陸上運輸：

與物流企業簽署相合同，把運輸鋼閘門的運輸環節予以外包給專業的運輸公司。

4.3鋼閘門水上運輸：

4.3.1主要危險源識別：a.鋼閘門漏滲水下沉；b. 施工人員溺水；c. 急灘；d. 不良氣候條件。

4.3.2安全管理措施：

a. 將鋼閘門吊入水中處于浮動狀態，定時檢查閘門箱體是否存在漏滲水現象，如有，將鋼閘門起吊上岸，補焊修復，并進行氣密性檢查，確保鋼閘門箱體內不漏水，以保證浮運過程安全。

b. 按船甲板工作相關規定，進行人員組合，施工人員按規定穿戴救生衣，配備專門救生工作船舶隨拖值守。出現緊急情況時進行施救。

c. 遇急灘安全措施：選用大功率拖帶船舶，按拖帶船舶規范要求懸掛旗標，必要時通知電站調整泄下流量，以利通過急灘。

d. 密切關注天氣預報，避免大霧大雨等不良天氣拖運。

4.4.鋼閘門現場組合拼裝、水中姿態調整立直、下沉就位、拆除

4.4.1主要危險源識別：a.水面作業安全；b. 高處落物打擊。

4.4.2安全管理措施：

a. 按規定佩戴安全帽，救生衣和其它勞動保護配置，配備救助工作站；

b. 在施工區域上方設置警示標志，避免無關人員出入。

c.專人統一協調指揮，限位鋼纜繩牢固可靠。

d.鋼閘門內注水的時間節點和注水量調整，密切觀察調整鋼閘門的水中姿態，在注水過程中，將人員安排處于安全位置。

4.5潛水堵漏

按潛水作業相關規范執行，設專人與潛水員進行專門聯系，強調日常對潛水設備進行維護保養，保證潛水設備處于良好狀態。強調潛水上浮注意事項，避免職業病危害。

4.6圍堰抽水

作業時實時觀察堰體內外水位，主動掌握泄水流量數值，預判壩前水位，第一次堰內抽干水時，注意觀察鋼閘門堰體的變形及穩定性，強調保持最大水位差經12h后，觀察判斷鋼閘門堰體處于穩定可靠下施工人員方可進入堰內施工作業。專人觀察堰外水位，若出現堰外水位上升并可能漫壩時， 立即安排堰內作業人員撤離到堰外，同時停止堰內抽水，并回注水平衡堰體內外水位差。準備相應物資材料，當預判下泄流量大于300m3/s時，及時加高鋼閘門頂部高程1m，盡量避免水漫堰體狀態出現。

5.總結.

在本此修復工程中，充分利用現有的閘墩和底板，采用鋼閘門圍堰施工方案，從鋼閘門制作開始，到鋼閘門圍堰建成擋水，僅耗時一個月內，投資省、工期短、拆除方便，為迅速恢復電站生產和發電創造了有利條件，取得了非常良好的社會經濟效益，為同類型電站的修復工程提供了有益借鑒。