巴貢水電站1#導(dǎo)流洞下閘封堵施工方法與應(yīng)急措施

武夏寧 ，侯曉暾 ，江 燕

1.中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)國(guó)際工程有限公司，北京 100044 2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100101

0 引言

巴貢水電站位于馬來西亞東部(加里曼丹島)的沙撈越州BALUI河上，是馬來西亞目前最大的工程項(xiàng)目，號(hào)稱東南亞的“三峽工程”。水利樞紐總庫容440億m3，電站裝機(jī)容量2400mW，保證出力1771 mW，年發(fā)電量155.17億kW·h。工程主要由面板堆石壩、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪建筑物和右岸導(dǎo)流建筑物組成。土建工程分為前后兩個(gè)標(biāo)段，CW1標(biāo)為導(dǎo)流洞施工與截流，已于2001年完成；CW2標(biāo)主要為電站主體土建施工，包括面板堆石壩（高度為205m，目前居世界第二）、進(jìn)水口、引水隧洞、廠房、溢洪道，由馬中水電聯(lián)營(yíng)體(簡(jiǎn)稱MCHJV)作為總承包商以EPC模式于2002年中標(biāo)，截止2009年8月已完成總工程的95%。

為滿足巴貢水電站水庫蓄水期間下游居民生活和河道生態(tài)基本需水，在正式蓄水前一年，先將3個(gè)運(yùn)行的導(dǎo)流洞中的1#導(dǎo)流洞關(guān)閉改建，在洞內(nèi)安裝可控制流速針閥和蝶閥，然后在蓄水時(shí)啟用放水洞并關(guān)閉另外兩個(gè)導(dǎo)流洞。本文主要闡述為改建1#導(dǎo)流洞而實(shí)施的下閘封堵過程、施工方法和應(yīng)急措施，其中包括在下閘前用試探門檢查導(dǎo)流洞進(jìn)口的門槽狀況，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整平板閘門、應(yīng)急處理導(dǎo)流洞出口疊梁下放受阻和洞內(nèi)意外漏水等問題。

1#導(dǎo)流洞進(jìn)、出口底板高程分別為EL45.5和EL42.5m，隧洞長(zhǎng)度為1356.8m，洞內(nèi)坡降約為0.0023。進(jìn)口呈喇叭口形用于放置攔污柵，曲線段后的斷面呈矩形，高12m、寬14m；在門槽前約19.52m開始，設(shè)有2m厚的中墩，將1#導(dǎo)流洞的進(jìn)口分為兩個(gè)寬6m的洞道。洞道逐漸縮窄，在門槽處縮為4.75m。門槽內(nèi)放置平板閘門。在門槽后4m，中墩截止，斷面由矩形漸變?yōu)橹睆?2m的圓形，圓形隧洞在臨近出口時(shí)，斷面由圓形漸變?yōu)榫匦?。出口門槽為豎直斷面，用于沉放混凝土疊梁門。

1 導(dǎo)流洞進(jìn)口門槽檢查

由于導(dǎo)流洞運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)9年，為確保導(dǎo)流洞進(jìn)口閘門成功下放，在下閘前，需對(duì)門槽埋件和混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，必要時(shí)還需修理和加固。檢查設(shè)備采用自行設(shè)計(jì)的門槽探測(cè)裝置(簡(jiǎn)稱“試探門”)。

1.1 試探門結(jié)構(gòu)和使用

1.1.1 試探門結(jié)構(gòu)

借鑒漫灣水電站試探門的成功經(jīng)驗(yàn)，本工程的試探門結(jié)構(gòu)型式主框架分上下兩節(jié)，由箱型邊柱、工作艙、箱型橫梁、鋼滑塊、反向滑塊及側(cè)向擋動(dòng)塊組成。其中，上部設(shè)計(jì)為斜形過水面的整體式的工作艙，與兩側(cè)箱形邊柱體焊接成為一個(gè)整體，形成“封閉”穩(wěn)流水區(qū)。

1）試探門總高度9800mm，其中，工作艙高1800mm，上部的廂柱體高8000mm，斷面1090mm×900mm。在試探門兩側(cè)頂部加焊80mm×50mm的角鋼，以限制試探門向兩側(cè)游移擺動(dòng)。

2）廂柱兩側(cè)約400mm寬的擋水面設(shè)計(jì)成斜面以減少水流阻力。

3）在不影響滾輪及支撐件的情況下，在工作艙門槽段下游側(cè)增設(shè)300mm×400mm的觀測(cè)窗，便于潛水員觸摸檢查下游側(cè)。

4）將工作艙迎、背水面下端約600mm高度的面板設(shè)計(jì)成鉸鏈、插銷固定的可推開形式，用于檢查底檻預(yù)埋鋼板外側(cè)的混凝土狀況。

1.1.2 試探門使用

先用門機(jī)逐漸空放試探門至底檻，然后再提至導(dǎo)流洞平臺(tái)。確認(rèn)兩次空放安全后，潛水員進(jìn)入工作艙，檢查門槽的側(cè)向?qū)к壓拖掠蝹?cè)二期砼以及底檻的上下游40cm范圍內(nèi)的砼。

2008年1月10日～12日期間，在導(dǎo)流洞進(jìn)口水位達(dá)到57m的情況下，多次嘗試空放試探門。因水深流急，摩阻增大，試探門下放呈不連續(xù)狀態(tài)，在離底檻約0.7m處受阻，無法放至底檻。在隨后的試探門快速起吊過程中，發(fā)生兩次卡阻并伴有異常響聲，尤其在第二次卡阻時(shí)，2400kN的門機(jī)鋼絲繩發(fā)生較強(qiáng)烈振顫。在緩慢提出門槽后，發(fā)現(xiàn)試探門受到嚴(yán)重?fù)p傷。初步分析是限制試探門擺動(dòng)的80mm×50mm角鋼所考慮的余量不足，以及試探門在門洞部位（此處門槽未布設(shè)導(dǎo)軌）失去導(dǎo)向控制，造成箱柱頂部角鋼與門洞頂部發(fā)生碰撞。為此，對(duì)籠式增高段重做，進(jìn)一步加高加固，使試探門總高達(dá)到12 500mm，并在兩側(cè)頂部設(shè)置導(dǎo)軌槽，即使落至門槽底部也不脫離兩側(cè)導(dǎo)軌。在原設(shè)計(jì)限位角鋼部位增設(shè)高度120mm的限位導(dǎo)塊，使試探門不會(huì)在門槽內(nèi)擺動(dòng)。重新準(zhǔn)備一條鋼絲繩。修補(bǔ)加固其他受損部位。

1.2 門槽檢查

在試探門重新改造后，空放順利完成。2008年1月17日～20日，門槽內(nèi)水深只有6m左右，非常適宜潛水員工作，于是抓緊時(shí)機(jī)完成上下游側(cè)的不銹鋼軌道板、兩側(cè)輪軌、底檻及下游混凝土澆筑面的探摸檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，除混凝土有少量沖壞外，鋼結(jié)構(gòu)總體正常，已具備閘門下閘條件。

2 導(dǎo)流洞進(jìn)口下閘

2.1 閘門結(jié)構(gòu)

導(dǎo)流洞進(jìn)口的閘門為平板閘門，每扇門由5節(jié)門葉拼裝焊接，節(jié)間用連接板加銷軸連接。閘門橡膠水封在下游側(cè)，依靠上游水壓力預(yù)壓縮。其中，上邊緣為“Ω”水封，下邊緣為水平水封，并伸出下邊緣10mm，兩側(cè)為“P”型水封（見圖1）。

在現(xiàn)場(chǎng)拼裝閘門時(shí)，發(fā)現(xiàn)閘門滾輪與滑塊的相對(duì)間隙距離最大值達(dá)5.5mm，而設(shè)計(jì)值只有3mm，減小了2.5mm的橡膠水封預(yù)壓縮量（而設(shè)計(jì)的橡膠水封預(yù)壓縮量只有5mm），嚴(yán)重影響水封止水效果。另外，閘門水封的設(shè)計(jì)工況是100m以上水頭的高水位，而在1#導(dǎo)流洞關(guān)閉且另兩條導(dǎo)流洞繼續(xù)過水時(shí)，上下游水頭差一般不超過12m，無法滿足設(shè)計(jì)工況。為避免發(fā)生嚴(yán)重漏水和下閘失敗，考慮到在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整滾輪極其困難和無法更換水封，采取如下措施：1）在水封與其座板之間增加3～5mm的鋼（銅）平墊，以使水封的預(yù)壓縮量從原來的5mm增加到8～10mm；2）在閘門迎水面上，輪子對(duì)應(yīng)處加焊螺桿、螺母，下閘后由潛水員在水下使用扳手施加外力向下游頂壓閘門，使輪子緊貼下游門槽，確保水封形成預(yù)壓縮工作狀態(tài)。

圖1 進(jìn)口閘門的滾輪和滑塊及兩側(cè)的“P”型水封示意圖

2.2 閘門下放

由于前期檢查的門槽狀況良好，1#導(dǎo)流洞進(jìn)口閘門在2狀00況8年良3好月，211日#導(dǎo)順利流關(guān)洞閉進(jìn)?？诮?jīng)潛閘水門員在在2閘0門08背年后的3檢月查2，1水日

封工作良好，只有極少量漏水?？砷_始下放導(dǎo)流洞出口的疊梁。

3 導(dǎo)流洞出口封堵和洞內(nèi)排水

3.1 疊梁結(jié)構(gòu)

導(dǎo)流洞出口的閘門為混凝土疊梁，由23塊組成，水封安裝在每塊疊梁的背水面，其中，上邊緣無水封，下邊緣為水平水封,并伸出疊梁下邊緣10mm，與下面的一塊疊梁搭接密封，兩側(cè)為“P”型水封。

3.2 疊梁下放

采用150t吊車和掛脫自如式自動(dòng)抓梁下放疊梁，同時(shí)洞內(nèi)開始抽水。由于導(dǎo)流洞出口的水位高、流速大以及回流等原因，門槽內(nèi)外有大量泥砂淤積，最高達(dá)4m以上，疊梁無法放至底檻。在用真空吸泵處理后，疊梁仍不能順利下放，最后決定在疊梁下方安放55cm高的鋼支座，并在支座下部澆筑水下混凝土。在安放鋼支座后，疊梁順利下放，隨后在鋼支座底部澆筑水下混凝土約65m3。由于門槽底部有不同程度的細(xì)砂淤積，水下混凝土的澆筑厚度不等（見圖2），但無法確定水下混凝土是否與門槽底檻連接。為防止可能漏水，還進(jìn)行了少量灌漿。對(duì)澆筑的水下混凝土，擬將在拆除時(shí)改成挑流坎。

此外，用塊石和沙袋包圍導(dǎo)流洞出口，并在出口回填土料，形成小圍埝，以防止河水回流對(duì)疊梁支座底部河沙的沖刷。在門槽內(nèi)，將由鋼筋網(wǎng)鋪掛的帆布放置在疊梁的迎水面，加強(qiáng)疊梁門的防滲性。對(duì)疊梁塊之間的局部漏水，加焊金屬板進(jìn)行封

圖2 水下混凝土澆筑粗略分布

3.3 洞內(nèi)排水

在順利封堵導(dǎo)流洞進(jìn)口和出口后，將水泵固定在浮箱上，放至維修豎井內(nèi)，進(jìn)行洞內(nèi)抽水，但經(jīng)過幾日抽水，洞內(nèi)水位下降不顯著。通過分析上、下游閘門漏水量和現(xiàn)有的抽水能力，認(rèn)為洞內(nèi)可能存在其它未預(yù)知的漏水通道。經(jīng)核查，在CW1標(biāo)的竣工圖上有一處不明確標(biāo)注，顯示在施工支洞兩邊分別有6個(gè)80mm連通孔。后來從曾參與導(dǎo)流洞施工建設(shè)的業(yè)主人員獲悉，確有6個(gè)直徑80mm的連通孔未封堵，而且最初封堵導(dǎo)流洞的次序是先封堵2、3#洞，后封堵1#洞，而不是目前的先封堵1#，后封堵2、3#洞。由于6個(gè)連通孔可能的漏水量800～900m3/h，為徹底查清可能存在的其他漏水通道，調(diào)集現(xiàn)場(chǎng)可利用的全部水泵到出口進(jìn)行抽水，總排水量達(dá)到1450m3/h。隨后，水位開始緩慢下降。在洞內(nèi)水位距洞頂2m后，潛水員坐由汽車內(nèi)胎和木板做成的簡(jiǎn)易木筏進(jìn)洞檢查，隨著水位的不斷下降和多次檢查，最終確認(rèn)1#洞內(nèi)存在6個(gè)與2#洞連通的漏水孔，但發(fā)現(xiàn)其樁號(hào)、位置、孔徑均與圖紙標(biāo)注有很大的出入。因在小船上封堵困難，只能采用木屑和膨脹螺栓對(duì)連通孔進(jìn)行臨時(shí)封堵，以后仍需采取其他措施進(jìn)行加固。在臨時(shí)封堵后，洞內(nèi)水位很快下降到EL45.6m，浮箱和水泵吸入管到達(dá)原澆筑的水下混凝土面，然后調(diào)整水泵吸入管向洞內(nèi)延伸并下降到接近洞底部EL43～EL42.7m，繼續(xù)抽水。同時(shí)，調(diào)整一臺(tái)水泵的出水管由洞外排水改向洞內(nèi)放水，以將洞內(nèi)的泥漿攪亂，由其他泵將淤泥排出洞外。在洞內(nèi)排水基本結(jié)束后，浮箱和水泵被作為永久排水系統(tǒng)一直工作到導(dǎo)流洞改建工程完成。抽水工作于2008年5月上旬基本完成。

4 結(jié)論

導(dǎo)流洞下閘封堵是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)很大的工作，尤其是在其他導(dǎo)流洞繼續(xù)過流的情況下，封堵更加困難。在下閘封堵過程中，獲得幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)體會(huì)：在采用試探門進(jìn)行門槽探查時(shí)，為避免試探門在門洞內(nèi)被卡阻和受損，試探門應(yīng)足夠高，并且試探門兩側(cè)限制塊不脫離門槽兩側(cè)軌道；對(duì)于高水頭水封在蓄水初期無法被壓緊的情況，可在閘門迎水面的輪子對(duì)應(yīng)位置加焊螺桿、螺母，下閘后由潛水員在水下使用扳手等工具施加外力向下游頂壓閘門，壓緊輪子，確保水封形成預(yù)壓縮工作狀態(tài)；對(duì)于出口疊梁門槽外有回流和大量淤積導(dǎo)致疊梁無法下放的情況，在門槽內(nèi)下放鋼支座和在支座底部澆水下混凝土和灌漿，然后將疊梁安放在鋼支座上。另外，為減少回流淤積和疊梁的滲水，在門槽外，用塊石和粘土形成臨時(shí)圍堰。本次施工的最大問題，就是CW1標(biāo)原施工承包商未封堵連通孔和業(yè)主在CW2招標(biāo)階段未及時(shí)告知封堵方案變更，給此次下閘封堵施工帶來很大的困難和風(fēng)險(xiǎn)，為此也向業(yè)主提出交涉，以避免類似事情再次發(fā)生。

[1]何少潤(rùn).馬來西亞巴貢電站導(dǎo)流洞下閘前門槽探測(cè).水電站機(jī)電技術(shù),2008(4):42-45.

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[4]陶洪.紫坪鋪水利樞紐工程導(dǎo)流洞封堵閘門設(shè)計(jì)及下閘紀(jì)實(shí).四川水力發(fā)電,2006(4):31-34.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).水閘橡膠密封件.GB 10706-89204.