淺談張莊泵站檢修豎井險情的應(yīng)急處理方案

吳太原

張莊泵站位于淮河中游下段的安徽省蚌埠市五河縣境內(nèi)，是淮河行蓄洪區(qū)改造項(xiàng)目香浮段堤防退建工程中重建的一座排澇泵站，于2018年實(shí)施完成。2020年淮河流域發(fā)生了流域性較大洪水，淮河五河站最高水位達(dá)19.05m。張莊泵站在抽排澇水時，壓力水箱上的檢修豎井側(cè)壁發(fā)生滲透水現(xiàn)象。此時正值外河高洪水時期，縣防指高度重視，水利局迅速組織了相關(guān)技術(shù)人員到出險點(diǎn)，并立即通知該工程的建管、監(jiān)理和施工單位快速趕赴現(xiàn)場，一同查險除患。經(jīng)過現(xiàn)場人員的認(rèn)真排查、分析和研判，查明確定了出險點(diǎn)具體位置和原因；之后根據(jù)險情發(fā)生的具體情況和工程自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在充分討論磋商的基礎(chǔ)上拿出了有針對性的應(yīng)急處理方案。最終險情得以快速處理，保證了工程和度汛安全。

一、險情排查分析

1．出險點(diǎn)工程基本情況

張莊泵站為軸流排水泵站，建在淮河香浮段堤防內(nèi)側(cè)，按自排和抽排雙重功能設(shè)計重建。泵站出口設(shè)置雙層結(jié)構(gòu)壓力水箱與其后的穿堤箱涵連接，并在外河側(cè)設(shè)有防洪閘。壓力水箱末端之上設(shè)置了檢修豎井和排澇控制閘。為方便水箱內(nèi)出口拍門等檢修，豎井之上采用鋼板壓橡皮封閉止水；排澇控制閘布置在豎井下部的壓力水箱內(nèi)，啟閉螺桿通過鋼蓋板中間的圓孔和止水橡膠圈上下活動以啟閉閘門，控制自排和抽排。整個壓力水箱都布置在堤內(nèi)側(cè)戧臺范圍，檢修豎井外壁距離內(nèi)堤腳約5m，豎井周圍為填土，厚度1.2m，和戧臺高程一致，豎井頂部平齊于戧臺。

2．出險點(diǎn)險情排查情況

冒水情況發(fā)生在泵站開機(jī)抽排內(nèi)部澇水時。當(dāng)打開外河防洪閘門后，開機(jī)運(yùn)行大約不到5 分鐘就聽到水流噴涌沖擊聲音，檢查發(fā)現(xiàn)排澇控制閘下部豎井四周有水流噴射，周邊回填土都已被沖刷成坑溝。管理人員緊急停機(jī)并關(guān)閉了防洪閘門，并迅速向縣防指報告了險情。

從現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的情況看，豎井四周回填土已被高壓水流沖刷成寬深約300mm×400mm 的溝壑，可以判定出險點(diǎn)就在壓力水箱上的豎井蓋板下部某處位置。為了準(zhǔn)確判斷險情，對豎井周圍土方進(jìn)行剝離清理和沖洗，結(jié)果進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)鋼蓋板之下的鋼井圈四周包裹著厚度約350mm 的混凝土墻面，與下部混凝土墻面之間存在著一道平行縫隙，并且貫通豎井四周。為了徹底查明險情發(fā)生原因，泵站管理運(yùn)行人員將防洪閘門提起較小高度，結(jié)果不到2 分鐘的時間，鋼井圈包裹的混凝土與下部混凝土豎井壁接觸縫隙就開始有滲漏水，之后隨著閘門開度增大和時間的延長，豎井四周縫隙處滲漏出的水流也逐漸變大，向四周噴灑；此時啟動了機(jī)泵抽水，開機(jī)不到1 分鐘，在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的縫隙處就出現(xiàn)高壓噴射水流，壓力極大。檢查其他各處沒有滲漏水現(xiàn)象發(fā)生。至此，出險點(diǎn)具體位置已經(jīng)查明。

3．出險點(diǎn)險情原因分析

查明了險情具體位置后，需要對險情發(fā)生的原因作進(jìn)一步的分析，為科學(xué)決策處理險情提供依據(jù)。

在遭遇這次淮河洪水時，香浮段淮河水位持續(xù)高漲，張莊泵站處的淮河水位達(dá)18.6m，超設(shè)計水位1.0m，與保證水位僅差0.2m。此時，張莊泵站流域范圍又有較大降水。張莊泵站在開機(jī)抽排內(nèi)澇時，由于受抽排澇水沖擊和外河高水位的雙重頂托，豎井鋼蓋板之下的連接鋼制井圈和周圍包裹的混凝土與下部連接的豎井壁混凝土脫離形成縫隙，造成水流沿豎井四周滲漏出來。究其原因有如下兩個方面：一是外河高水位頂托和泵站抽排澇水時的雙重沖擊壓力共同作用造成豎井內(nèi)的水壓過大；二是在施工時鋼蓋板下的連接鋼制井圈沒有很好地錨固在下部鋼筋混凝土豎井內(nèi)，在澆筑完成下部豎井混凝土后，于豎井上面鉆孔通過植埋螺栓型式將鋼制井圈與豎井連接，從而人為形成一道施工縫隙，其植埋螺栓沒有達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求的承載能力，且沒有對上下接觸面鋪墊止水材料，之后就用二期混凝土將豎井之上的鋼制井圈進(jìn)行填充，與設(shè)計和施工規(guī)范要求均不符，植埋螺栓與下部豎井鋼筋混凝土的咬合力不能抵御內(nèi)外水壓的雙重沖擊頂托力時被強(qiáng)行拔出，造成鋼制井圈和填充的二次混凝土與下部豎井墻壁脫離，使接觸面出現(xiàn)更大的縫隙，從而在內(nèi)部高水壓下發(fā)生較大的滲漏水險情。鋼制井圈沒有按照設(shè)計要求和不規(guī)范施工錨固安裝是發(fā)生這次險情的根本原因。

二、應(yīng)急處理方案

弄清了險情具體位置和發(fā)生的原因后，如何在緊急情況下快速處理險情，是保證工程和度汛安全的重中之重。解決鋼蓋板和鋼制井圈不被頂起問題是關(guān)鍵。在非常情況下，不可能允許按照設(shè)計圖紙和相關(guān)規(guī)范要求對豎井進(jìn)行改造并重新將鋼制井圈通過錨固鋼筋埋置在豎井內(nèi)；由于場地條件限制采用壓重和其他措施也不現(xiàn)實(shí)。經(jīng)過對主汛期和出險點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)條件綜合研判，在認(rèn)真分析論證工程結(jié)構(gòu)和安全可靠性的基礎(chǔ)上，提出了詳盡的應(yīng)急處理方案。

1．接觸縫隙處理

對于上部連接鋼蓋板的鋼井圈與下部鋼筋混凝土豎井間的接觸縫隙，必須采取止?jié)B防漏處理。由于鋼蓋板和鋼井圈已經(jīng)在壓力水箱內(nèi)的內(nèi)外雙重高水壓沖擊下出現(xiàn)了上下脫離和較大空隙，這也相對為接縫止?jié)B漏處理營造了條件。具體處理措施為：首先剝離清除鋼井圈周圍的填充混凝土；其次將鋼蓋板及鋼井圈稍微抬起，以便清理鋼井圈和下部豎井混凝土的接觸面；然后降低豎井內(nèi)的水位，擦干接觸面；剪切寬50mm、厚15mm 的橡膠帶沿豎井上的接觸面內(nèi)側(cè)四周用強(qiáng)力膠粘結(jié)固定，再于豎井接觸面上橡膠帶以外區(qū)域滿鋪止水膠泥，厚約20～30mm；最后落實(shí)鋼蓋板及鋼井圈并施壓固定。這樣只要鋼蓋板和鋼井圈固定牢靠，接縫面的滲漏水問題就可以解決。

2．鋼蓋板連接固定

下部的鋼筋混凝土豎井與鋼筋混凝土壓力水箱為一整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)施工設(shè)計圖，豎井墻壁內(nèi)配置的雙層豎向受力鋼筋與下部水箱內(nèi)的鋼筋有良好的連接和錨固，同時井壁內(nèi)外也有橫向分布鋼筋相互連接；而其上部的鋼蓋板和鋼井圈為整體結(jié)構(gòu)。因此，將上部的鋼蓋板及鋼井圈和下部的豎井連接固定牢是解決止?jié)B漏問題的關(guān)鍵。綜合上述條件，在應(yīng)急情況下，采取的處理措施是：把豎井壁外側(cè)的豎向鋼筋自接縫面向下剝離出長150mm，然后將剝離出的豎井外側(cè)豎向鋼筋與鋼井圈底板和外肋之間按施工規(guī)范要求進(jìn)行焊接連接。

3．接縫外圍填充封堵

為了進(jìn)一步加強(qiáng)接縫處理和上下連接的穩(wěn)固性，接縫外圍采取的處理措施為：①清凈豎井周圍積水和殘渣碎土，下部鋪墊80～100mm 厚碎石；②在豎井四周自接縫面向下400mm、向上至鋼蓋板下100mm 高度，綁扎內(nèi)外兩層4 道橫向?14 環(huán)箍鋼筋，豎向連接鋼筋按?14＠200mm 布置綁扎；之后立模澆筑C40 速凝混凝土，豎井四周向外延伸澆筑寬度600mm；③混凝土達(dá)到終凝時間后拆除周圍模板，并用粘土回填輕夯；去除蓋板上的壓重。

4．增設(shè)排氣孔減壓

由于泵站在抽排澇水并遭遇外河高水位頂托情況下，泵站停機(jī)時壓力水箱內(nèi)會形成很大的內(nèi)壓。為了減輕壓力水箱特別是豎井上部壓力，采取在鋼蓋板中間鉆孔并焊接鉛直鋼管以減壓。減壓鋼管直徑為DN150，并于鋼管之上安裝控制閥；減壓鋼管高度超過設(shè)計洪水位1.0m。

三、險情處理結(jié)果

張莊泵站檢修豎井險情發(fā)生后，通過及時的險情排查、梳理險情原因和采取緊急應(yīng)對措施，快速解除了險情，保證了張莊泵站工程防洪和度汛安全