響洪甸蓄能電站閘門槽混凝土貫穿性漏水處理施工技術應用分析

郭 熔

（安徽省響洪甸蓄能發電有限責任公司，安徽省六安市 237335）

響洪甸蓄能電站閘門槽混凝土貫穿性漏水處理施工技術應用分析

郭 熔

（安徽省響洪甸蓄能發電有限責任公司，安徽省六安市 237335）

響洪甸蓄能電站5號機組大修期間排空輸水主洞檢查，發現上游閘門槽（面向下游側右側）二期混凝土出現上下游貫穿性的滲漏通道，漏水量達到500m3/h。本文著重從漏水處理過程中應用的施工方法進行解析，闡述其作用和工藝。以便將響洪甸電站成功消除閘門槽漏水的經驗進行分享，也為其他水電站處理類似缺陷提供參考借鑒。

閘門槽；混凝土；貫穿；漏水；移位；應用；灌漿

0 引言

響洪甸抽水蓄能電站位于安徽省金寨縣境內的淮河支流西淠河上，距六安市58km，距合肥市137km。電站裝有2臺單機容量為40MW的水輪發電機組。蓄能電站利用已建的響洪甸水電站水庫作為上庫，上庫進水口位于上庫大壩左岸上游約250.0m處。進水口采用水下巖塞爆破施工，閘門井距進水口巖塞中心96.82m。閘門井內設置有兩道門槽，上游一道為預留的檢修閘門槽，下游一道為正常使用檢修閘門槽。井內設置一扇平板鋼閘門，作為檢修閘門使用。閘門孔口尺寸（寬×高）為6.5m×8.0m。閘門井底板高程66.0m，檢修平臺高程132.5m。

1 漏水原因分析

閘門井門槽二期混凝土漏水的原因，一是門槽二期混凝土施工期澆筑時，混凝土入倉面與澆筑面高差太大（入倉面在檢修平臺132.5m高程，澆筑面最低66.0m高程），沒有采取必要的緩沖措施，施工中混凝土可能已產生較嚴重的離析問題，同時一次澆筑高度太大，混凝土振搗器無法插到澆筑層底部，致使混凝土振搗不密實。二是閘門井開挖施工由于爆破松動，洞周圍巖裂隙張開，后續的固結灌漿施工質量一旦不能保證，將無法封閉裂隙，高壓滲水將通過張開裂隙進入不密實的混凝土，從而形成滲水通道。

分析漏水量逐漸增大的原因，門槽混凝土施工期間的缺陷，機組多次檢修期間主洞排空，在上下游水壓力作用下，可能產生局部擊穿破壞，圍巖裂隙張開或混凝土內空洞擴大，形成較大的滲水通道而引起漏水量加大。無論是存在缺陷的二期混凝土，還是張開的圍巖裂隙，在長期高壓水的作用下，都可能引起圍巖裂隙和不密實混凝土產生滲透破壞，甚至有可能被徹底擊穿，從而引起嚴重的工程事故。

2 潛水平臺、卷揚機改造應用

潛水平臺在本次滲漏處理施工中的作用一是作為交通通道，方便設備、人員上下移動；二是作為施工平臺，滿足鉆孔、灌漿需要。因承擔施工平臺的任務，按原設計圖紙原配20kN卷揚機起吊能力不足，存在一定安全隱患。將原20kN卷揚機拆除，更換為單繩拉力50kN的卷揚機，由于受空間位置限制，起吊時對現50kN卷揚機進行解體，待解體后全部提升至現啟閉機房內進行二次安裝，恢復原出廠前的性能，待潛水平臺吊耳焊接、加固完成后進行卷揚機安裝，并以潛水平臺吊耳中心線為基準對卷揚機進行找正，其縱、橫向中心線符合安裝要求。

3 機械強制導向限位技術應用

根據機組大修期間主洞排空檢查，發現平壓閥漏水量達到130m3/h，從閘門門頁平壓閥彎管形成一股水柱，如果不能將平壓閥有效關嚴，將影響閘門槽漏水處理施工。對漏水情況進行觀察分析，平壓閥與密封座本身密封良好，平壓閥密封的原理是當鋼絲繩與動滑輪組受力懸吊閘門時，平壓閥通過閥桿與動滑輪組相連被提起脫離平壓閥錐座。當閘門下落至底坎，鋼絲繩與動滑輪組松弛，平壓閥在動滑輪組自重及水壓力作用下垂直落至平壓閥錐座。存在主要問題是平壓閥角度不垂直或動滑輪組到位后產生偏斜將直接影響其密封。針對這一情況，分析對平壓閥角度及動滑輪組角度進行機械式強制導向限位（如圖1和圖2所示），保證平壓閥對中良好，動滑輪組不因鋼絲繩松弛后偏斜造成平壓閥位移。

圖1 動滑輪組機械限位圖

圖2 平壓閥機械限位圖

4 機器人水下檢查技術應用及路線選擇

水下檢查的目的是檢查門槽混凝土沒有明顯的破損，有無鋼筋外露、門槽與底板拐角有無淤積物、鋼襯有無明顯脫離，保障閘門可以順利落下及密封水流。

本次水下檢查采用的是200型水下觀測潛水器，設有前進后退、左右平移、潛浮六個電動推進器，兩只攝像頭具有觀測錄像、時間日期字幕，最大工作深度200m。

檢查重點為前門槽和門槽之間靠漏水側的混凝土墻面，檢查的路線如圖3所示。

圖3 水下檢查路線圖

線路1：從前門槽右面水面到門槽底部；

線路2：檢查前門槽到后門槽之間混凝土墻面下部；

線路3：檢查前門槽底坎；

線路4：從前門槽左邊底部向上檢查到水面。

檢查結果，前門槽后面40cm，離底坎30cm處存在一疑似漏水點A，后門槽前40cm，底坎和混凝土墻交匯處存在一疑似漏水點B，后門槽后80cm，底坎和混凝土墻交匯處存在一疑似漏水點C，詳見圖4。

圖4 水下檢查滲水點示意圖

5 閘門及啟閉機移位技術應用

根據前后門槽功能設計理念，為消除永久性門槽的漏水問題，必須將現安裝在永久性門槽（后門槽）內的檢修閘門及啟閉機移至前門槽進行擋水，前門槽內的潛水平臺及附屬啟閉設備拆除，為檢修閘門及啟閉機移位安裝提供位置，待后門槽滲漏缺陷處理完工后，再將檢修閘門及啟閉機移位恢復至后門槽。

5.1 潛水平臺及啟閉機拆除

潛水平臺及啟閉機原先是安裝在前門槽內，其拆除工藝如下：

利用現啟閉機將潛水平臺提出門槽；用鋼絲繩及手拉葫蘆配合，將潛水平臺慢慢移至檢修平臺上游側，其動作為：垂直—傾斜—平臥，在進行動作時，搭設臨時簡易滑移平臺，并用滾動件移位；起吊設備配合，待平臥拆除啟閉機吊鉤后，將潛水平臺運出移至工作區域之外；拆除啟閉機房內的鋼圍欄和方鋼，并將啟閉機運出至不阻礙檢修閘門和啟閉機移動的區域之外；利用后門槽埋件與閘門吊耳之間的尺寸關系，找出前門槽啟閉機起吊中心線，并做出標志，待啟閉機移至前門槽時啟閉機動滑輪中心線定位之用。其定位精度按門槽縱、橫向中心控制在±3.0mm范圍之內。

5.2 檢修閘門及啟閉機移至前門槽施工工藝

正常運行時檢修閘門在永久性門槽上方采用鎖定梁進行鎖定，啟閉機已安裝在啟閉機房內，檢修閘門及啟閉機自重參數為：閘門自重54.2t、啟閉機自重28t，其中含鋼絲繩4.2t，鋼絲繩長度約為970m。啟閉機架采用地腳螺栓與其固定。檢修閘門及啟閉機移位工藝如下：

5.2.1 閘門出槽

在閘門及啟閉機維護過程中發現，當閘門底緣尚未提出檢修平臺時，上部啟閉機鋼絲繩偏角過大，出現相鄰鋼絲繩劇烈啃繩現象，這對啟閉機安全運行及鋼絲繩壽命和強度帶來不安全因素。在確保安全情況下，根據現啟閉機房高度，將啟閉機安裝高程盡可能增大，使檢修閘門上部空間滿足向上游側傾斜，達到臥倒平拖目的。

5.2.2 閘門傾斜、臥倒

在距閘門槽上游側15m大門外固定錨樁。采用鋼絲繩將兩臺250kN水平卷揚機固定，水平卷揚機滾筒鋼絲繩纏繞于三輪起重滑車上，滑車吊鉤拉住閘門傾斜鋼絲繩，傾斜鋼絲繩另一端采用專業卡具與閘門滑塊螺孔連接（閘門滑塊拆除），檢修平臺處及前門槽上方均采用型鋼搭設滑移平臺，平臺上方用鋼板與型鋼焊接。為保護閘門及止水，平臺上方焊接固定鋼板的上方再放置一塊滑移鋼板，兩鋼板之間涂抹足夠的潤滑油。滑移平臺尺寸為6m×6m，滑移鋼板尺寸為6m×2.5m，為增大滑移鋼板與閘門底緣處的摩擦力，其之間采用木板墊牢并鎖定，如圖5和圖6所示。

圖5 閘門傾斜

圖6 閘門臥倒

當閘門底緣提出檢修平臺約0.5m時，啟動250kN卷揚機，先使其閘門底緣開始向上游傾斜，并將閘門底緣落至滑移鋼板之上，其木板墊牢、鎖定之后，在專業起重人員的指揮下，操作小平拖卷揚機人員及啟閉機房內操作人員，啟動各卷揚機設備，其動作應根據閘門傾斜方向和速度進行協調配合。

在小平拖卷揚機和垂直起吊啟閉機的共同作用下，將閘門放至完全臥倒狀態，此時可將啟閉機的動滑輪銷軸與閘門吊耳拆除。

在小平拖卷揚機作用下，將閘門向上游側拖動，使閘門吊耳基本定位在上游門槽中心。

5.2.3 檢修閘門QPG1×1450kN-67m卷揚式啟閉機移位

根據啟閉機高度及啟閉機房空間高度，決定增大啟閉機安裝高程的具體數值。其高程數值主要由啟閉機最大高度、啟閉機房內空間最大高度、地腳螺栓露出混凝土基礎的最大高度等綜合因素考慮。其移位工藝如下：

在啟閉機架加強筋板端四點各焊一工藝板，其高度應滿足10t液壓頂式螺旋千斤頂的最小尺寸；

四只千斤頂同時起升，千斤頂附件隨時根據頂升高度采用硬木塊（板）逐個將機架墊牢，不允許一次頂到油缸全行程；

待起升高度滿足啟閉機水平位移時，將鋼梁放入機架下端（利用鋼梁將啟閉機安裝高程抬高），鋼梁下端放入滾動件，鋼梁及滾動件擺放距離及長度應滿足逐步位移的要求；

啟閉機所屬附件如各滑輪組等綁扎可靠，旋轉角度合理，滿足機架與啟閉機基礎之間空間高度要求；

根據需要將啟閉機房立柱端的填充物掏空，以利于手拉葫蘆的固定；

逐步水平拖動啟閉機，使啟閉機沿直線移至前門槽基礎孔，按動滑輪起吊中心、門槽中心及閘門吊耳中心找正位置；

再次將啟閉機頂起，抽出滾動件，落下鋼梁，使啟閉機機架與鋼梁可靠墊牢，采取臨時焊接，使鋼梁與啟閉機固為一體；鋼梁采用連接件與后門槽地腳螺栓可靠連接。

5.2.4 檢修閘門入前門槽

啟動啟閉機，放下動滑輪，將動滑輪銷軸與閘門吊耳連接并鎖定；

起吊指揮人員檢查水平牽引卷揚機及啟閉機鋼絲繩連接情況，啟閉機起升，水平牽引卷揚機鋼絲繩放松，慢慢將閘門提升至垂直狀態；

將閘門提起，解除水平牽引的鋼絲繩，起吊設備配合將前門槽上方所有搭設的平臺拆除，禁止任何構件吊入前門槽；

啟閉機起落將閘門入槽后，直至將閘門落至底坎。

6 漏水設計處理

6.1 設計

漏水嚴重的側墻部位布置兩排灌漿孔，上游水平孔孔向向上游傾斜，傾角27°，以下游水平孔垂直門槽側壁，底坎及門楣均布置一排灌漿孔，底坎豎向孔向上游傾斜，俯角27°，門楣豎向孔也向上游傾斜，仰角45°，灌漿孔孔距2m，入巖深度2m，共計灌漿孔32孔。灌漿材料以水泥漿為主，遇壓力水，水泥灌漿難以封堵時，可以采用快凝的化學灌漿，待封堵成功后，采用水泥漿液灌漿充填混凝土及裂隙空隙，以組成封閉圈，抵抗滲透水壓力，如圖7和圖8所示。

6.2 處理步驟

（1）考慮到施工安全（防止鉆孔出現重大突水情況），施工首先從后門槽兩側壁100m高程處（門槽上部平臺高程132.5m，底檻高程66m），孔距5m，孔徑35～42mm，入巖2m，往下試探性鉆孔灌漿，以填充裂隙、裂縫，減少下部水壓、漏水量。

圖7 進口閘門井混凝土堵漏灌漿孔布置圖（上游正視）

圖8 進口閘門井混凝土堵漏灌漿孔布置（截面圖）

（2）門槽兩側壁100m以下試探性鉆孔灌漿，兩側共完成6個鉆孔灌漿（每邊三個），在鉆孔過程中未出現漏水情況，情況較好，排除出現重大突水情況。另考慮工期先對后門槽底坎的混凝土進行修補，同時從底坎處往上鉆孔灌漿，孔距1.5m。底部處理結束后，再進行上部側壁鉆孔灌漿。處理前后效果如圖9所示。

圖9 漏水處理前后對比圖

7 結束語

響洪甸抽水蓄能電站上庫進/出水口采用水下巖塞爆破及閘門井布設雙門槽公用一套閘門及啟閉機設計，在抽水蓄能電站是獨一無二的。本文所述的閘門槽漏水施工方法及工藝也比較特殊，有一定的推廣價值，希望可以為已建水電站遇到類似缺陷解決或新建電站設計選型提供參考和借鑒。

[1] 陳文，陳景富．響洪甸水下巖塞爆破集碴坑設計研究[J]．水利水電技術，2000（2）：66-67．

郭 熔（1988—），男，助理工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站水工運行維護、監測等。E-mail：446497182@qq．com

Analysis on Application of the Construction Technology for Treating Penetrating Leakage at Xianghongdian storage Power Station

GUO Rong
（Anhui province Xiang HongDian energy storage power generatian Co.Ltd.，liuan 237335，China）

During overhaul of No.5 Genset of Xianghongdian Company, when the primary conveyance tunnel is drained for inspection, it is found that the Phase II concreate at the upstream gate slot（facing the right side of the downstream）has a penetrating leakage chink running from the upstream to the downstream, with a leakage flow of 500m3/h. This article focuses on analyzing the construction technology applied during treatment of the leakage to elaborate its function and process,so that the experience of successful elimination of gate slot leakage of Xianghongdian Power Station is shared for reference by other water power stations that have similar defects.

gate slots;concrete;throughout;leakage;displacement;application; grouting