水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)施工管理

付默菡

（遼寧省錦州市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 錦州 121013）

0 引言

水力發(fā)電是水庫的一個重要功能，當(dāng)水庫中的水經(jīng)過尾水渠時，水流的動能就會全部轉(zhuǎn)移到水輪機(jī)中。尾水渠是將尾水排泄到下游河床的通道，是整個水庫中十分重要的組成部分。但是在經(jīng)年的水流沖刷之下，尾水渠很容易遭到破壞。泥沙顆粒物的堆積、底板侵蝕等都會使得尾水渠地區(qū)的水位抬高，進(jìn)而影響到整個水電站的正常運(yùn)行，甚至?xí)＜暗街苓吘用竦纳敭a(chǎn)安全，因此，經(jīng)常對水庫泄洪閘門尾水渠進(jìn)行水毀修復(fù)是十分有必要的[1]。水毀修復(fù)工作周期較長、工程量巨大且需要反復(fù)修復(fù)，為不影響水電站正常運(yùn)行以及避免物資浪費(fèi)，應(yīng)嚴(yán)格控制施工進(jìn)度與施工質(zhì)量，還需要盡量控制施工成本，這就需要十分科學(xué)系統(tǒng)的施工管理體系。文章對水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)施工管理問題進(jìn)行研究，從技術(shù)方面將現(xiàn)場勘查、鋼筋混凝土地下連續(xù)墻操作、漿砌石護(hù)底修復(fù)、重構(gòu)回填修復(fù)等步驟的管理體系進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究。

1 水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)技術(shù)管理

1.1 現(xiàn)場地質(zhì)勘查與數(shù)據(jù)收集

施工現(xiàn)場的地質(zhì)勘查在所有工程施工中都是最重要的核心組成部分，通過合理的現(xiàn)場地質(zhì)勘查，能夠詳細(xì)記錄水庫泄洪閘尾水渠的損壞規(guī)模、損壞原因及過程，并準(zhǔn)備水毀修復(fù)所需要使用的材料，設(shè)計有效的施工方法[2]。此外，還需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、水文資源環(huán)境以及地質(zhì)情況，記錄水庫泄洪閘尾水渠周邊的植被覆蓋情況還有初始的水庫泄洪閘尾水渠施工材料等基本信息，對施工技術(shù)進(jìn)行收集與整理，分析初始水庫泄洪閘尾水渠損壞的原因，并選擇耐侵蝕的水庫泄洪閘尾水渠施工材料。施工現(xiàn)場地質(zhì)勘查時所需要收集的資料主要包括項目如表1所示。

表1 現(xiàn)場地質(zhì)勘查項目收集

如表1所示，在現(xiàn)場地質(zhì)勘查時，需要著重調(diào)查以上內(nèi)容，廣泛收集有關(guān)水庫泄洪閘尾水渠的相關(guān)資料，重點(diǎn)收集當(dāng)?shù)氐乃畮焱诰蛞约熬S修數(shù)據(jù)，以便施工方更精確地對其進(jìn)行水毀修復(fù)[3]。通過各類數(shù)據(jù)，能夠清晰地判斷出水毀修復(fù)時的最佳施工方法、施工條件以及所需要使用的施工材料，并建立相應(yīng)的監(jiān)察體系，確保水毀修復(fù)工程的施工質(zhì)量。并將所有資料全部歸檔保存，也可在其中添加一部分特殊情況的處理方法，為日后的修復(fù)提供數(shù)據(jù)參考和借鑒。

1.2 鋼筋混凝土地下連續(xù)墻建設(shè)管理

在水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)的過程中，如需建設(shè)鋼筋混凝土連續(xù)墻，就需要保證地基的穩(wěn)定性，并使用溶于水中不分散的水下混凝土[4]。相較于普通的混凝土，這種混凝土在調(diào)配時加入了絮凝劑，使得混凝土中的凝膠材料具有極大的吸附能力，設(shè)計配合比時的材料如表2所示。

表2 原材料產(chǎn)地及參數(shù)

如表2所示調(diào)配水下混凝土，在保證合格率的前提下，需要按照如公式（1）、（2）所示的強(qiáng)度計算各物質(zhì)的配料百分比。

式中，P表示水下混凝土的強(qiáng)度值，單位為MPa；R表示水下混凝土在空氣中的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，單位為MPa；α表示混凝土在水中與陸地中的強(qiáng)度系數(shù)比，通常為一個常數(shù)，取值區(qū)間為[0.65～0.84]；β表示混凝土在陸地與水中的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，通常由施工方根據(jù)當(dāng)天的氣候濕度以及工程現(xiàn)狀決定。

因此，混凝土中添加的絮凝劑強(qiáng)度的規(guī)律遵循著水底強(qiáng)度與陸地強(qiáng)度響應(yīng)比呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，且當(dāng)其比例為1∶2.5時摻量強(qiáng)度達(dá)到最大值[5]。當(dāng)粉煤灰隨著摻量的增加而增長時，水下混凝土的強(qiáng)度會隨之呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。其極值點(diǎn)為混凝土與粉煤灰比例為1∶0.03，當(dāng)比例大于極值點(diǎn)時，水下混凝土的強(qiáng)度會逐漸減弱。在水膠比不斷增大的過程中，水下混凝土的強(qiáng)度正呈現(xiàn)出不斷減弱的趨勢，尤其是其水下強(qiáng)度與陸地強(qiáng)度的比例，正在不斷減小。當(dāng)水膠比小于0.29時，水下混凝土的強(qiáng)度為最大值，一旦低于或高于這個數(shù)值，水下混凝土的強(qiáng)度都會逐漸減弱。在實(shí)際的水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)施工過程中，通過使用鋼筋混凝土在水下建設(shè)連續(xù)墻時，可以通過沖擊十字鉆使用鉆頭在水下打孔，將混凝土在陸地上凝聚成型后再放入水下。這個過程可以利用鋼筋籠反復(fù)加工，并同時使用3～4根導(dǎo)管同時進(jìn)行混凝土的澆灌工作[6]。需要注意的是，當(dāng)鋼筋籠導(dǎo)管中的混凝土到達(dá)同一個高度時，就可以進(jìn)行下一個單元的修復(fù)施工。

1.3 漿砌石護(hù)底修復(fù)管理

水庫泄洪閘尾水渠的渠底通常使用漿砌石進(jìn)行護(hù)底修復(fù)，該漿砌石通常為厚度30～40 cm的磚石，其連接部分是否為抗凍的材料需要根據(jù)緯度差異進(jìn)行選擇，且均需配置單層的鋼筋網(wǎng)。如果將漿砌石鋪設(shè)在尾水渠底部，則需要嚴(yán)格按照尺寸修復(fù)，為了保證尾水渠的安全，必須將漿砌石建設(shè)為雙層結(jié)構(gòu)，且需要在施工結(jié)束后停留12～24 h進(jìn)行工程結(jié)束后的養(yǎng)護(hù)工作，在這個過程中需要嚴(yán)格保證漿砌石表層的濕潤[7]。結(jié)合該水毀修復(fù)工程的特點(diǎn)，漿砌石可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)對于尾水渠的修復(fù)施工，其中最好的就是將其以擠漿的方式砌筑在尾水池底部。值得注意的是，在這個過程中，漿砌石的護(hù)底修復(fù)需要嚴(yán)格調(diào)整好砂漿濃度，若砂漿濃度過高，則很容易導(dǎo)致漿砌石與渠底發(fā)生位置偏移，而若是砂漿濃度過低，則會使?jié){砌石難以固定在尾水渠中。因此只有調(diào)整好漿砌石中砂漿的濃度，才能保證水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)的安全性與可靠性。

關(guān)于砂漿的濃稠度，可以通過水毀修復(fù)施工現(xiàn)場的溫度來調(diào)節(jié)，在我國黃河以北的廣大北方地區(qū)，漿砌石的砂漿濃度通常為35～40 mm，在長江以南的南方地區(qū)通常使用40～50 mm的砂漿，淮河流域的砂漿濃度則隨著季節(jié)的變化而變化。具體的粘稠度變化如表3所示。

表3 砂漿粘稠度隨溫度變化趨勢

在施工中，漿砌石最恰當(dāng)?shù)臐仓秶鸀槲菜霓D(zhuǎn)彎處。如果該工程損壞程度較低，則可以通過轉(zhuǎn)彎處的交叉間隙作為漿砌石的澆筑場所。且在砌筑的過程中，石材表面絕不能有污垢或雜物存在，并盡量保證漿砌石的濕潤，以免突然進(jìn)入水中致使?jié){砌石崩裂，進(jìn)而導(dǎo)致尾水渠水毀修復(fù)的失敗。

在這個過程中，需要使用土方開挖裝置挖掘出土壤，此時的挖掘以人工為主，以機(jī)械為輔，并結(jié)合底部護(hù)理以及邊坡維護(hù)等整修工作。而護(hù)坡的砌筑需要保證迎水面與背水面的土壤厚度比為大于2∶5，且厚度在0.2～0.4 m之間。通常情況下，漿砌石的護(hù)底修復(fù)可以將該類底部構(gòu)造提前砌筑好，然后整體運(yùn)轉(zhuǎn)到河流底部，用掛線相連接。最后再使用特定的材料進(jìn)行填裝，但是這樣的填充裝置需要保證不同的漿砌石之間有著足夠的過濾裝置。過濾裝置可以使用針刺短絲土工布，在不同的尾水渠中，該類型的土工布需要不同的性質(zhì)，具體參數(shù)如表4所示。

表4 過濾裝置性能參數(shù)

當(dāng)過濾裝置與漿砌石相吻合以后，就可以對尾水渠底部進(jìn)行勾縫施工，該過程的精確度可以決定漿砌石護(hù)底修復(fù)的整體穩(wěn)定性，如果勾縫施工不準(zhǔn)確，則很容易導(dǎo)致尾水渠底部的空鼓現(xiàn)象，這樣的漿砌石護(hù)底修復(fù)是遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)的[8]。另外，勾縫作業(yè)必須在12～18 h內(nèi)完成，否則會導(dǎo)致漿砌石之間的粘連性失衡，假如太早完成勾縫工作，漿砌石底部就會完全連成一片，一旦溫度發(fā)生變化，則該片漿砌石就會因熱脹冷縮現(xiàn)象整體拱起或產(chǎn)生裂縫；若太晚完成勾縫工作，則該過程中使用的混凝土就會來不及干燥，進(jìn)而導(dǎo)致漿砌石護(hù)底修復(fù)的失敗。漿砌石的勾縫過程中使用的砂漿絕不能與連續(xù)墻的建設(shè)砂漿使用同一種，需要單獨(dú)配置，否則會產(chǎn)生勾縫與連續(xù)墻融為一體的現(xiàn)象，不利于尾水渠泄洪閘區(qū)域的排水工作。另外，還不能選用密度太小的砂子，一般情況下5～10 mm是最好的選擇。

1.4 重構(gòu)回填修復(fù)管理

最后的重構(gòu)回填工作，需要首先將水庫泄洪閘尾水渠兩岸的邊坡進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，形成類似梯形的角度，其邊坡角度與穩(wěn)定系數(shù)之間的關(guān)系如表5所示。

表5 邊坡穩(wěn)定系數(shù)

如表5所示，為了保證邊坡的穩(wěn)定性以及安全性，在重構(gòu)回填之前需要考慮到坡角與土石的摩擦角。假設(shè)穩(wěn)定系數(shù)a≤3.00時邊坡才能夠達(dá)到穩(wěn)定形態(tài)，則通過上表可知邊坡的角度最大可以達(dá)到45°，此時的安全系數(shù)b為1.00[9]。在壓實(shí)土壤時，為了使整個工程更加牢固，可以采取震動填溝的方式，以免當(dāng)水流流速，導(dǎo)致水輪機(jī)無法將水流動能全部吸收，進(jìn)而沖毀尾水池周邊的土壤，導(dǎo)致整個工程的損壞。

2 修復(fù)工程管理策略

2.1 做好前期準(zhǔn)備工作

水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程是以修復(fù)維護(hù)尾水渠為目的一項工程建設(shè)，由于水電站功能的特殊性，該工程建設(shè)可以作為一個地區(qū)重要的建設(shè)項目，因此該工程在建設(shè)過程中需要具備相當(dāng)程度上的科學(xué)性。這種科學(xué)性需要在前期準(zhǔn)備階段就明確為項目的核心思想，各單位管理人員都需要在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之上更加認(rèn)真細(xì)致地做好選址與勘察工作[10]。將當(dāng)?shù)氐乃馁Y料與氣候天氣作為變量，通過一定的方式模擬出工程的操作過程，提出詳細(xì)完整且具備可行性的工程實(shí)施方案。在有條件的前提下，可以將經(jīng)濟(jì)問題也納入到工程模擬的體系中，融合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和文化，從客觀的角度將水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程作為一項能夠拉動經(jīng)濟(jì)增長的雙贏工程。此外還需要在設(shè)計完成之后找到具備施工能力且信譽(yù)度較高的施工單位，以保證水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程能夠得到良好的效果。

2.2 強(qiáng)化施工監(jiān)察

想要實(shí)現(xiàn)施工與設(shè)計的吻合，就需要確保施工單位的良好信譽(yù)，并且需要由投資方與施工方反復(fù)進(jìn)行協(xié)商與討論，確保整個工程的施工方向與施工計劃不出現(xiàn)較大的差錯。將施工計劃送交相關(guān)的資格審查部門，經(jīng)審核確保整個施工計劃的切實(shí)可行[11]。還需要加強(qiáng)雙方之間的交流與管理，將所有需要合作的部分全部放入合同中，一一列舉施工計劃的各項要求。且投資方的管理者可以將這些施工要求全部設(shè)置成規(guī)章制度，放入到整個施工體系中，確保施工的正常運(yùn)行以及工作人員的人身安全，還能有效保障具體的施工與設(shè)計相吻合。水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程的各個方面都需要具體的監(jiān)察，以確保施工進(jìn)度以及施工方向的良好運(yùn)行。還需要從宣傳的角度告誡施工人員水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程對該地區(qū)的重要性以及合理監(jiān)察的必要性。

2.3 建立高素質(zhì)施工監(jiān)察團(tuán)隊

由于水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程過程漫長，同時空間跨度也比較大，因此需要建設(shè)一個具備極高素養(yǎng)的監(jiān)察團(tuán)隊。首先，作為水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程的總監(jiān)理，需要不斷提升自身的知識素養(yǎng)，學(xué)習(xí)水渠修復(fù)相關(guān)的土木知識，并在實(shí)踐中提升自身的專業(yè)水平。然后還需要建設(shè)一個能夠大范圍嚴(yán)格貫徹施工要求與規(guī)章制度的監(jiān)察團(tuán)隊，作為詳細(xì)工作的監(jiān)理人員。這些監(jiān)理人員同樣需要一定程度的專業(yè)素養(yǎng)，并在經(jīng)過詳細(xì)的培訓(xùn)之后，能夠?qū)⑺惺┕すば蚴煊浻谛?，以便能夠在施工過程中指出錯誤，并規(guī)范施工人員錯誤的施工習(xí)慣，確保水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程能夠達(dá)到最佳狀態(tài)。

3 結(jié)束語

在對水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程進(jìn)行施工的過程中，會存在很多相對較為復(fù)雜的問題。合格的水庫泄洪閘尾水渠水毀修復(fù)工程管理需要將這些行之有效的施工方法全部記錄下來，以便應(yīng)用在日后的施工管理工作中。對于該項工程的資金和資源管理也需要做到合理規(guī)劃，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)文化特點(diǎn)，盡量做到工程實(shí)施與經(jīng)濟(jì)提升的雙贏局面。