老舊小型水庫(kù)工程的泄水建筑物加固施工探討

林浩祥

(惠州市潼湖水利工程管理中心，廣東 惠州 516000)

0 引 言

老舊小型水庫(kù)工程隨著時(shí)間的增加，必然會(huì)出現(xiàn)一定的質(zhì)量問(wèn)題，水庫(kù)除險(xiǎn)加固是目前水利工程管理的重點(diǎn)工作。就目前我國(guó)老舊小型水庫(kù)工程發(fā)展現(xiàn)狀而言，病險(xiǎn)問(wèn)題依然非常嚴(yán)重，尤其是泄水建筑物堵塞、破損問(wèn)題非常嚴(yán)重。存在這些問(wèn)題的原因比較多，如建設(shè)工期過(guò)早、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較低、施工材料質(zhì)量控制不達(dá)標(biāo)、泄水建筑物自身就存在一定的問(wèn)題等[1]。一旦泄水建筑物發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，而且沒(méi)有及時(shí)加固修復(fù)處理，會(huì)對(duì)正常使用造成嚴(yán)重影響，甚至?xí)裣掳踩[患。故此，以下開(kāi)展對(duì)老舊小型水庫(kù)工程的泄水建筑物加固施工探討分析。

1 工程概述

碗窯水庫(kù)位于惠州市惠陽(yáng)區(qū)鎮(zhèn)隆鎮(zhèn)大光村，為鎮(zhèn)隆鎮(zhèn)人民政府管理的小(1)型水庫(kù)。溢洪道位于大壩左壩肩，為開(kāi)敞式無(wú)閘門(mén)控制溢洪道，堰頂高程84.10m，堰頂寬度約10m。進(jìn)口段長(zhǎng)約25m，寬約10～23m，兩側(cè)為八字形漿砌石翼墻，墻高約2.56m，左側(cè)擋墻頂為現(xiàn)狀邊坡，右側(cè)墻頂為漿砌石護(hù)坡；進(jìn)口段后接明渠，長(zhǎng)約254m，底板坡比約為1∶1000，左側(cè)為現(xiàn)狀巖性山體，坡比約為1∶0.75，右側(cè)為漿砌石擋墻+漿砌石護(hù)坡，墻高1.5m，基礎(chǔ)高0.5m，墻面為漿砌石護(hù)坡，護(hù)坡坡比1∶ 0.15～1∶0.2。

2 現(xiàn)存問(wèn)題

就碗窯水庫(kù)溢洪道發(fā)展現(xiàn)狀而言，其存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：溢洪道末端無(wú)消能措施，下游河床為天然巖質(zhì)河床，抗沖刷性能較強(qiáng)，洪水下泄對(duì)下游河床影響較小。溢洪道頂設(shè)有人行工作橋，人行橋?yàn)榱喊迨浇Y(jié)構(gòu)，梁高0.8m，板厚0.2m，人行橋板寬1.4m，梁寬0.6m，人行橋兩側(cè)有簡(jiǎn)易欄桿；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查，欄桿豎桿間距較大，存在安全隱患；人行橋梁側(cè)面鋼筋外漏且運(yùn)行多年，存在安全隱患。

3 老舊小型水庫(kù)工程的泄水建筑物加固施工要點(diǎn)

3.1 重建鋼箱梁橋

結(jié)合案例工程泄水建筑物現(xiàn)狀交通便橋結(jié)構(gòu)老化，鋼筋外露，存在安全隱患的問(wèn)題，采取了溢洪道拆除重建現(xiàn)狀交通便橋，交通便橋采用鋼箱梁橋的加固方法。橋長(zhǎng)16.0m，凈跨14.0m，寬2.0m，橋頂面高程91.20m，梁高630mm，兩側(cè)設(shè)不銹鋼欄桿，橋基礎(chǔ)采用單根直徑1.0m厚的C30 鉆孔灌注樁。溢洪道交通橋斷面圖如圖1所示。

3.2 基礎(chǔ)施工

在案例工程鋼箱梁橋施工中，基礎(chǔ)施工采取了鉆孔灌注樁，在鉆進(jìn)施工中，采取旋挖鉆進(jìn)行施工。護(hù)筒的高度高于孔內(nèi)水位，以免發(fā)生坍塌問(wèn)題，本工護(hù)筒施工采取了錘擊法，保證護(hù)筒能夠進(jìn)入到指定的深度位置。在進(jìn)行鉆孔施工中，需要配置高質(zhì)量泥漿，以便快速形成泥皮，保護(hù)鉆孔孔壁，以免發(fā)生塌孔問(wèn)題，并為鋼筋籠和混凝土澆筑工作做好鋪墊。鉆孔到設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)進(jìn)行清孔操作，去除孔內(nèi)鉆渣，清理孔中的泥漿[2]。清孔結(jié)束后及時(shí)跟進(jìn)鋼筋籠安裝，可采取汽車(chē)吊將鋼筋籠垂直吊起后，放入到鉆孔中。在混凝土灌注中，采取導(dǎo)管灌注法，邊灌注混凝土，邊提升導(dǎo)管，但需要保證導(dǎo)管口始終在混凝土以下2m的位置，保證混凝土灌注的連續(xù)，混凝土灌注完成之后就能形成穩(wěn)定性比較好的鉆孔灌注樁，為鋼箱梁施工營(yíng)造一個(gè)良好的基礎(chǔ)支持。

3.3 下料和底板制作

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作中，需要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行1∶1放樣，對(duì)那些形狀復(fù)雜的零部件而言，可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行1∶1的放樣來(lái)確定最佳的尺寸，為保證下料的準(zhǔn)確性，要采取數(shù)控切割下料法。在下料之前，需要對(duì)鋼板進(jìn)行除銹、矯正處理，確定合適的牌號(hào)和規(guī)格。在實(shí)際下料中，需要高度重視腹板接料線和翼緣板接料線能夠至少錯(cuò)開(kāi)200mm以上，和底板接料線需要錯(cuò)開(kāi)200mm以上，縱向接口也需要錯(cuò)開(kāi)200mm以上，以保證溢洪道鋼箱梁施工的質(zhì)量[3]。

本工程鋼箱梁底板的平面曲線為圓曲線，橋面橫坡有腹板和橋面共同組成，保證箱梁底板相對(duì)平直，只能隨著胎具高程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和變化。為提升鋼箱梁線形控制質(zhì)量，需要合理設(shè)置起拱度，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，都增加0.5/1000的起拱即可。

3.4 T梁組對(duì)

T梁組對(duì)是鋼箱梁橋施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量對(duì)整座鋼箱梁橋的穩(wěn)定性、安全性有很大影響，為最大限度上保證T梁組對(duì)的質(zhì)量，在整個(gè)組對(duì)施工中，必須嚴(yán)格控制以下3點(diǎn)：

1)保證底板橫縫、橫隔板焊接等，都不會(huì)和鋼箱梁橋的腹板接料線相互重疊。

2)雖然本工程鋼箱梁的長(zhǎng)度只有16m，但由于溢洪道位置條件復(fù)雜，很多大型機(jī)械設(shè)備難以達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)，一次安裝難以到位，采取了3段安裝的方法，進(jìn)行組對(duì)施工，但需要保證腹板和翼緣板之間能夠至少錯(cuò)開(kāi)500mm。

3)在鋼箱梁受拉區(qū)底板和腹板焊接時(shí)，翼緣板和腹板焊接時(shí)，必須全部采取全熔透Ⅰ級(jí)焊縫。而在受壓區(qū)域，底板和腹板連接的焊縫，以及翼板和腹板連接的焊縫可采取部分熔透的焊接方法。此外，焊接坡口要采取統(tǒng)一的單面內(nèi)坡口形式，內(nèi)側(cè)焊接外側(cè)需要做)好清理。

3.5 胎具搭設(shè)和測(cè)量控制

鋼箱梁需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭胎，但由于案例工程鋼梁之上的橫坡變化由腹板和橋面板的高度差共同組成，底板的下表面為水平狀態(tài)，搭胎時(shí)胎具的上橫梁需要保持水平狀態(tài)，水平方向主要是在底板的兩側(cè)分別加200mm[4]。胎具的搭設(shè)橫向方向上相距1.5m間距搭設(shè)橫梁，高度方向上最低點(diǎn)≥0.8m。

3.6 鋼箱梁的裝配和焊接

本工程鋼箱梁的規(guī)模比較小，但對(duì)裝配的精度要求比較高，控制難度大，為保證裝配質(zhì)量，采取隔板和加勁肋組裝，并預(yù)先在底板上做好標(biāo)記，合理確定裝配位置的方法，在進(jìn)行劃線操作中，隔板間距需要適當(dāng)增加約1mm的焊接收縮量。在具體安裝中需要反復(fù)檢查和調(diào)整，以最大限度上保證裝配精度。

具體焊接順序?yàn)椋群附痈舭搴图觿爬撸俸附拥装搴透拱澹詈筮M(jìn)行栓釘焊接。在進(jìn)行隔板頂板和T梁頂板焊接中，從中間開(kāi)始，逐步向兩側(cè)進(jìn)行退焊。在鋼橫梁焊接中，要采取從中部開(kāi)始，逐步向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)焊接的方法。保證鋼箱梁上所有隔板和T梁頂板以及底板全部都焊接完成之后，才能開(kāi)始腹板焊接，也是從橫梁中部開(kāi)始，向兩端進(jìn)行對(duì)稱(chēng)退焊。隔板焊接結(jié)束后，再進(jìn)行底板縱向加勁肋焊接，也可以是先從橫梁中部開(kāi)始，逐步向兩端進(jìn)行焊接。在底板和腹板主焊縫焊接中，要由鋼橫梁中部開(kāi)始向兩端進(jìn)行對(duì)稱(chēng)焊接。本工程在進(jìn)行栓釘焊接中，采取的栓釘為直徑22mm的剪力釘，全部采取螺柱焊接，栓釘焊接完成之后，要控制高度偏差在±2mm以?xún)?nèi)，垂直度偏差控制在5°以下。每條焊縫焊接完成后，及時(shí)進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合等病害及時(shí)處理。焊接完成24h后，進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)，分析質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)處理。

3.7 附屬設(shè)施施工

本工程護(hù)欄為簡(jiǎn)易護(hù)欄，采取了外噴仿木欄桿，欄桿橫梁、橫件、豎件等都采取預(yù)制結(jié)構(gòu)，立柱為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，裝配完成。立柱在結(jié)構(gòu)處預(yù)留出40mm榫槽，橫桿進(jìn)入立柱的深度≥35mm，全部安裝完成之后，用水泥砂漿進(jìn)行填充。此外，溢洪道左側(cè)山體邊坡較陡，有落石安全隱患。因此，溢洪道左側(cè)山體邊坡較陡段進(jìn)行邊坡修整，修整長(zhǎng) 20m，坡比1∶0.3。具體的溢洪道邊坡修整斷面圖如圖2所示。

3.8 消能措施布設(shè)

針對(duì)溢洪道末端無(wú)消能措施的問(wèn)題，在進(jìn)行加固處理中需要選擇科學(xué)的消能型式，綜合考量溢洪道的特點(diǎn)以及所在區(qū)域的地質(zhì)條件，要盡量采取先進(jìn)、可靠、安全、消耗率低的型式。就案例工程而言，可選擇的消能型式有以下2種：

挑流消能：適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性能比較好。但對(duì)地質(zhì)條件要求高，對(duì)下游沖刷嚴(yán)重。本工程地處巖石地基，可非常適合此種消能型式。挑流消能如圖3所示。

底流消能：流態(tài)比較穩(wěn)定，消能效果比較好，水流霧化小。但如果尾水比較淺，需要的池深比較大，施工工程量大。適用于中、低水頭軟弱地基巖溢洪道消能中。其結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

在進(jìn)行溢洪道消能型式選擇中，需要綜合考慮多方面因素，要盡量考慮經(jīng)濟(jì)效益和工程量，工程量要盡量小，造價(jià)要適中合理。溢洪道是特定條件下才使用的泄水建筑物，通常情況下使用不會(huì)很頻繁。因此，在具體選擇消能型式時(shí)，在保證施工安全可靠的前提下，沒(méi)必要選擇結(jié)構(gòu)太過(guò)復(fù)雜、造價(jià)高的消能型式。為提升性?xún)r(jià)比，要盡量選擇簡(jiǎn)潔、高效的消能型式，以控制建設(shè)成本。出于這一點(diǎn)考慮，本工程在消能型式選擇上，采取了挑流消能型溢洪道。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合碗窯水庫(kù)工程實(shí)際，探討了老舊小型水庫(kù)工程的泄水建筑物加固施工要點(diǎn)，結(jié)果表明，泄水建筑物是組成水庫(kù)工程的關(guān)鍵技術(shù)，隨著使用時(shí)間和使用次數(shù)的增加，老舊小型水庫(kù)工程的泄水建筑物會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞，影響施工安全性。需根據(jù)泄水建筑物的實(shí)際情況，采取有針對(duì)性的加固技術(shù)和措施。案例工程通過(guò)采取挑流消能溢洪道，洪水下泄對(duì)下游河床影響較小，將存在安全隱患的溢洪道頂人行工作橋，改建為穩(wěn)定堅(jiān)固的鋼箱梁橋，確保了工程安全及質(zhì)量，社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益良好，值得類(lèi)似工程大力參考和借鑒。