石門水庫閘門門槽二期混凝土繩鋸切割技術(shù)創(chuàng)新

郭 偉

（中國水利水電第三工程局有限公司,陜西 西安 710016）

1 概述

石門水利樞紐工程位于陜西省漢中市漢江上游支流褒河峽谷出口以上1.8 km,是以灌溉為主、結(jié)合發(fā)電等綜合利用的大（2）型水利工程。初期工程于1983 年建成,壩頂高程620.0 m。2018 年11 月對(duì)石門水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固改造施工,大壩加高2.5 m 后,壩頂高程622.5 m。樞紐工程由混凝土雙曲拱壩泄洪中孔、左岸泄洪洞、放水（排沙）底孔、右岸河床電站、東西干渠引水渠首、下游反調(diào)節(jié)池、南干渠首等建筑物組成。

石門水庫共計(jì)有24 孔閘門門槽需要拆除重建,門槽拆除位置及數(shù)量：泄洪中孔6 孔、底孔進(jìn)口事故檢修門槽1 孔、底孔工作出口門槽1 孔、河床電站進(jìn)水口攔污柵門槽1 孔、河床電站進(jìn)口檢修門槽1 孔、河床電站尾水檢修門槽3 孔、東干渠進(jìn)水口攔污柵門槽1 孔、東干渠進(jìn)口事故檢修門槽1孔、東干渠出口工作門槽1 孔、西干渠進(jìn)水口攔污柵門槽1 孔、西干渠進(jìn)水口事故檢修門槽1 孔、西干渠灌溉出口工作門槽1 孔、南干渠沖沙閘門槽2 孔、南干渠工作閘門3 孔。混凝土壩體加高后需對(duì)閘門門槽原二期混凝土進(jìn)行拆除,更新舊軌道和恢復(fù)新二期混凝土。閘門門槽原二期混凝土拆除過程中 不得對(duì)一期混凝土有損傷。為此,項(xiàng)目部對(duì)石門水庫閘門門槽二期混凝土采用人工風(fēng)鎬拆除、靜力水鉆等拆除法進(jìn)行實(shí)施,實(shí)施效果不理想,單孔拆除時(shí)間長,拆除效果差及拆除面不規(guī)整,影響閘門門槽二期混凝土施工質(zhì)量。

2 閘門門槽二期混凝土拆除法研究

2.1 閘門門槽結(jié)構(gòu)及二期混凝土拆除試驗(yàn)

石門水庫閘門門槽門槽改造數(shù)量多,所處位置分散,改造范圍差異較大。閘門改造施工主要包括：原二期混凝土拆除、舊軌道割除以及二期混凝土恢復(fù)。

閘門門槽二期混凝土拆除選擇了泄洪中孔2 號(hào)孔、反調(diào)節(jié)池沖砂閘閘門槽兩個(gè)部位進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）選擇泄洪中孔2 號(hào)孔閘門門槽二期混凝土體含2 個(gè)側(cè)軌及底坎（尺寸0.5 m×0.7 m×8.0 m）進(jìn)行拆除,采用“人工配合風(fēng)鎬、靜力水鉆”兩種拆除方法,拆除后根據(jù)實(shí)際用工、拆除效果進(jìn)行分析,單孔閘門門槽原二期混凝土拆除、埋件割除以及埋件安裝、混凝土澆筑持續(xù)時(shí)間較長,單孔累計(jì)40天。

（2）反調(diào)節(jié)池閘門門槽二期混凝土體含2 個(gè)側(cè)軌及底坎（尺寸0.5 m×0.5 m×7.6 m）進(jìn)行拆除,沿待拆除門槽采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆垂直孔、水鉆鉆水平孔,成孔后穿繩鋸進(jìn)行切割施工。從門槽采用繩鋸切割效果分析,單孔門槽拆除速度加快、拆除效果好,但采用了地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔,其他門槽不具備使用較大設(shè)備進(jìn)行鉆孔。

2.2 閘門門槽二期混凝土拆除方法創(chuàng)新

針對(duì)泄洪中孔2 號(hào)孔、反調(diào)節(jié)池閘門門槽原二期混凝土已采用拆除方法,已不能滿足石門水庫春季蓄水和夏秋季節(jié)泄洪要求。因此,必須尋求一種新閘門門槽二期混凝土拆除法,才能滿足石門水庫對(duì)閘門門槽改造要求。

結(jié)合泄洪中孔2 號(hào)孔、反調(diào)節(jié)池閘門門槽二期混凝土拆除方法優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和分析,閘門門槽二期混凝土選取了“靜力水鉆+繩鋸切割”相結(jié)合的方法進(jìn)行拆除施工。

首先對(duì)閘門門槽一期和二期混凝土結(jié)合處進(jìn)行劃線并標(biāo)明切縫范圍,然后沿閘門門槽斷水方向水平鉆排；同時(shí)沿閘門門槽豎直方向鉆排孔鉆排孔,形成切割臨空面,最后通過門槽水平排孔穿繩形成豎直切割的態(tài)勢(shì)沿待切割體進(jìn)行豎直切割,這種方法稱為“靜力水鉆+繩鋸切縫”綜合法。

閘門門槽二期混凝土拆除采用“靜力水鉆+繩鋸切縫”法。一方面以“水鉆鉆孔”優(yōu)先,形成與門槽斷水方向和順?biāo)较蜚@成的排孔,可提供切割工作面。另一個(gè)方面,沿閘門門槽斷水方向與順?biāo)较虼┙饎偫K鋸,形成一個(gè)封閉的切割環(huán),周而復(fù)始,直至門槽切割體切割完成。

3 施工程序和方法

3.1 施工程序

首先進(jìn)行施工準(zhǔn)備（搭設(shè)鋼管腳手架施工平臺(tái)、測量放樣等）工作,然后沿水平鉆和豎直鉆排孔,再穿繩繞繩至切割制定位置進(jìn)行豎直切割,切割完成后按照以上程序進(jìn)行下一層的鉆孔、切割施工,周而復(fù)始,直至完成閘門門槽混凝土切割工作。

3.2 施工方法

3.2.1 施工布置

（1）施工供電：供電由布置在原壩頂供電線路接支線至單孔門槽工作面。

（2）供排水：供水由布置在原壩頂?shù)墓┧到y(tǒng)供水至閘門工作面。排水由設(shè)置在閘門底板修筑而成的簡易沉淀池,沉淀達(dá)標(biāo)后排入河中。

（3）施工通道：原閘門門槽側(cè)壁設(shè)置有完整的爬梯,可通過人員上下。

3.2.2 施工設(shè)備配置

閘門門槽施工作業(yè)面配置的主要機(jī)械設(shè)備見表1。

表1 主要機(jī)械設(shè)備

3.2.3 鋼管腳手架施工平臺(tái)搭設(shè)和測量放樣

（1）鋼管腳手架：閘門門槽內(nèi)設(shè)置沿門槽斷水方向搭設(shè)鋼管腳手架并根據(jù)作業(yè)需要設(shè)置作業(yè)平臺(tái),采用鋼管Φ48×3.5 mm,鋼管腳手架尺寸2.0 m×8.0 m,搭設(shè)高度約10.0 m。鋼管腳手架立桿縱距1.2 m,橫距1.5 m,步距1.5 m,橫向水平桿懸挑長度15 cm；內(nèi)側(cè)立桿距模板邊緣不超過20 cm,立桿頂端自由端長度20 cm。

（2）測量放線：沿閘門門槽二期與一期混凝土分界線并根據(jù)舊軌道側(cè)壁處適當(dāng)位置測量放樣出混凝土拆除基準(zhǔn)點(diǎn),并用墨線沿基準(zhǔn)點(diǎn)彈出并作出相應(yīng)的切割線標(biāo)記。

3.2.4 鉆孔

（1）閘門門槽沿?cái)嗨较蜚@水平排孔

選用喜利得DD200 鉆孔機(jī),按門槽軌道側(cè)壁施劃后的基準(zhǔn)線鉆基準(zhǔn)水平孔,每20 cm～25 cm 鉆200 mm 孔,鉆孔深度沿閘門斷水方向深度為700 mm,鉆孔形成一個(gè)水平排孔。

（2）閘門門槽沿順?biāo)较蜚@豎直排孔

按門槽軌道側(cè)壁施劃后的基準(zhǔn)線鉆第一個(gè)基準(zhǔn)孔,并沿豎直線逐個(gè)鉆孔,每20 cm～25 cm 鉆200 mm 孔,鉆孔深度沿閘門順?biāo)较蛏疃葹?00 mm。鉆成后的水平排孔與豎直基準(zhǔn)孔保持在一個(gè)空間內(nèi),必須確保對(duì)穿。

3.2.5 穿繩、切割

鉆孔、穿繩結(jié)束后,將進(jìn)行閘門門槽豎直方向的正向切割施工。切割過程中保持繩鋸的切線按閘門側(cè)壁豎直排孔逐步下切。切割施工在豎直方向由上而下依次分層進(jìn)行,切割長度根據(jù)閘門孔口起吊設(shè)備能力進(jìn)行合理選擇長度,一般切割混凝土塊體長度約2 m。

3.2.6 混凝土塊體吊運(yùn)

門槽切割后的混凝土塊體采用設(shè)置在原壩頂?shù)淖灾凭頁P(yáng)機(jī)進(jìn)行調(diào)運(yùn)在至壩頂面集中堆放,并通過起吊設(shè)備吊裝至自卸汽車運(yùn)至指定的地方堆放。

4 質(zhì)量要求及進(jìn)度分析

4.1 質(zhì)量控制要求

（1）按閘門結(jié)構(gòu)尺寸以及閘門舊軌道所處位置確定鉆孔基準(zhǔn)點(diǎn)線,不得隨意擴(kuò)大鉆孔范圍,避免增大后期混凝土回填量。

（2）沿閘門斷水方向鉆水平排孔和閘門順?biāo)较蚧鶞?zhǔn)孔處于基準(zhǔn)孔平面內(nèi)或空間內(nèi)。

4.2 進(jìn)度分析

（1）用“人工配合風(fēng)鎬,靜力水鉆”施工法實(shí)施單孔門槽工期安排：鋼管腳手架及防護(hù)（3 天）→閘門二期混凝土、門軌拆除（20 天）→混凝土表面處理（2 天）→植筋（3 天）→主軌安裝（5 天）→二期混凝土澆筑（3 天）→缺陷處理（2 天）→腳手架拆除（2 天）,共計(jì)40 天。

（2）用“靜力水鉆+繩鋸切割”施工法實(shí)施單孔門槽工期安排：鋼管腳手架及防護(hù)（3 天）→閘門混凝土、門軌拆除（11 天）→混凝土表面鑿毛處理（2 天）→植筋（3 天）→主軌安裝（5 天）→二期混凝土澆筑（3 天）→缺陷處理（1 天）→腳手架拆除（2 天）,共計(jì)27 天。

對(duì)比兩種拆除法,泄洪中孔閘門門槽二期混凝土采用“靜力水鉆+繩鋸切割”綜合法拆除施工,優(yōu)于傳統(tǒng)的拆除方法,剩余各孔閘門門槽混凝土采用繩鋸切割可為后續(xù)提供更多的工作面和工序穿插時(shí)間。

5 結(jié)論

泄洪中孔閘門門槽二期混凝土采用“靜力水鉆+繩鋸切割”綜合法進(jìn)行拆除施工,是在傳統(tǒng)拆除法（人工配合風(fēng)鎬拆除）、靜力鉆孔、繩鋸切割等方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了分析、研究、改進(jìn)和綜合形成的綜合拆除法。經(jīng)過石門水庫閘門門槽二期混凝土拆除實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐,是一種拆除閘門門槽二期混凝土的有效方法,施工簡便,設(shè)備較少,適合水利水電工程閘門門槽二期混凝土拆除,并在2021 年申請(qǐng)了實(shí)用新型專利,專利名稱“一種水利水電工程門槽二期混凝土拆除方法與流程”。