摘要：泄洪洞是水库的重要组成部分，在防洪度汛、灌溉发电、生态补水等方面起着重要作用，是水库运行管理中启用最为频繁的一个水工结构。本文借助实际工程案例对泄洪洞在维修加固过程中水下封堵问题进行了研究分析，从封堵方法、安全隐患、经济效益等方面详细论述，希望能够引起读者的一些思考，以便对日后类似工程的施工提供一丝帮助。
关键词：泄洪洞；封堵；钢围堰；扬压力
引言
保定市易县安各庄水库是一座以防洪灌溉为主、结合发电养殖等综合利用的大型水利枢纽工程。本次除险加固工程需将泄洪洞进口检修闸改为事故闸，施工的先决条件是对泄洪洞进口进行水下封堵，保证干场作业。泄洪洞水下封堵在河北并非先例，东武仕水库、岗南水库、西大洋水库均实施过水下封堵，我单位也参与了不少水库的水下封堵施工，并创造了华北第一例钢围堰封堵技术。在该工程方案制定中也借鉴了不少类似经验，但因作业条件、结构形式等多方面因素差异，经过论证，最终未能实施封堵。本文结合实际案例，启发了对水下封堵施工的一些思考，对日后类似项目的开展能够起到一定的帮助。
1工程概况
泄洪洞位于右坝头的基岩内，洞身为有压圆形隧洞，洞径4m，进口底高程128.0m，为3.5×3.5m矩形双涵洞，距洞口向下游约52m位置为进口检修闸。本次维修加固泄洪洞进口闸施工内容包括：更换进口闸门及启闭机，凿除闸门槽并更换埋件。施工期水库水位为149.0m，距泄洪洞进口底板128.0m高程有21m水深。因安格庄水库属于4A级水利风景区，当地旅游业开发以水库为中心，若放空水库，其经济损失不可估量。故在该水深条件下完成泄洪洞进口封堵是实施进口检修闸施工的先决条件。招标图纸所示泄洪洞进口形式如下：
2投标阶段方案
根据招标图纸所示，泄洪洞洞口为封闭式涵洞。我部参照岗南水库泄洪洞水下封堵的成功经验，提出了钢围堰封堵方案，即以洞口断面作为支撑，制作钢叠梁闸门，利用浮船逐节下方叠梁门至洞口，再焊接成整体，位置找正后打开进口检修闸，靠水压将闸门固定在洞口，起到封堵作用。拆除时，先关闭进口闸，再打开设置在钢围堰上的平压阀，平衡围堰前后水压后，再分节吊出水面。该方案原理简单，施工技术成熟，在东武仕水库、岗南水库除险加固工程中均得到过有效运用。
3水下探测情况
为进一步掌握泄洪洞进口情况，详细量测制作钢围堰所需的参数，我部于开工之初委托有资质的专业潜水公司进行了水下探测作业。将洞口结构形式、洞壁厚度、混凝土面状况以及拦污栅情况均作了详细探测。经探测，发现其结构形式与招标图纸所示有较大出入，洞口并非封闭式涵洞，而是开口式山字形导流墙，并且导墙顶部呈折线状顺延到拦污栅处。拦污栅门槽宽20cm左右，深7cm。洞壁混凝土面冲蚀严重，平整度差并且有局部凹坑。
4施工阶段方案
泄洪洞进口实际情况与招标图纸所示不符，导致原投标阶段方案已无法实施。为保证工程顺利进行，继续推进泄洪洞进口水下封堵工作，我部广开言路，通过咨询资深水利专家、潜水作业公司、同行单位等多种渠道，又提出了几个新的封堵方案。
方案一：扩大拦污栅槽置入钢板进行封堵
拆除拦污栅，定制与拦污栅长宽尺寸相同的钢围堰，并在四周设置橡胶止水，将钢围堰顺拦污栅槽置入，利用拦污栅两侧凹型槽以及底坎作为支撑，起到封堵作用。
经过计算，钢围堰承受水压力为936t，拦污栅槽支撑面将承受8.75 Mpa压应力。根据GBJ107-87《混凝土强度检验评定标准》，200#混凝土折算抗压强度为C18。根据《SL74-2013水利水电工程钢闸门设计规范》，C18混凝土承压允许应力值在6Mpa左右，低于所承受的压应力，故该方案被否决。此方案虽施工难度、资金投入相对均较小，但依靠原拦污栅槽作为受力支撑，安全系数低，一旦发生破坏便是瞬间剪切破坏，将造成巨大损失。
方案二：在洞口和顶部做钢围堰封堵
此方案是原投标方案的一种延伸，在泄洪洞洞口竖直面上和上部沿着导流墙顶做钢围堰封堵。该方案相当于在泄洪洞进口搭设了一个钢棚，盖住了敞开的洞口。
导流墙厚度为1.2m，根据承受压应力计算方法，其混凝土耐压强度满足要求，只要钢围堰制作精度满足，理论上具有可实施性。但该方案是技术难度最高，经济成本最大的一个。封堵效果如何，一方面取决于钢围堰的制作精度，一方面取决于混凝土面的状况。这两方面难题的解决不只是技术问题，还有经济成本、工期长短等因素。根据水下探测结果，墙顶面平整度差，并且两个弯折点略带弧度。钢性结构接触不规则面，那么封堵效果就难以保证，这就需要对导流墙做一定处理，其处理费用将大大增加，施工工期延长。
方案三：在洞内做钢箱卡塞封堵
拦污栅后侧有一段洞身为楔形结构，该方案原理是做一楔形结构的钢箱，在钢箱四周设置止水，下放到洞口适当位置后向其内部填充混凝土或石子防止挤压变形，打开闸门后，利用卡塞原理使其发挥封堵作用。
根据受力分析，其水压力顶到卡塞结构上然后分散到了上下接触面，间接分散到岩体上，因接触面大且基岩为完整山体，其受压理论不会造成破坏。该方案的优点是原理简单、制作精度相对低、不会对洞身结构造成破坏并且安全系数相对较高。缺点是钢箱体积庞大，制作及浮吊下放费用巨大，并且拆除困难，历时长。
方案四：在洞内砌砖墙封堵
在洞内四周布置锚筋，然后在这些锚筋之间砌筑约3m厚度砖墙，利用砖墙的抗挤压及抗冲能力起到封堵作用。
该方案优点是无需制作定型结构，对精度要求低，且潜水公司有成熟的水下砌筑技术。缺点是潜水人工耗时多、实施周期长、成本高，并且砖墙抗滑系数低，安全风险大。
5论证结果及思考
施工单位在困难面前没有退缩，积极寻找解决办法，并且充分发挥了突破常规、创新思维的精神，值得赞扬。以上提出的方案各有优缺点，从理论研究角度都有一定的价值，但泄洪洞水下封堵事关人身及财产安全，影响重大，经不起尝试，更经不起失败。大胆设想固然重要，但进展到实施阶段，就不能再异想天开，主观冒进，要遵守安全第一的原则，尊重事实，客观分析。安格庄水库泄洪洞水下封堵经专家论证，认为制约因素很多，需充分考虑不利因素。另外，封堵后将导致进口检修闸上游段运行条件改变，建议由设计单位对洞内泄压后洞身所承受的扬压力进行复核。最终未实施封堵，就是因经复核后，洞身承受扬压力的安全系数较低。通过该案例，我认为类似工程不能简单拿来主义，要具体情况具体分析，结构形式、水压力、混凝土状况以及施工周边交通条件等方方面面因素都要考虑到，一点差错都可能造成巨大的经济损失甚至人身伤害。对于水下封堵，在设计勘测阶段，就应把探测情况做足做实，否则一个与实际不符的图纸，会把施工单位导向错误方向。水下封堵作业属于危大工程，方案研究要谨慎对待，任何人不可范主观冒进的错误。冷静、谨慎、周全才是正确的、负责任的态度。
参考文献
[1]任建录.岗南水库除险加固工程泄洪洞水下封堵施工技术：河北水利杂志社，2004年9月.
[2]李海民.东武仕水库整体深水封堵设计探析：河北水利杂志社，2014年8月.
论文作者:王建光
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：围堰论文; 水下论文; 水库论文; 方案论文; 洞口论文; 混凝土论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年11期论文;