金元杰
中国水利水电第八工程局有限公司 湖南省 长沙市 410001
摘要：在有水的情况下对边墙进行开孔需先进行封堵与止水，本文介绍的施工方法相对于传统的填筑土石围堰、设置闸门等，不仅施工速度快、结构简单和施工效果好，还节约施工成本。
关键字：水下封堵；膨胀止水；开孔；密封效果；节约成本
印尼某燃煤火电工程分两期建设，每期机组设计出力为2×200MW，各期火电项目由循环水系统、主厂房区域、水处理区域、输煤系统和卸煤码头等组成。业主公司在一期规划时为节约工程建设成本部分结构设计与二期共同使用。比如：进水明渠、辅助蒸汽管道和启动锅炉等。其中，循环水系统由进水明渠、循环水管、排水箱涵和排水明渠等组成。二期工程开工前一期工程已经投入正常运营，导致共同使用部位的接连存在一定的施工难度，特别是二期工程的进水口需在一期已经运行的进水明渠边墙上开孔取水，需在水下作好开孔前的封堵止水工作。
一、一期明渠边墙预留进水孔概述
二期取水口布置在一期进水明渠西侧钢筋混凝土墙预留的3个进水孔处，各进水孔净空尺寸3.0m×3.0m，顶部标高-1.80m，底部标高-4.8m，进水孔底部高于明渠底部2.5m。一期挡墙顶部厚度1m，底部厚度2.5m，墙高10.8m，墙外侧(西侧)为斜坡面，墙内侧（迎水侧）为垂直面。
因一期火电厂已经投入运行，预留的3个进水孔均位于海水最低水位以下，各进水孔底部最大水深为6.7m。为满足一期电厂运行需要，3个进水孔在二期电厂施工前已经用钢筋混凝土进行封堵。一期进水明渠进水口处未设置挡水闸门，因此进水明渠不可能将水封堵排干给二期开孔创造干地施工条件。同时一期工程进水明渠宽度仅为20米且该孔洞紧靠一期循环水泵房，与一期循环水泵房最小距离仅为2米左右，不可能填筑土石围堰挡水。鉴于上述原因，二期进水孔开孔的封堵止水工作需在带水的工况下进行。
二、孔洞封堵止水原理
一期进水明渠边墙上预留的进水孔在设计时考虑二期电站的循环水系统24小时运行，各孔顶部高程均低于最低海水潮水位。为了给开孔作业创造无水流施工条件，经过多方案比较，决定采用钢结构加止水条的方式密封二期工程进水孔迎水面的方式进行挡水。在钢结构与挡墙接触部位500mm范围用止水条进行止水，同时对孔口钢结构施加预压力压紧密封止水结构以达到开孔时密封止水的目的。
单一的止水办法在环境多变的水下作业存在一定的不确定性，为确保止水结构发挥其密封止水的作用，在止水条的基础上考虑在孔洞周边用柔性材料设置第二道止水。
三、封堵止水结构布置
封堵用钢结构安装于迎水面，根据现场实际情况在一期明渠边墙上钻螺栓孔以固定封堵止水结构，该结构在安装时考虑现场施工偏差，各止水条与预留孔之间预留不小于500mm的距以满足现场开孔偏差要求，封堵止水结构具体布置示意见下图所示：
四、封堵止水结构设计
封堵止水结构主要承受开孔后的水压力、顶紧装置的预压力和吊装过程中由自重产生的对结构自身的承载力等。经多次结构受力计算和方案比较，选定主骨架由2[200槽钢组装，采用桁架结构形式，挡水面板采用5mm厚钢板与主骨架焊接。结构上部设计上、下两层螺栓以固定钢结构于墙体上，上层螺栓选用M32，下层螺栓选用M48。螺帽与钢结构采用焊接连接，螺杆与钢结构和墙面紧固。孔口周边钢结构设置止水，止水结构与钢结构连接采用特殊材料粘接，为保证在安装过程中止水结构不被破坏，需在止水周边焊接高度为5cm的钢结构槽保护止水。
任何钢筋混凝土墙面施工完成，其墙面平整度均达不到钢结构加工级别，但是可控制在厘米级范围内。止水条处最大水深为6.7m，最大水压强0.066MPa。为增加止水结构的密封性决定选用具有一定柔性的膨胀止水条，膨胀止水条截面尺寸选用40mm×50mm，膨胀倍率不小于2，膨胀时间不低于1天，膨胀压力大于0.08MPa。该设计可充分利用膨胀止水条的柔性与膨胀压力对不平整的墙面进行贴紧以达到较好的止水效果，膨胀止水条设置两道以充分发挥其止水作用。
剖面图(B----B)
（下转第460页）一期明渠经过长时间运行，从潮涨潮落时出露的与水接触的墙面情况来看，一方面墙体产生了部分侵蚀，另一方面较多的海生物主要是一些贝类吸附于墙面上。上述两种主要因素对止水结构有一定的支撑作用，会直接影响封堵结构的止水密封性，为提高结构止水保证率，考虑在止水结构周边焊接∠ 50×50mm角钢使其与墙面形成一个槽状结构，为膨胀止水条失效后的第二道保障。因钢筋混凝土墙面的平整度偏差较大，在封堵钢结构设计时需考虑成品有一定柔性的钢结构面板和桁架以增加钢结构面板与墙面的贴合度，因此，不建议采用纵横向三角形钢桁架将封堵钢结构做成刚性体
为方便施工过程中对螺栓的操作，需在螺栓设计高度以下安装一个操作平台，但操作平台的高度要求最好高于最高海水位，必要的情况下不宜低于最高海水位过多。该部位比较潮湿，操作平台采用钢走道网与主骨架焊接形成。
考虑到该封堵钢结构尺寸较大，在场内制作时先进行预拼装，散件运输至现场后再进行现场拼装与安装。
五、封堵止水钢结构安装与开孔
一期进水明渠墙面对止水的影响因素较多，为提高封堵止水钢结构的止水效果，在止水钢结构安装前，先人工清理孔洞周边1m范围内的各种垃圾，并查明进水孔周边一定范围内墙面影响止水效果的实际情况以便采取相应的处理措施。
封堵止水钢结构现场拼装的同时按设计图尺寸在墙上钻孔并预安装螺栓，拼装完成后将其吊装并固定于明渠相应的墙体上。先紧固下层螺栓使钢结构安全挂于明渠墙体上，微调钢结构使其与墙面孔洞位置匹配，最后调整上层螺栓使钢结构下部与明渠墙面贴紧。止水钢结构初步安装完成后根据膨胀止水的膨胀时间长短，及时安排水员进入水中检查其密封情况并对有可能渗漏的地方用膨胀止水条或者棉絮进行初步堵漏处理。
为使开孔作业时的施工安全，在膨胀止水条达到设计膨胀时间后再次对止水钢结构的紧固性和结构变形情况进行评估。上述准备工作完成后先在墙背面垂直于墙体方向钻一个小孔，以检查止水钢结构的止水效果。如果孔内无流水或者水流较小，则继续开孔作业；如果渗水量较大，则采用棉絮或其它软性材料对止水钢结构周边的第二道止水槽进行堵漏以减少渗水量。该过程作业人员可能达到的水深超过8米，需聘请专业潜水员配戴专业潜水装备进行水下作业，直到墙体渗水量满足开孔要求为止。
混凝土墙开孔作业方法包括机械开孔、静态爆破和人工凿除等，各工程需按现场实际条件进行选择。各施工方法需按孔洞设计尺寸从下部开始凿除以减少渗水对施工的影响，
本项目的现场施工条件：二期进水明渠需在开孔前施工完成，孔口高度与底板高差较大，不具备机械开孔作业条件；静态爆破和人工凿除方案的选择处于伯仲之间，对于已经建好并投入使用的一期明渠墙体结构，静态爆破会对孔洞以外的墙体造成小范围破坏，同时该部位需凿除的混凝土量不算特别大，为确保一期墙体结构不因开孔而受到破坏决定采用人工凿除。
六、总结
水下封堵开孔作业在一定程度上主要受制于墙面平整度影响结构止水的效果，次之为钢筋混凝土墙面附着物对止水效果的影响。从现场施工经验分析，采用膨胀止水条作为封堵钢结构用于混凝土墙面的止水难以做到完全密封，还是会有小量的水渗透至开孔工作面。实际在现场开孔过程中少量的渗水并不影响开孔作业，同时并不影响作业的安全。但需注意在二期明渠进入泵房前需做好垃圾清理，防止凿除的混凝土块或者施工材料、垃圾等随水流流入泵房对永久设备造成损坏。
在带水情况下的墙体封堵与开孔作业采用本文所述方法相对于设置钢结构闸门、填筑土石挡水围堰等传统的施工方法不仅节约施工成本和加快现场施工进度，同时对已经在运行中的建筑物产生的影响较小。
论文作者:金元杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/28
标签：明渠论文; 钢结构论文; 开孔论文; 结构论文; 墙面论文; 作业论文; 二期论文; 《防护工程》2018年第24期论文;