丹江口大坝加高工程溢流堰面加高叠梁封堵施工技术

周利明，丁新中

（葛洲坝集团公司，443002，宜昌）

一、工程概况

丹江口大坝溢流坝段初期堰顶高程138.00 m，加高后堰顶高程152.00 m，堰体加高混凝土施工前先进行叠梁下放、封堵施工，形成堰体混凝土干地施工条件。叠梁门槽底坎高程134.00m， 在134.00～145.00 m 高程之间为预制混凝土叠梁（共11根，每根梁高度1 m），145.00 m高程以上为钢叠梁（共4节，每节高度3.1 m），钢叠梁门门顶设计高程为157.40 m。混凝土叠梁安装就位后，混凝土叠梁之间空腔、混凝土叠梁与门槽之间空腔、混凝土叠梁下游面与堰头三角区之间，采用R28150S6一级配自密实水下混凝土灌注。

溢流坝段叠梁下闸及封堵施工分三个阶段完成。第一阶段为2011年汛前， 需完成#14～#17及#19～#24坝段134.00～138.00 m高程预制混凝土叠梁安装及水下混凝土灌注施工；第二阶段为2011年汛后，需完成#21～#24坝段138.00～157.4 m高程预制混凝土叠梁下放、水下混凝土灌注和钢叠梁安装施工；第三阶段为2012年汛后，需完成#14～#17 及#19～#20 坝段 138.00～157.40 m高程预制混凝土叠梁下放、水下混凝土灌注和钢叠梁安装施工。

二、施工中的重点和难点

①作业面狭小，施工干扰大，作业面高差大，安全防护要求高。

②施工工序多，工期紧，技术要求高。

③原堰面水下清理、门槽及堰面体型水下测量、混凝土叠梁水下安装、叠梁底部止浆片水下安装、水下锚杆施工等难度大，需要的时间长。

④混凝土叠梁与门槽之间间隙小（总共29 mm），初期工程门槽体型误差大，水下混凝土灌注、堵漏处理、叠梁水下定位落位及叠梁高程和表面水平度控制困难较大。

⑤145.00 m高程处钢叠梁底坎止水钢板安装精度要求非常高，底坎安装质量关系着钢叠梁与预制混凝土叠梁之间止水效果。

⑥预制混凝土叠梁水下封堵施工国内尚无先例，施工中不可预见的问题多，处理问题难度较大。

三、总体施工程序

叠梁门槽水下检查、清理及陆上施工准备→叠梁安装→叠梁上的模板角钢、底部叠梁止浆板安装→间隙堵漏处理→水下混凝土灌注→145.00m高程钢叠梁底坎止水安装→水下混凝土等强→钢叠梁门下闸→工作门（或检修门）提起。

四、叠梁封堵施工中关键技术

1.水下锚筋施工

按照设计要求，在134.00～138.00m高程之间堰面和闸墩侧面每孔布置有40根Ф25锚杆，其中闸墩侧面8根水下锚杆由潜水员采用液压钻机在专门的水下平台上钻孔，使用专用工具人工灌注植筋胶后安插锚杆。

2.预制混凝土叠梁水下导向定位及下放

（1）混凝土叠梁下放前的准备工作

①叠梁试拼装。为确保预制混凝土叠梁下放和后续工序施工顺利进行，先对其进行试拼装，以检查拼装后的总体尺寸、模板角钢位置、梁体之间接触面的间隙大小、水下混凝土浇筑孔的错位情况、吊耳是否可靠等。通过试拼装完成模板角钢及导向定位装置的安装和定位，最后对每个闸孔内的所有叠梁进行标识。

②设置导向定位装置。为保证混凝土叠梁水下顺利下放和可靠定位，在每根叠梁的上下游侧面设置有控制叠梁位置的前后、左右导向定位装置，用内膨胀螺栓固定在叠梁表面。

③底部叠梁下部止浆板施工。底梁与堰面之间采用刚性止浆板，在下放叠梁之前，先将止浆钢板通过内膨胀螺栓固定在底梁下端面的下游侧，膨胀螺栓孔为长圆孔，在叠梁下放前，将刚性止水向叠梁中心移动，使其外露长度为3cm。

（2）高程 134.00～145.00 m 之间水下检查、清理

水下检查、清理的内容包括门槽体形、堰面前端面体形检查及表面水下积聚物的清理、门槽内钢筋头的处理等，水下检查与清理均由潜水员进行。表面清理采用高压水枪 （压力20MPa）、气动铲等专用工具进行。

（3）混凝土叠梁下放

①严格按照试拼装时的标识顺序依次吊装。

②单根叠梁采用4根Φ30.5×15 m的千斤绳吊放，千斤绳长度确定的原则是既要保证有一定的起吊高度，又要保证吊钩位于水面以上一定的高度，混凝土叠梁下放就位后，由潜水员水下摘钩。由于混凝土叠梁与钢叠梁门槽的间隙仅有29 mm，出现卡阻的可能性较大。为保证叠梁顺利安全吊放，要求千斤绳应尽量保证一样长，为方便叠梁调平，采用10 t手动葫芦调整，叠梁调平和对准门槽中心后缓慢下放。

③第一根混凝土叠梁 （底梁）定位准确，保证叠梁上下游面及两端面离门槽表面10 cm距离，并保证叠梁表面基本水平。叠梁上下游面及两端离门槽的距离由潜水员水下控制，叠梁两端的门槽槽底（底坎）由潜水员水下找平，通过铲平表面和使用支垫钢板等方法找平。通过钢楔子、撬棍、机械千斤顶等工具使叠梁正确就位。第二根及以后各根叠梁通过叠梁自身的导向定位装置以第一根叠梁为基准定位后直接落位。

④叠梁与门槽之间的空隙封堵。叠梁与门槽之间通过模板角钢封堵，由于门槽表面凸凹不平，角钢与门槽表面存在空隙。间隙较大时用棉絮或布包棉絮封堵，间隙较小时用布封堵。然后由潜水员将角钢推至闸墩侧面后上紧膨胀螺栓固定角钢。

（4）底部叠梁与堰面之间止浆片安装

叠梁下游侧面与堰面和尚头之间采用刚性止浆片。刚性止浆片事先在叠梁上固定好。叠梁水下落位后，由潜水员松开膨胀螺栓，将刚性止水推向堰面并固定，刚性止水两端及局部间隙用涂上牛油的棉絮封堵。

3.水下混凝土灌注施工

水下混凝土灌注部位包括混凝土叠梁之间、叠梁与门槽之间的空腔及叠梁与堰头和尚头三角区。混凝土由搅拌车运输，采用导管法通过泵车灌注水下混凝土。导管法灌注工艺流程：施工准备→施工平台吊装→安装导管、集料斗→灌注水下混凝土。由于水下混凝土质量在很大程度上由混凝土的黏稠性及流动性所决定，其混凝土配合比应充分满足强度、水下抗分散性、耐久性、填充性、抗渗性、自密实性以及施工和易性等要求。为确保水下混凝土的施工质量，在水下自密实混凝土内掺加了一定数量的絮凝剂。

根据《水下不分散混凝土试验规程》（DL/T 5117—2000）的要求，水下成型试件与空气中成型试件28天抗压强度比需大于70%。水下封堵用的R28150S6混凝土采用表1的配合比。外加剂采用中国石油集团工程技术研究院生产的UWB—Ⅱ水下不分散混凝土絮凝剂，掺量为3.0%。

（1）施工平台吊装

施工平台为焊接钢结构，安装在坝顶叠梁门门槽工作区域，用M900塔机安装、转移、拆除。本施工平台主要用于混凝土导管的定位、固定、提升、下放和混凝土灌注等。

（2）导管下放与定位

根据水下混凝土施工规范要求，结合现场实际情况，导管选用Φ194×6 mm无缝钢管，材料为#20钢。每套导管均由1个伸入节、1个中间节、5个拆卸节、2个过渡节（调整节）组成。每节导管之间采用法兰螺栓连接，法兰螺栓之间加橡胶密封垫。

表1 溢流坝段堵水叠梁门水下混凝土配合比表

单孔导管的安装方法为：在叠梁单个浇筑孔内按先伸入节（长15 m）、中间节（长 15 m）、拆卸节（共 7节，单节长2 m，总长14 m）的顺序将已拼装好的导管逐节用M900塔机下放连接。当一个孔的6根导管（两侧门槽处各一根，叠梁中间位置4根）全部安装完成后，调整导管下口离混凝土表面的位置控制在15～20 cm。混凝土导管内采用皮球密封。

（3）水下自密实混凝土灌注

①混凝土由搅拌车运输至施工现场，由泵车将混凝土泵至导管顶部的集料斗内，通过导管灌注混凝土。

②第一次提管前，管内装有一定量混凝土，以保证第一次提管时有足够的压力和混凝土量将管口迅速覆盖，防止水进入管内。

③单根导管采用2台5t手拉葫芦同时提升，导管每次提管高度按20～30 cm控制，人工使用卷尺测量提升高度。

④当导管提升2 m高度时，取下集料斗，拆除顶部一节导管（2 m高），将集料斗装到本节导管顶部，继续进行水下混凝土浇筑，直到浇筑完成。

⑤在水下混凝土灌注过程中，潜水员配合进行水下漏浆堵漏处理。水下混凝土保持连续灌注，控制灌注速度。当混凝土中断浇筑时，将导管适当下降。

4.顶部叠梁底坎止水埋件安装施工

根据对混凝土叠梁的测量结果，混凝土叠梁表面水平度误差1～2 cm，也无法完全位于门槽的中心位置。为保证顶端混凝土叠梁与钢叠梁门之间可靠止水，专门研究设计了第11根混凝土叠梁顶部止水底坎。

第11根混凝土叠梁顶部底坎结构由模板角钢、模板钢板、螺旋调整装置等组成，通过螺旋调整装置调整顶部角钢位于水平位置上后，固定最后灌注水下PBM混凝土。

表2 PBM聚合物产品性能

表3 963增厚水下环氧涂料性能指标表

（1）第11根混凝土叠梁顶部止水底坎安装施工程序

安装活动止水底坎→混凝土叠梁吊装→底坎角钢调平固定→安装模板→浇筑水下PBM混凝土→涂刷水下环氧963涂料。

（2）主要施工方法

①准备工作。叠梁下放前，在第11根叠梁顶面安装止水底坎，位于底坎下面的区域内的混凝土叠梁表面凿毛处理，对底坎角钢内表面除锈后涂刷环氧黏砂加糙，以利于与PBM混凝土的接合。

②第11根混凝土叠梁止水底坎水下调整及安装底坎模板。使用高精度的长水平尺通过调整底坎角钢上的调整螺旋将角钢调平，通过紧固螺母固定角钢底坎，底坎角钢水平度误差不大于3 mm。

③叠梁止水底坎水下PBM混凝土灌注。PBM聚合物混凝土是以HKPBM-3树脂为黏结剂，将其与砂、石子骨料、水泥混合拌匀固结而成的混凝土。PBM混凝土拌和料在水中不分散，施工时不需导管，不需振捣，为自流平、自密实的水下快速固化材料。PBM聚合物产品性能见表2。

在进行PBM聚合物混凝土拌制时，严格控制各掺和物的掺量和质量。PBM聚合物混凝土采用人工拌制，潜水员配合灌注施工。

④涂刷水下环氧及水下密封胶。在PBM混凝土达到强度以后，对底坎部位使用水下环氧963进行涂刷，达到密封止水的目的。963增厚涂料性能指标见表3。

丹江口大坝溢流坝段堰面加高叠梁封堵后渗水量很小，不影响堰面加高施工。

五、结 语

丹江口大坝溢流坝段堰面加高工程采用的水下预制混凝土叠梁安装封堵技术在国内尚属首例，堰面混凝土加高叠梁封堵技术在本工程中的成功应用，确保了溢流坝段堰面加高施工的顺利完成，并为以后类似工程施工提供了可靠的技术支持和经验借鉴。

[1]自密实混凝土应用技术规程（CECS203:2006）[S].2006.

[2]水下不分散混凝土施工技术规范(Q/SY 1092—2009)[S].2009.

[3]混凝土泵送施工技术规程(JGJ/T 10—2011)[S].2011.

[4]水下不分散混凝土试验规程 （DL/T 5117—2000）[S].2000.