于长征，王鹤，蔡光哲，刘海付
（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）
［摘要］文中对抚顺大伙房水库取水塔维修施工方案选择与设计过程作了比较详细的介绍，两方案优缺点比较如下：封堵气囊施工方案的优点是程投资少、方案简单、快捷，施工工期短，缺点是施工时段受限，且必须在规定时段内完成。静水间竖井加高施工方案的优点是施工时段不受限制，施工方案传统，保证率较高，但该方案投资高、施工难度大、施工复杂、繁琐、施工工期相对较长。经综合分析后，设计单位推荐的施工方案为封堵气囊施工方案。
［关键词］大伙房水库；取水塔；维修施工方案
抚顺市大伙房水库取水塔位于大伙房水库发电及泄洪隧洞南面上游350 m处，主要建筑物有取水塔、工作桥及输水洞。工程始建于1958年，钢筋混凝土结构，设计取水量为12 m3/s，是该市唯一的饮用水水源取水口，供水对象人口超过300万人。根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》和SL285-2003《水利水电进水口设计规范》规定，水库工程等别为I等，主要建筑物取水塔的级别为1级。
取水塔竖井平台顶高程为137 m，取水塔基础到塔顶总高度约为42 m。为适应不同季节水位及水质的变化，采用四层进水，每层一个进水口，进水口高度3 m；塔内控制室长度为28 m，宽度4 m，高度4 m，控制室地面高程103.50 m。控制室共设有控制阀4台，直径1.4 m，分别控制不同高程的进水口。
取水塔经过多年运行后，塔身和控制闸阀均出现问题，抚顺水务局组织专家组进行了鉴定，专家检查组出具的鉴定报告主要结论如下：
2.1 结构部分
1）混凝土出现裂缝，裂缝表面有线状渗漏并有白色物质析出，混凝土局部存在表面轻度剥蚀及粗骨料外露情况。
2）控制阀电机支座混凝土普遍存在顶部端角混凝土破损、破碎及脱落情况。
3）竖井内交通台阶为钢筋混凝土结构，台阶底面表层混凝土普遍存在顺筋破坏、脱落、钢筋外露并锈蚀、起皮，一层台阶下表面表层混凝土破坏尤为严重；台阶侧面立柱表层混凝土也存在顺筋破坏、脱落现象。
2.2 金属结构部分
1）圆形电动闸门由于多年运行，阀体、阀座等均磨蚀严重，出现漏水等现象，急需检修或更换。
2）水库水通过平压管直通塔内，作为过水通道，已有50年未进行检修，截止维修前，1号平压管有2处铠装连接处渗水，管体连接处下部发生锈蚀，构成较大的安全隐患，一旦磕、碰、撞到平压管导致其损坏，水库水将通过平压管直通塔内，后果严重。
受资金限制，建设单位拟分两阶段对取水塔进行维修，该阶段维修任务是对进水塔内圆形电动闸阀进行检查，并视闸阀老旧和损坏程度，或进行维修，或进行更换，其它方面维修在下阶段进行。
工程施工的难点在于取水塔位于水库中，不可能因维修进水塔而放空水库，而进水塔上封闭进水管与出水管的检修闸门已经失效，因此，如何封闭进水管和出水管，在闸阀间形成干地施工条件是确保维修工程取得成功的关键，也就是说采用一个简单、省钱、对正常供水影响小的施工方案才是这次维修工程的关键。
4.1 施工条件
取水塔位于水库中，距岸边约30 m，与库岸用交通桥联系。水库正常高水位为137 m，每年春季为水库运行水位较低的时段。施工场地、风、水、电以及交通等条件均比较优越。
4.2 施工方案比选
针对维修主体对象和各种施工条件分析后，拟定两种施工方案进行技术经济比较。
4.2.1 静水间竖井施工方案
该方案在取水塔115 m平台上修建竖井。拟建竖井底部坐落在静水间上部，建基高程为115.00 m，竖井顶部平台高程137.50 m，竖井内径规格为10.20 m×5.30 m，壁厚2.0 m，竖井内设置闸门槽，与取水塔下游段静水间原有闸门槽对接，竖井顶部平台设启闭机室，需制作一个临时检修闸门，然后用启闭机来启闭检修闸门，阻断静水间和其后进水管之间的通道，使位于取水塔中部的闸阀间形成干地施工条件，从而能对闸阀及其他水工建筑物进行维修、检查、更换等施工。
竖井施工时，需进行水下混凝土浇筑，竖井混凝土浇筑完毕后，抽干井内积水，拆除井内静水间上部混凝土结构，然后进行连接段门槽施工，使竖井内闸门槽和静水间原有闸门槽对接。
4.2.2 封堵气囊施工方案
封堵气囊又叫堵水气囊，用优质橡胶与纤维加强层硫化后制成。封堵气囊堵水的工作原理是利用优质橡胶做成的管道封堵气囊通过充气方法使其膨胀，当堵水气囊内的气体压力达到规定要求时，堵水气囊填满整个管道断面，利用管道封堵气囊壁与管道产生的摩擦力堵住漏水，从而达到目标管段内无渗水的目的。
通过与当地水务部门沟通，了解到每年4月至6月份,大伙房水库运行水位较低，水库管理单位还可根据该时段水库水位，进一步降低静水间内水位至105.8 m。根据这一有利因素，经网上检索、查阅资料及和厂家联系沟通后，设计单位根据该工程建筑物的结构特点，拟定了方案二——封堵气囊施工方案，该方案简述如下：
取水塔进水口管底高程为103.80 m，直径1 400 mm，出水口管底高程也为103.80 m，直径1 400 mm，进水管和出水管中部为闸阀控制室，出水管末端与静水间连接。控制室地面高程107.20 m，顶高程111.20 m，宽4.0 m，长28 m，安装4台闸阀，闸阀规格为DN1400 mm，操作人员可以通过闸阀控制水流。
根据静水间和闸阀控制室之间的最高水位差，向专业制造厂家订制一个封堵气囊，气囊直径1 420 mm。
维修施工开始前，需要水库运行单位降低静水间水位至105.80 m，施工人员将封堵气囊放置在静水间通往闸阀的管道上，通过充气使其膨胀，当封堵气囊内气体压力达到设计规定要求时，封堵气囊填满整个管道断面，起到封闭作用。
根据水位条件，封堵气囊挡水水头为2 m，承受的静水水平推力为20 kN。充气后的封堵气囊为圆柱形，长0.8 m，充气压力0.03 MPa，环向压力约为105 kN，橡胶与混凝土摩擦系数0.3，可产生31.5 kN的摩擦力，可以抵御封堵气囊挡水后承受的静水水平推力。
上述措施完成后，再用扬程满足要求的小型离心泵排干闸阀基坑存水，形成干地，就可进行闸阀更换以及浇筑二期混凝土施工。当混凝土具备一定强度后，将封堵气囊放空后从专门阀道抽出，即完成闸阀更换施工。
两方案优缺点比较如下：
封堵气囊施工方案的优点是施工方案工程投资少、方案简单、快捷，施工工期短，缺点是施工时段受限，且必须在规定时段内完成。
静水间竖井加高施工方案的优点是施工时段不受限制，施工方案传统，保证率较高，但该方案投资高、施工难度大、施工复杂、繁琐、施工工期相对较长。
经综合分析后，设计单位推荐的施工方案为封堵气囊施工方案。由于施工方案新颖、简单、投资小、便于实施、且对城市供水影响较小，因此在建设单位组织的专家审查会上顺利通过审查。
封堵气囊能满足在各种工作条件下的使用，且操作简单，具有良好的耐老化性能，使用寿命长。封堵气囊特别适合对排水管道进行闭水试验、闭气试验、漏点查找、管道维修临时堵水等维护测试工作。
以往封堵气囊多用在城市给排水管路的维修和维护工程，在水利工程上应用并不多见，这次设计人员在取水塔维护工程上采用封堵气囊，为今后类似或相近的工程提供了一种新的设计思路，具有很好的推广价值和示范效果。
［中图分类号］TV671
［文献标识码］B
［文章编号］1002—0624（2017）08—0037—02
［收稿日期] 2017-04-21
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