魯班水庫(kù)航拍，畫(huà)面正前方為除險(xiǎn)加固中的主壩。四川日?qǐng)?bào)全媒體記者吳楓攝
通過(guò)料倉(cāng)和垂直導(dǎo)管，向水下輸送混凝土。四川日?qǐng)?bào)全媒體記者 吳楓攝
科考點(diǎn)位
綿陽(yáng)市三臺(tái)縣魯班水庫(kù)
科考任務(wù)
水下30米處的混凝土澆筑環(huán)境探查及施工
“已裝好，可以出水?！?0月25日，隨著水下潛水員給出信號(hào)，一個(gè)裝滿(mǎn)大塊石頭、建渣的鐵皮倉(cāng)緩緩露出水面，岸上工人隨即進(jìn)行卸載。
當(dāng)天，在位于綿陽(yáng)市三臺(tái)縣的魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)名潛水員潛入水底約30米處，同步開(kāi)展水下雜物清理及大壩混凝土澆筑作業(yè)。
“水下作業(yè)的施工技術(shù)難度和制約因素很多?！笔┕挝恢袊?guó)水電基礎(chǔ)局魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程技術(shù)負(fù)責(zé)人黃愛(ài)民說(shuō)。
“70后”水庫(kù)主壩病險(xiǎn)多發(fā)，整治獲國(guó)債支持
魯班水庫(kù)又名魯班湖，修建于20世紀(jì)70年代，是都江堰灌區(qū)內(nèi)一處大型囤蓄水庫(kù)，總庫(kù)容2.94億立方米，設(shè)計(jì)灌面62.69萬(wàn)畝，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼供水、改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)電等綜合利用的大型水利工程。
“經(jīng)過(guò)幾十年運(yùn)行，水庫(kù)陸續(xù)出現(xiàn)了不少病險(xiǎn)。特別是主壩，在近年的一次檢測(cè)中，技術(shù)人員在主壩混凝土面板上共發(fā)現(xiàn)8處修復(fù)后的滲漏點(diǎn)、5處新增滲漏點(diǎn)，另外還有24條明顯裂縫?！秉S愛(ài)民說(shuō)，這些病險(xiǎn)點(diǎn)積少成多，如果處置不當(dāng)將給水庫(kù)運(yùn)行帶來(lái)巨大安全隱患。
如何消除主壩的安全隱患？根據(jù)以往做法，主要是對(duì)滲漏點(diǎn)和裂縫采取灌注砂漿、加裝止水條等傳統(tǒng)方式處理。
“我們后來(lái)發(fā)現(xiàn)，以往的處理措施隨著時(shí)間的推移，也出現(xiàn)了混凝土坍塌、止水條脫落等問(wèn)題。”四川省都江堰水利發(fā)展中心魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)管理辦公室工作人員李強(qiáng)伍表示，這些都是針對(duì)病險(xiǎn)較少時(shí)的臨時(shí)性措施，而當(dāng)病險(xiǎn)點(diǎn)較多時(shí)，再采取小修小補(bǔ)的方式就不合適。
大規(guī)模整治勢(shì)在必行。2023年12月，四川省水利廳核準(zhǔn)魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告，在四川省都江堰水利發(fā)展中心積極爭(zhēng)取下，魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程今年被納入國(guó)債支持項(xiàng)目，獲得國(guó)債資金1.64億元，魯班水庫(kù)迎來(lái)了一次全面體檢整修和設(shè)施升級(jí)。
李強(qiáng)伍介紹，魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)內(nèi)容包括對(duì)主壩、副壩、放水隧洞等進(jìn)行整治以及原址拆除重建管理房、建設(shè)智慧水利系統(tǒng)等。其中，主壩的主要整治內(nèi)容是在迎水坡面增設(shè)防滲面板，即在原混凝土面板的上面再加蓋一層鋼筋混凝土防滲面板。
“增設(shè)新的防滲面板，相當(dāng)于給主壩再加一道防護(hù)屏障，是保障主壩安全的‘雙保險(xiǎn)’措施?！秉S愛(ài)民說(shuō)。
水下混凝土澆筑施工限制多，挑戰(zhàn)重重
“注意下潛深度，潛水員一定要按規(guī)定時(shí)間上浮?！眲?qiáng)是魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的潛水監(jiān)督，他主要負(fù)責(zé)潛水員的安排調(diào)度工作。
劉強(qiáng)之所以緊盯下潛深度，是因?yàn)楦鶕?jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，下潛深度跟潛水員水下作業(yè)時(shí)間有著緊密關(guān)系?！耙话銇?lái)說(shuō)，下潛深度越深，水下作業(yè)的時(shí)長(zhǎng)越短?！眲?qiáng)介紹，隨著下潛深度的增加，水壓也會(huì)增加，這對(duì)潛水員肺部和心臟產(chǎn)生較大的壓力。
以水下30米下潛深度為例，潛水員水下作業(yè)時(shí)間達(dá)到60分鐘后需上潛的，要在水下12米、9米、6米和3米處分別停留一段時(shí)間，減壓總時(shí)長(zhǎng)要達(dá)到58分鐘才能浮出水面；且一天內(nèi)只能進(jìn)行一次潛水作業(yè)。
“因?yàn)槿梭w肺部在深水中容易被擠壓，潛水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致肺部受損，必須嚴(yán)格控制水下工作時(shí)間，確保潛水員人身安全和水下作業(yè)質(zhì)量?！秉S愛(ài)民表示，由于潛水員每天水下作業(yè)時(shí)間有限，為確保工程建設(shè)進(jìn)度不受影響，項(xiàng)目組建了一個(gè)40名潛水員的龐大水下工作團(tuán)隊(duì)。
除了作業(yè)時(shí)間的限制，深水環(huán)境的特殊性與復(fù)雜性，也讓施工困難重重。
“魯班水庫(kù)這類(lèi)水利工程的水下作業(yè)，一點(diǎn)也不簡(jiǎn)單！”劉強(qiáng)是一名有著20多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的潛水員，經(jīng)常在深海和大江大河從事潛水工作的他，談及魯班水庫(kù)深水區(qū)潛水作業(yè)時(shí)說(shuō)。
首先是水下能見(jiàn)度。劉強(qiáng)介紹，清澈海域水下能見(jiàn)度可以高達(dá)幾十米，一眼望去周邊環(huán)境一目了然；而水庫(kù)的一些深水區(qū)域能見(jiàn)度有時(shí)僅有二三十厘米，幾乎靠手摸來(lái)了解作業(yè)環(huán)境。
此外，與陸地工程相比，水下施工還有捉摸不定的水流，以及難以研判的水下地形。這些不確定因素交織在一起，為施工帶來(lái)了很大難度。
黃愛(ài)民介紹，在魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，施工團(tuán)隊(duì)要在最深的40米級(jí)的深水區(qū)域進(jìn)行大體量水下鋼筋混凝土施工和更換金屬結(jié)構(gòu)，在已建成水庫(kù)中開(kāi)展此類(lèi)修復(fù)十分罕見(jiàn)，幾乎無(wú)先例可循。
新材料＋新技法，全面保障施工質(zhì)量及安全
魯班水庫(kù)主壩防滲面板最長(zhǎng)處為51米，當(dāng)年在修建時(shí)，防滲面板材料采用的是傳統(tǒng)混凝土。
此次整修，盡管水庫(kù)通過(guò)今年的春灌把庫(kù)水位進(jìn)行了大幅度下降，但仍有三四十米的防滲面板處于水面以下。
“傳統(tǒng)混凝土遇水會(huì)分散、離析，所以進(jìn)行水下施工時(shí)，一般需修圍堰把水排干再進(jìn)行施工，工期長(zhǎng)、造價(jià)高。”黃愛(ài)民表示，魯班水庫(kù)目前蓄水量仍有1億多立方米，這已是在綜合施工安全要求和灌區(qū)用水需求后確定的最優(yōu)方案，如果把水庫(kù)放空進(jìn)行施工，顯然不太可能。
對(duì)此，魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程水下施工選取了一種新型建筑材料——水下不分散混凝土。
據(jù)了解，水下不分散混凝土是在普通混凝土配合比的基礎(chǔ)上摻加抗分散劑配置而成的。這種抗分散劑具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠顯著提高新拌混凝土顆粒間的黏聚力。
黃愛(ài)民表示，與普通混凝土相比，水下不分散混凝土具有更為優(yōu)良的水下抗分散性、自流平性和自密實(shí)性，提高了水下混凝土的強(qiáng)度和保證了水下混凝土的工程質(zhì)量，同時(shí)縮短了工期和降低了工程成本。
“新材料也要搭配新技法，才能讓水下混凝土施工鍛造出結(jié)實(shí)的‘筋骨’?！敝袊?guó)水電基礎(chǔ)局魯班水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程項(xiàng)目經(jīng)理黎江濤表示，水下混凝土澆筑要有一套標(biāo)準(zhǔn)的流程技法。
在水下澆筑過(guò)程中，每一個(gè)細(xì)節(jié)都影響著工程的最終質(zhì)量。黎江濤介紹，在水下部分的混凝土面板澆筑過(guò)程中，施工團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用“垂直導(dǎo)管法”。即導(dǎo)管上方連接著一個(gè)料倉(cāng)，下方將導(dǎo)管插入已澆筑的混凝土中，盡量避免混凝土澆筑時(shí)受到壓力水直接沖蝕，保證混凝土的質(zhì)量。
“水下不分散混凝土在澆筑過(guò)程中盡量不要出現(xiàn)停頓，需連續(xù)澆灌；停頓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響澆筑質(zhì)量?！崩杞瓭硎荆跐仓^(guò)程中潛水員要輔助檢查混凝土澆筑質(zhì)量。
此外，針對(duì)水下施工突發(fā)狀況，施工方也制定了一系列應(yīng)急處置預(yù)案。例如，施工方在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了潛水減壓艙，一旦潛水員遇到深水快速上潛等緊急情況，將被迅速轉(zhuǎn)移至潛水減壓艙內(nèi)進(jìn)行減壓，降低罹患減壓病的風(fēng)險(xiǎn)，確保施工安全。
