水口坝下工程安全生产主要难点及管控对策_徐智伟.pdf

收稿日期:2022 09 27水口坝下工程安全生产主要难点及管控对策徐智伟，吴建彬(中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州350003)摘要:该文针对水口坝下工程施工过程存在的施工导流、安全度汛、交通运输干扰、危险性较大作业等问题，从优化施工组织管理、提供技术支持、合理配置资源和协调施工等方面提出安全管控主要技术和管理对策，可供类似工程参考。关键词:施工导流;安全度汛;交通干扰;爆破作业;高空作业;安全技术措施中图分类号:TV512文献标识码:B文章编号:1002 3011(2023)01 0054 031工程概况福建闽江水口水电站枢纽坝下水位治理与通航改善工程(简称水口坝下工程)位于闽清县境内的闽江干流下游，上距水口水电站约 9.0 km，下距闽清县城约 5.0 km。工程开发任务为抬高水口水电站下游水位，保证基荷流量(308 m3/s)下满足通航要求，改善通航条件;满足水口水电站水轮机吸出高度达到原设计要求，保证机组正常稳定运行。工程主要建筑物包括大坝泄洪和通航设施等，主体工程从左至右依次为左岸溢流坝段(长 340m)、船闸段(长 86 m)和右岸挡水坝段(长 52.5m)。主要工程量如下:土石方开挖约 201 万 m3，土石方填筑约80 万 m3，混凝土浇筑84.5 万 m3，钢筋制安 1.5 万 t，金属结构 2 593 t，灌浆4 834 t 等。工程为三等工程，系福建省重点建设项目，开工日期为 2017 年 7 月 30 日，主体工程完工日期为2022 年 5 月 31 日，总工期 1 767 天。2工程安全生产主要难点(1)施工导流及安全度汛难度大。工程采用左右岸河道分期导流，右岸基坑作为一期先施工，保留左岸河道，同时安排疏浚，右岸基坑施工时继续通航。能否顺利截流闭气、围堰防冲、按期转流和安全度汛是决定工程工期保证的关键，也是影响安全生产的重要因素。(2)交通运输干扰大，安全风险高。工程坝区左岸紧邻铁路线，左坝头前期交通运输需经过坝区上游左岸乡村小道，狭窄弯曲，路宽多约 2 m，路边遍布民宅，通行视野短窄。右岸砂石加工与拌和系统位于山沟内，砂石、水泥、粉煤灰和混凝土等物料采用汽车运输，需横穿 316 国道一处急转弯路段;采石场位于下游 12 km 处的建兴村，同时上路的运输汽车多达 50 辆，占用仅有双车道的 316 国道频次高;工程前期汽车运输重车禁止通过闽清城关溪口大桥，需要绕行穿越闽清城关城区约3 km 长的街道。如何克服交通运输干扰，确保施工所需物料及时运输到位是安全生产管理的一个难点。(3)工程有效施工期短，施工强度高且分布不均。受汛期影响，工程有效施工期短。工程施工涉及爆破作业、高大承重支架作业、高空作业、立体交叉作业、大件重物吊装作业、围堰拆除水上水下作业等，受工期影响，资源配置要求高，协调管理难度大。如何有效控制施工强度，保证安全生产工作节奏，是安全生产管理的另一个难点。3工程安全生产主要技术和管理对策3.1做好施工导流和安全度汛(1)做好围堰设计。一期基坑上下游横向围堰为过水土石围堰，纵向主围堰为碾压混凝土围堰，由设计单位负责设计。为修筑纵向碾压混凝土主围堰，需延长上下游横向围堰，修筑纵向土石子围堰。纵向土石子围堰和上下游横向围堰延长段由施工单位负责设计，经群策群力，认真分析计算，设计任务顺利完成。(2)降低进占施工强度。工程截流时河床深，围堰进占时平台高程高，围堰又长又宽，工程量大，一次性进占填筑施工强度约在 10 000 m3/d 以上。452023 年第 1 期水 利 科 技截流进占渣石料主要来自下游 12 km 远的建兴村，坝址区备料场地小，建兴村料场渣石料运输强度高。该路段通行条件差、安全风险大。为保证围堰现场填筑作业顺利进行，在北溪沿江备料场、围堰右岸堰头备料场提前备料;提前一年进占横向围堰到约一半河宽的位置，设置大块石护脚、四面体护脚、钢筋石笼护脚，采用合金钢丝绳串联、丁坝裹头浇筑高流态混凝土、横向围堰浇筑钢筋混凝土护面等措施度汛防冲;第二年扒开横向围堰丁坝裹头，继续进占并填筑纵向围堰，将围堰形成整体，进占填筑施工强度降低至约 7 000 m3/d，降低进占难度和交通安全风险。(3)提高围堰汛期抗冲能力。右岸一期基坑进占河道宽度约占河道总宽度的 70%，闽江流量大，每年汛期最大洪峰流量一般可达 20 000 m3/s，流速最大可达 6 m/s 以上，一般土石围堰无法具备如此高的抗冲能力。围堰丁坝先进占河道，需在汛期抗冲。上下游横向围堰延长段和纵向土石子围堰需在较高河水位时开始填筑，也需具备一定的抗冲能力。围堰采用爆破块体碴石填筑、钢筋石笼护脚，丁坝端头段和纵向土石子围堰过流面护脚钢筋石笼采用合金钢丝绳串成整体，丁坝端头段汛期采用高坍落度混凝土灌注护脚并盖面。通过采用以上措施提高围堰抗冲能力，顺利度汛。(4)选取合适的截流时机。密切关注中长期天气预报和水情测报资料，紧密依托工程业主并联系上游水口水电站做好截流时的水情调度，降低围堰截流进占难度。(5)降低吊装难度。为降低围堰过流面护脚钢筋石笼的吊装难度和水下施工难度，采用主副吊钩辅助配合、可自脱钩的吊装装置，降低吊装难度和吊装辅助作业人员安全风险。(6)更改防渗方案。针对围堰主要采用爆破块体碴石填筑情况，将围堰防渗体由原设计的高压旋喷防渗墙改为塑性混凝土防渗墙，施工严格掌控，确保塑性混凝土防渗墙整体性，确保塑性混凝土防渗墙生根到强风化岩石基础。围堰投用后，基坑闭气效果良好，坑内漏水少，降低了基坑防洪度汛工作难度。(7)合理布置基坑工程施工组织。一是抓紧施工工期，争取有利的度汛局面;二是认真布置基坑内门机度汛加固方案。基坑投入生产后，虽经历几次较大洪水，门机等主要设备设施因相关应急方案相对可行及时，未发生较大损失。3.2克服交通运输干扰(1)左岸交通运输问题解决方案。工程坝区左岸紧邻铁路线，左坝头前期交通运输需通行村民集居的乡村小道，安全风险极大。经与业主协调，全力优化抢建在左岸河道打桩布设的钢筋混凝土交通栈桥。通过布设钢栈桥平台、架设自带缓冲设施的混凝土溜槽，为钢筋混凝土交通栈桥尽早施工投用创造了条件，降低了通行村民集居的乡村小道的交通安全风险。(2)右岸交通运输问题解决方案。右岸砂石加工与拌和系统所需材料采用汽车运输，汽车需横穿316 国道急转弯路段，安全风险高。经研究，截弯取直横穿 316 国道急转弯路段施工便道，拓宽施工便道路面，在横穿路口设立凸透镜，在相关路口段设立夜间照明设施，改善横穿路段通视条件;在横穿路段施工便道设立减速带、警示牌和夜间警示灯;争取交通管制部门同意在 316 国道设立相关警示设施和减速设施。(3)下游交通运输问题解决方案。从降低围堰备料运输强度和运输风险两方面入手解决下游交通运输问题。为降低围堰备料运输强度，会同业主寻求当地政府部门协调，在坝区上游安仁溪河边公路旁水口水电站建设时期弃渣备料场开采，解决部分碴石备料;围堰备料时间从 6 月提前到 4 月，拉长运输总工期。为降低围堰备料运输风险，经当地政府部门协调，许可部分回程空车绕行靠近 316 国道、限高限重的边缘道路，以错开通行，降低交通堵塞风险，并尽量安排夜间运输;在二期上下游围堰间填筑一条便道，车辆通过该便道从上游围堰驶往建兴料场，以减少 316 国道车辆拥堵;围堰备料和填筑期间，在建兴料场与 316 国道路口、猴山路口、上下游围堰路口和各个村道路口安排专门的交通指挥人员，穿戴反光背心、袖标，配发口哨、指挥小旗、夜光棒(夜间指挥用)等，指挥车辆通行。3.3管控危险性较大作业(1)做好爆破作业安全管理。项目部爆破现场专项工作组由公司爆破技术人员、爆破员、监炮员和仓管员专职担任。建兴村等处采石场邻近村镇民居或紧邻项目部自建石料加工系统，通过认真规划55水 利 科 技2023 年第 1 期设计，严格控制不同区块的开挖方式和爆破钻爆参数，精心组织爆破施工，安全顺利完成时间长达 5年的的相关爆破作业。坝区左岸紧邻铁路线，严格按照相关爆破工作规定组织爆破方案设计，并报送铁路部门审批，施工中严格监管，安全顺利完成相关铁路运行窗口期的爆破。(2)优选高大承重支架方案。船闸工程孔洞结构多，悬挑结构多、挑距远、承重大，板梁结构厚重，通过多次优选扣件式脚手架方案、盘扣式脚手架方案和四管柱方案等，最终选用扣件式脚手架方案，满足合规要求。(3)协调高空作业和立体交叉作业。采用船闸充放水流道和拦水坝溢流面滑模施工方案，降低了立体交叉作业和高空作业风险。船闸闸墙结构高处作业通行采用标准化梯笼设施，大大降低了高处攀爬的风险。(4)优化设计大件重物吊装作业。横跨一期船闸结构和预留二期船闸位置的钢筋混凝土门机轨道梁最重件高达 114 t、预应力钢筋混凝土电缆沟桥重达 80 t，两者跨度均约 25 m，跨度大、结构厚重，受场地条件限制，难以采用普通汽车起重设备、门机和架桥机起吊，原则上只能就地架立满堂架现浇，工期长，支架高、宽、承重大，安全风险高。经过优化，将钢筋混凝土门机轨道梁改为钢结构门机轨道梁，自重降低到 52.5 t，将预应力钢筋混凝土电缆沟桥改为钢结构电缆沟桥，自重降低到约 24.6 t，在闸室进口底高程填筑平台，布置 500 t 汽车吊机，安全高效完成吊装任务。(5)做好水上水下作业安全管理。右岸一期基坑施工时，左岸河道经疏浚后继续通航，临水作业和水上作业涉及围堰抗冲护脚设施和通航指示灯维护等工作。左岸二期基坑过洪后，残留外露的部分混凝土防渗结构采用静态膨胀剂预先胀裂，再人工挖除;河中残留体采用静态膨胀剂预先胀裂，再采用专项打桩船上的冲击锤破除。专项打桩船采用 4边液压支腿撑立在河道中固定。严格要求临水作业和水上作业人员穿好救生衣，拴好安全绳，防止坠河溺水或渣石坍塌伤害。4结语根据水口坝下工程的特点和安全工作难点，重点从施工组织管理、施工技术支持、资源配置和施工协调等方面采取相应措施，在全力保证工程施工顺利进行的同时实现安全生产风险可控，安全管控措施可供类似工程参考。第一作者简介:徐智伟(1973 )，男，福建莆田人，工程师，从事水利工程和市政工程施工工作。(上接第 53 页)泄洪难以及时拆除，将严重影响上游城区防洪安全。综上，考虑枢纽工程上游为城市主城区，施工期上游防洪安全至关重要，同时考虑工期要求紧，最终推荐采用橡胶坝挡水导流方案。5结语橡胶坝造价低，结构简单，施工期短，在河床式枢纽工程中作为河道泄水建筑物得到广泛应用。多个工程经验表明，橡胶坝对大流量、多泥沙河流适应性较差，主要表现为坝袋磨损严重、维修难度大、下游消能防冲设施易损坏等。对于大流量河床式枢纽工程，需重点关注下游消能防冲设施安全，建议以满足防冲要求为主。2018 年 8 月，塔底水利枢纽工程橡胶坝改造为直拉式平板钢闸门泄洪闸工程开始施工，2019 年 5月提前完工恢复蓄水。至 2022 年，改造工程已安全运行超过 3 年，经过多次大洪水考验，运行状况良好，证明改造方案是成功的，可供类似河床式枢纽工程参考。参考文献 1 橡胶坝工程技术规范(GB/T 50979 2014)S.北京:中国计划出版社，2014.2 张永进，戴顺光.河床式水电站中橡胶坝的设计应用技术 J.小水电，2011(3):42 46.3 楼加仙.浙江衢州塔底水利枢纽橡胶坝工程设计创新 J.水利建设与管理，2007，27(6):17 21.4 史斌，包中进.塔底水利枢纽对河道行洪影响研究 C/水动力学研究与进展编委会，中国力学学会，中国造船工程学会，等.第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集.上海:水动力学研究与进展杂志社，2003:658 662.第一作者简介:杨伟俊(1980 )，男，安徽桐城人，高级工程师，从事水利工程设计工作。652023 年第 1 期水 利 科 技