鲁班水库航拍，画面正前方为除险加固中的主坝。四川日报全媒体记者吴枫摄
通过料仓和垂直导管，向水下输送混凝土。四川日报全媒体记者 吴枫摄
科考点位
绵阳市三台县鲁班水库
科考任务
水下30米处的混凝土浇筑环境探查及施工
“已装好，可以出水。”10月25日，随着水下潜水员给出信号，一个装满大块石头、建渣的铁皮仓缓缓露出水面，岸上工人随即进行卸载。
当天，在位于绵阳市三台县的鲁班水库除险加固施工现场，数名潜水员潜入水底约30米处，同步开展水下杂物清理及大坝混凝土浇筑作业。
“水下作业的施工技术难度和制约因素很多。”施工单位中国水电基础局鲁班水库除险加固工程技术负责人黄爱民说。
“70后”水库主坝病险多发，整治获国债支持
鲁班水库又名鲁班湖，修建于20世纪70年代，是都江堰灌区内一处大型囤蓄水库，总库容2.94亿立方米，设计灌面62.69万亩，是一座以农业灌溉为主，兼供水、改善生态环境、发电等综合利用的大型水利工程。
“经过几十年运行，水库陆续出现了不少病险。特别是主坝，在近年的一次检测中，技术人员在主坝混凝土面板上共发现8处修复后的渗漏点、5处新增渗漏点，另外还有24条明显裂缝。”黄爱民说，这些病险点积少成多，如果处置不当将给水库运行带来巨大安全隐患。
如何消除主坝的安全隐患？根据以往做法，主要是对渗漏点和裂缝采取灌注砂浆、加装止水条等传统方式处理。
“我们后来发现，以往的处理措施随着时间的推移，也出现了混凝土坍塌、止水条脱落等问题。”四川省都江堰水利发展中心鲁班水库除险加固工程建设现场管理办公室工作人员李强伍表示，这些都是针对病险较少时的临时性措施，而当病险点较多时，再采取小修小补的方式就不合适。
大规模整治势在必行。2023年12月，四川省水利厅核准鲁班水库除险加固工程初步设计报告，在四川省都江堰水利发展中心积极争取下，鲁班水库除险加固工程今年被纳入国债支持项目，获得国债资金1.64亿元，鲁班水库迎来了一次全面体检整修和设施升级。
李强伍介绍，鲁班水库除险加固工程建设内容包括对主坝、副坝、放水隧洞等进行整治以及原址拆除重建管理房、建设智慧水利系统等。其中，主坝的主要整治内容是在迎水坡面增设防渗面板，即在原混凝土面板的上面再加盖一层钢筋混凝土防渗面板。
“增设新的防渗面板，相当于给主坝再加一道防护屏障，是保障主坝安全的‘双保险’措施。”黄爱民说。
水下混凝土浇筑施工限制多，挑战重重
“注意下潜深度，潜水员一定要按规定时间上浮。”刘强是鲁班水库除险加固工程建设现场的潜水监督，他主要负责潜水员的安排调度工作。
刘强之所以紧盯下潜深度，是因为根据国家相关规定，下潜深度跟潜水员水下作业时间有着紧密关系。“一般来说，下潜深度越深，水下作业的时长越短。”刘强介绍，随着下潜深度的增加，水压也会增加，这对潜水员肺部和心脏产生较大的压力。
以水下30米下潜深度为例，潜水员水下作业时间达到60分钟后需上潜的，要在水下12米、9米、6米和3米处分别停留一段时间，减压总时长要达到58分钟才能浮出水面；且一天内只能进行一次潜水作业。
“因为人体肺部在深水中容易被挤压，潜水时间过长会导致肺部受损，必须严格控制水下工作时间，确保潜水员人身安全和水下作业质量。”黄爱民表示，由于潜水员每天水下作业时间有限，为确保工程建设进度不受影响，项目组建了一个40名潜水员的庞大水下工作团队。
除了作业时间的限制，深水环境的特殊性与复杂性，也让施工困难重重。
“鲁班水库这类水利工程的水下作业，一点也不简单！”刘强是一名有着20多年从业经验的潜水员，经常在深海和大江大河从事潜水工作的他，谈及鲁班水库深水区潜水作业时说。
首先是水下能见度。刘强介绍，清澈海域水下能见度可以高达几十米，一眼望去周边环境一目了然；而水库的一些深水区域能见度有时仅有二三十厘米，几乎靠手摸来了解作业环境。
此外，与陆地工程相比，水下施工还有捉摸不定的水流，以及难以研判的水下地形。这些不确定因素交织在一起，为施工带来了很大难度。
黄爱民介绍，在鲁班水库除险加固工程中，施工团队要在最深的40米级的深水区域进行大体量水下钢筋混凝土施工和更换金属结构，在已建成水库中开展此类修复十分罕见，几乎无先例可循。
新材料＋新技法，全面保障施工质量及安全
鲁班水库主坝防渗面板最长处为51米，当年在修建时，防渗面板材料采用的是传统混凝土。
此次整修，尽管水库通过今年的春灌把库水位进行了大幅度下降，但仍有三四十米的防渗面板处于水面以下。
“传统混凝土遇水会分散、离析，所以进行水下施工时，一般需修围堰把水排干再进行施工，工期长、造价高。”黄爱民表示，鲁班水库目前蓄水量仍有1亿多立方米，这已是在综合施工安全要求和灌区用水需求后确定的最优方案，如果把水库放空进行施工，显然不太可能。
对此，鲁班水库除险加固工程水下施工选取了一种新型建筑材料——水下不分散混凝土。
据了解，水下不分散混凝土是在普通混凝土配合比的基础上掺加抗分散剂配置而成的。这种抗分散剂具有较强的吸附能力，能够显著提高新拌混凝土颗粒间的黏聚力。
黄爱民表示，与普通混凝土相比，水下不分散混凝土具有更为优良的水下抗分散性、自流平性和自密实性，提高了水下混凝土的强度和保证了水下混凝土的工程质量，同时缩短了工期和降低了工程成本。
“新材料也要搭配新技法，才能让水下混凝土施工锻造出结实的‘筋骨’。”中国水电基础局鲁班水库除险加固工程项目经理黎江涛表示，水下混凝土浇筑要有一套标准的流程技法。
在水下浇筑过程中，每一个细节都影响着工程的最终质量。黎江涛介绍，在水下部分的混凝土面板浇筑过程中，施工团队创新采用“垂直导管法”。即导管上方连接着一个料仓，下方将导管插入已浇筑的混凝土中，尽量避免混凝土浇筑时受到压力水直接冲蚀，保证混凝土的质量。
“水下不分散混凝土在浇筑过程中尽量不要出现停顿，需连续浇灌；停顿时间过长，会严重影响浇筑质量。”黎江涛表示，在浇筑过程中潜水员要辅助检查混凝土浇筑质量。
此外，针对水下施工突发状况，施工方也制定了一系列应急处置预案。例如，施工方在施工现场设置了潜水减压舱，一旦潜水员遇到深水快速上潜等紧急情况，将被迅速转移至潜水减压舱内进行减压，降低罹患减压病的风险，确保施工安全。
