陰華江

摘要：文章重點(diǎn)對(duì)水電站導(dǎo)流洞閘門(mén)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、下閘封堵及回收等作了一些簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：水電站、導(dǎo)流閘門(mén)設(shè)計(jì)

一、工程簡(jiǎn)況

水電站樞紐壩前正常蓄水位2189.00 m，校核洪水位2190.62 m。庫(kù)容603萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)引用流量52 m3/s。電站裝機(jī)3臺(tái)，按兩大一小布置，總裝機(jī)容量21 MW，年平均發(fā)電量8 470萬(wàn)kW·h。裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)4 033 h。工程主要由大壩樞紐、引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房組成。樞紐為閘壩結(jié)合型式，最大壩高50 m。樞紐自左至右依次布置：左岸混凝土重力壩段、雙孔泄沖閘段、單孔沖砂閘段和右岸混凝土重力壩段。

二、 閘門(mén)運(yùn)行工況及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

雙孔泄沖閘布置于樞紐中部偏右。進(jìn)口設(shè)置1道平面事故檢修門(mén)槽，出口設(shè)置1道弧形工作門(mén)槽，工作閘門(mén)按2孔2扇配置，事故檢修閘門(mén)2孔共用l扇閘門(mén)。事故檢修閘門(mén)的作用是當(dāng)工作弧門(mén)檢修或發(fā)生事故時(shí)，由事故閘門(mén)擋水，正常情況下，靜水啟閉，工作門(mén)事故情況下，要求可動(dòng)水閉門(mén)。事故檢修閘孔口尺寸為7 m×8 m（寬×高）。閘底板高程2168.00 m，設(shè)計(jì)水頭為21 m。使用壩頂公用門(mén)機(jī)借液壓自動(dòng)抓粱進(jìn)行啟閉操作。

導(dǎo)流建筑物布置于河左岸山體內(nèi)，由進(jìn)水口、洞身段、封堵閘門(mén)井室段、洞身段、出口明渠、明渠消能段組成，導(dǎo)流洞為圓形洞型，直徑6.6 m，全長(zhǎng)366 m，封堵閘門(mén)井設(shè)于進(jìn)口后73.616 m處。井口平臺(tái)高程2179.10 m，比施工道路地面高出約3m，閘底板高程2155.30 m，井深23.8 m。為與泄沖事故檢修閘統(tǒng)一孔口尺寸，水工結(jié)構(gòu)在閘室前后設(shè)置漸變段。使其孔口尺寸過(guò)渡為7 m×8 m（寬×高）。封堵閘門(mén)的作用是在電站樞紐建設(shè)后期。下閘截?cái)鄬?dǎo)流洞過(guò)流，為閘后土建封堵施工創(chuàng)造條件的同時(shí)，樞紐建筑物開(kāi)始進(jìn)行蓄水。土建封堵施工期間樞紐蓄水至泄沖閘閘底板高程，從雙孔泄沖閘和單孔沖砂閘過(guò)流。下閘在當(dāng)年的冬季進(jìn)行，回收最遲不超過(guò)翌年的春季，正是該河流域枯水季節(jié)，此時(shí)由雙孔泄沖閘和單孔沖砂閘敞泄30年一遇的施工洪水時(shí)。泄洪上游水位距閘底板不大于2 m，因此封堵閘門(mén)設(shè)計(jì)擋水水頭約為15 m。豎井內(nèi)、上部設(shè)閘門(mén)鎖定平臺(tái).作為下閘封堵前和回收閘門(mén)后臨時(shí)存放閘門(mén)之所，該平臺(tái)高程比泄沖閘底板高程高2.1 m，高于枯水季節(jié)多年平均流量經(jīng)雙孔泄沖閘和單孔沖砂閘泄流時(shí)的水位，使閘門(mén)回收停放時(shí)不致被蓄水淹沒(méi)，為將來(lái)回收閘門(mén)操作提供條件。因是臨時(shí)建筑物，豎井頂部不再設(shè)啟閉機(jī)室等建筑物，固定卷?yè)P(yáng)機(jī)直接設(shè)置在豎井頂部井口平臺(tái)上，進(jìn)行封堵閘門(mén)的啟閉操作。導(dǎo)流建筑物通常設(shè)置位置最低，封堵下閘后，水位上升較快，一般情況下最多將啟閉設(shè)備回收，而將閘門(mén)作廢棄處理?，F(xiàn)該閘門(mén)不但要回收，而且還要再利用為泄沖閘事故檢修閘門(mén)，因此封堵后如何回收，且使拆裝、吊運(yùn)、轉(zhuǎn)場(chǎng)等過(guò)程簡(jiǎn)單、易行，是該閘門(mén)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

2.1支承裝置

導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)在不回收的情況下，為了降低閘門(mén)制造成本，主支承一般選用滑塊支承?；瑝K支承閘門(mén)雖然造價(jià)便宜，但缺點(diǎn)是滑動(dòng)摩擦阻力較大，如果此時(shí)仍選用滑塊支承，則勢(shì)必將增加封堵閘啟閉機(jī)和壩頂雙向門(mén)機(jī)的啟閉容量，因此閘門(mén)主支承采用摩擦阻力較小的簡(jiǎn)支式定輪支承。主輪材料為鑄鋼件，軸承采用自潤(rùn)滑軸套，主輪軸預(yù)設(shè)5mm的偏心。

2.2止水設(shè)置

泄沖檢修閘水工結(jié)構(gòu)只設(shè)了后胸墻，未設(shè)置前胸墻。因此閘門(mén)頂、側(cè)水封只能設(shè)置在下游側(cè)。作為泄沖事故檢修閘門(mén)，有動(dòng)水閉門(mén)的要求。經(jīng)計(jì)算，閘門(mén)靠自重在動(dòng)水狀態(tài)下不能閉門(mén)。故決定利用部分水柱加重下壓閉門(mén)，將閘門(mén)底止水布置于上游側(cè)。并使其上游傾角不小于45°，下游側(cè)至底主梁的下翼緣連線(xiàn)的傾角不小于30°。以免閉門(mén)或啟門(mén)時(shí)水流沖擊底主梁和在底主梁下方產(chǎn)生負(fù)壓，而導(dǎo)致閘門(mén)振動(dòng)和壩頂雙向門(mén)機(jī)過(guò)載。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置

泄沖閘設(shè)計(jì)水頭較導(dǎo)流洞封堵閘擋水水頭高，故該閘門(mén)的結(jié)構(gòu)計(jì)算以泄沖閘設(shè)計(jì)水頭21 m為設(shè)計(jì)依據(jù)。為了避免泥沙淤積在閘門(mén)梁格內(nèi)。閘門(mén)面板設(shè)計(jì)在上游側(cè)。如前所述，泄沖事故檢修閘門(mén)要考慮動(dòng)水閉門(mén)，為了閘門(mén)的運(yùn)行方便和可靠，運(yùn)行時(shí)通常設(shè)計(jì)成通體一個(gè)整節(jié)，但是如果為了滿(mǎn)足泄沖事故檢修閘的要求，在位于導(dǎo)流洞封堵閘運(yùn)行時(shí)就將閘門(mén)制成整體，則會(huì)有諸多不利因素：首先閘門(mén)整體重約46 t，整體吊裝會(huì)增大下閘前就位以及回收時(shí)的輔助吊裝設(shè)施的容量；其次閘門(mén)孔口尺寸較大，閘門(mén)平面體型達(dá)到8.0 m×8.8（寬×高），且導(dǎo)流洞封堵豎井與樞紐之間約有500 m的環(huán)山施工道路距離，整體轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸困難；再者由于止水布置，在擋水狀態(tài)下，門(mén)頂作用有水柱重量，使導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)啟閉設(shè)備的容量大增（需2×1600 kN方可滿(mǎn)足要求）。設(shè)備成本費(fèi)用增加。綜合考慮以上因素，為了使下閘、回收及轉(zhuǎn)場(chǎng)簡(jiǎn)單易行，降低施工成本，決定該閘門(mén)結(jié)構(gòu)布置采取在導(dǎo)流洞封堵閘運(yùn)行時(shí)分兩節(jié)進(jìn)行，而后在泄沖檢修閘時(shí)，通過(guò)節(jié)間拼板焊接連接成整體進(jìn)行運(yùn)行的設(shè)計(jì)方案。具體做法如下：閘門(mén)整體結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)分成上下兩大節(jié)，分節(jié)制造，分節(jié)運(yùn)輸；每節(jié)門(mén)葉按3根工字形主梁等荷載設(shè)置，節(jié)間增設(shè)1道條形橡皮止水，與頂止水、側(cè)止水一樣布置在下游側(cè)，坐落在下節(jié)門(mén)葉頂梁平面上；節(jié)間連接通過(guò)軸銷(xiāo)、連接板。節(jié)間連接板孔設(shè)計(jì)成長(zhǎng)圓孔，使上下節(jié)門(mén)葉可以在啟閉過(guò)程中形成一定高度。通過(guò)這樣設(shè)計(jì)，使得閘門(mén)在封堵及回收過(guò)程中的難度較閘門(mén)通體作為減小。分節(jié)制造，減少了工地拼焊組裝工作量；單節(jié)門(mén)葉重量最大不超過(guò)25t，減少了下閘前就位以及回收時(shí)的輔助吊裝設(shè)施的容量；分節(jié)運(yùn)輸，使得回收后的轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸較為容易：再一較為重要的是，在封堵閘門(mén)完成任務(wù)要回收時(shí)，可以將上節(jié)門(mén)葉小開(kāi)度提起，進(jìn)行節(jié)間充水平壓，平壓后啟門(mén)使得封堵閘門(mén)啟閉機(jī)容量大為降低。經(jīng)計(jì)算，啟閉機(jī)容量為2×500 kN即可滿(mǎn)足要求。采取上述方案，既滿(mǎn)足了導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)的功能，回收拼板連接后，又可以滿(mǎn)足泄沖事故檢修閘門(mén)整體運(yùn)行的要求。

三、下閘封堵及回收

閘門(mén)制造完成運(yùn)到封堵現(xiàn)場(chǎng)后?？捎闷?chē)吊先將下節(jié)門(mén)葉豎直立放并鎖定在豎井內(nèi)臨時(shí)平臺(tái)上，然后將上節(jié)門(mén)葉豎直摞放在下節(jié)門(mén)葉之上，再將固定卷?yè)P(yáng)啟閉設(shè)備放置在豎井頂部井口啟閉位置處，最后完成啟閉機(jī)與閘門(mén)吊頭之間、上下節(jié)門(mén)葉之間的連接后等待下閘。按照施工計(jì)劃，下閘在當(dāng)年的10～11月，屬枯水季節(jié)，此時(shí)過(guò)流水深距閘底板約1.4 m，因此閘門(mén)靠自重可閉門(mén)封堵。下閘后若封堵不成功，需將閘門(mén)提起。這時(shí)如果閘前水位不超過(guò)6 m，可直接啟門(mén)，如果水位已蓄至超過(guò)6 m，可將上節(jié)門(mén)葉小開(kāi)度啟起，利用節(jié)間開(kāi)度（約400mm）進(jìn)行泄水。經(jīng)計(jì)算，節(jié)間泄水間隙為400mm時(shí)，10～11月多年平均流量（17 m3/s）過(guò)流時(shí)，其閘前水頭不超過(guò)6 m。故可等待節(jié)間泄水，使閘前水頭降至6 m后啟門(mén)。如果一次下閘封堵成功，則可進(jìn)行閘后土建封堵施工。閘門(mén)回收時(shí)，可將上節(jié)門(mén)葉小開(kāi)度啟起。進(jìn)行節(jié)間充水平壓，平壓后將閘門(mén)啟升至鎖定平臺(tái)上，回到下閘前狀態(tài)。之后拆開(kāi)連接，利用汽車(chē)吊先移走啟閉設(shè)備，后將閘門(mén)分節(jié)吊出豎井。再將上、下節(jié)門(mén)葉分別轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸至樞紐壩頂泄沖閘處，放平進(jìn)行拼接。拆除節(jié)間止水后，上下兩節(jié)通過(guò)拼板連接成整體，最后利用壩頂門(mén)機(jī)吊起并投入使用。至此，該閘門(mén)就由導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)轉(zhuǎn)變?yōu)樾箾_閘事故檢修閘門(mén)。

四、結(jié)論

水電站導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)在封堵任務(wù)完成后，需回收用作泄沖閘事故檢修閘門(mén)使用，閘門(mén)前后時(shí)期的使用部位、工作性質(zhì)不同。根據(jù)導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)和泄沖事故檢修閘門(mén)的運(yùn)行工況，在閘門(mén)的支承裝置、止水設(shè)置、結(jié)構(gòu)布置及充水平壓方式等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足閘門(mén)兩處不同位置的使用要求的同時(shí)，使其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。