汾河水庫金屬結構安全評價

裴翠梅

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

汾河水庫樞紐工程是山西省境內最大的水庫，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、養魚、工業供水、城市供水和水利旅游的大型水利樞紐。水庫于1958年7月動工興建，1961年6月投入運行，總庫容7.21億m3，控制流域面積5 268 km2。樞紐工程由攔河壩、溢洪道和輸水洞三部分組成，后增建水電站、泄洪洞工程。水電站于1982年10月開工，1986年11月竣工驗收并網發電。泄洪隧洞工程于1989年9月開工，1994年主體工程完成，1995年4月進口巖塞爆破成功后投入運行。

1 金屬結構改擴建工程

1.1 溢洪道

溢洪道設弧形工作閘門2扇，在1959年加固改造。經過50余年的運行，溢洪道金屬結構存在以下問題：閘門壽命已達到報廢時間，水庫大壩的加高致使閘門工作條件、運行方式發生變化，原來閘門已不能承受應有的荷載；閘門銹蝕嚴重，很大程度上降低了閘門鋼結構的強度，不能保證閘門正常運行；閘門沒有經受滿負荷運行，從外觀檢查及初步計算，該閘門不能承受在設計水頭下工作強度；與該閘門配套的啟吊設備陳舊，機體笨重，運行不靈活，鋼絲繩磨損、銹蝕嚴重，影響水庫安全運行。

針對以上問題，在2008年汛前對該閘門和啟閉機進行了以下改造：重新設計并更新2扇弧形閘門；保留原閘門門槽和閘門支鉸部分，對門槽進行防腐處理，對支鉸清洗注油維修；對啟閉機進行維修，更換電機、制動系統及手動裝置；增設閘門自動化控制系統。

1.2 輸水隧洞

1958年輸水隧洞開始施工，進口設平板事故檢修門1扇、平壓門1扇、攔污柵2扇，出口設直徑2.2 m的錐形閥；1979年泄洪洞進行擴洞改造，將洞徑由2.2 m擴大到4 m，拆除錐形閥，將主洞延長98.2 m，裝弧形閘門1扇。

檢修閘門、平壓門和攔污柵經過近50余年的運行，攔污柵嚴重變形；事故閘門、攔污柵、平壓門及啟閉機鋼絲繩銹蝕嚴重，很大程度上降低了結構的承載能力，影響工程的安全使用；事故閘門變形，影響了閘門止水，運行摩擦阻力增大，致使閘門不能正常工作；啟閉機機體笨重、操作繁瑣、啟閉機制動器、齒輪、鋼絲繩等磨損嚴重。機電設備及其控制系統設備陳舊老化、運行失靈，影響水庫安全運行。

針對以上問題，2009年將平壓門及攔污柵啟閉機鋼絲繩進行更換，2011年對輸水隧洞事故檢修閘門、攔污柵和啟閉機進行了以下改造：更換事故檢修閘門和攔污柵；對原攔污柵柵槽、閘門門槽進行防腐維修；更換閘門啟閉設備，按新運行管理更換必要的電氣設備并配置自動化控制設施。

1.3 泄洪隧洞

為提高水庫防洪標準，充分發揮水庫持續供水能力，兼顧水庫排沙功能，1989年9月在大壩右岸增建一條內徑為8 m的泄洪隧洞。泄洪隧洞進口設平板事故閘門2扇，出口設有弧形工作閘門1扇。2010年4月更換止水，并將該閘門局部銹蝕部位經砂輪除銹后進行涂刷防銹漆處理。

2 金屬結構現狀

汾河水庫金屬結構部分主要包括溢洪道弧形工作閘門2扇、輸水隧洞弧形工作閘門1扇、滑動式平板事故檢修閘門1扇、平壓門1扇、攔污柵2扇、泄洪隧洞弧形工作閘門1扇、定輪式平板事故檢修閘門2扇以及與各閘門（攔污柵）配套的啟閉設備。

溢洪道工作閘門為露頂式弧形鋼閘門，其孔口尺寸12 m×7 m，設計水頭6.7 m，共2孔，閘門為雙吊點起吊，選用2×225 kN弧門卷揚式啟閉機。

輸水隧洞進口設2扇斜拉式攔污柵，其孔口尺寸2.5 m×7 m，配1臺2×75 kN卷揚式啟閉機，同時起吊2扇攔污柵。攔污柵后面設平板事故檢修門1扇，其孔口尺寸4 m×4 m，配1臺1 000 kN卷揚式啟閉機通過拉桿起吊，檢修門胸墻上方設平壓門，孔口尺寸0.8 m×0.8 m，配1臺200 kN卷揚式啟閉機。出口設弧形工作閘門，孔口尺寸3.6 m×3.6 m，配1臺1 500 kN卷揚式啟閉機。

泄洪隧洞進口設平板事故檢修閘門2扇，其孔口尺寸3.2 m×8 m，各配1臺3 600 kN卷揚式啟閉機。出口設弧形工作閘門1扇，孔口尺寸7 m×6.5 m，配1臺2×1 250 kN卷揚式啟閉機。

3 金屬結構運行狀況及存在問題

3.1 運行狀況

汾河水庫管理局對水庫樞紐中所有金屬結構的檢修和維護工作到位，每年例行檢修，對閘門防銹噴鋅脫落部分及時修補，止水橡皮每5年更換1次，因此各閘門沒有發生氣蝕、腐蝕、磨損、變形、漏水等現象，埋件及多數閘門支承部分在運行中也滿足設計要求。目前溢洪道弧形工作門、輸水隧洞平板事故檢修閘門、平壓門、攔污柵、泄洪隧洞平板事故檢修閘門、弧形工作閘門開啟閉靈活，閘門運行正常。

3.2 存在問題

2011年6月起吊4 m輸水洞出口弧形工作閘門時，發現支鉸軸抱死，潤滑油無法注進，兩支鉸軸起吊不平行，閘門放不到底，有呲水現象，到9月底下汛后，將檢修閘門關閉，防空隧洞的弧形閘門才可以完全關閉，且止水嚴密。

4 安全評價

4.1 安全檢測與評價

根據《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術規程》中規定，凡未進行定期安全檢測的閘門和啟閉機，大型工程運行期滿30年，中型工程運行期滿20年，必須進行一次全面的安全檢測。汾河水庫除4 m輸水隧洞弧形工作閘門外，其余閘門和啟閉機從更換開始運行至今，在規范規定要求的時間范圍內。

4.2 綜合評述及存在問題分析

通過綜合分析，汾河水庫所有閘門在設計水頭下均能滿足現行規范的運行要求及使用要求，所有與各閘門配套的啟閉機均能滿足現行規范的運行要求。

5 結論與建議

汾河水庫所有閘門及其承重構件和行走支撐、啟閉機均能正常工作，根據《水庫大壩安全評價導則》有關規定，汾河水庫所有金屬結構部分的綜合安全性能評定為A級。

根據汾河水庫金屬結構目前的情況，建議在每年例行檢修閘門時，將4 m輸水洞隧洞弧形工作閘門的支鉸進行維修、校正，并進行防腐處理和加注潤滑油；同時提高閘門運行管理水平，全部加裝自動化控制系統（目前已有兩處閘門加設）。