朱莊水庫泄洪洞進(jìn)口封堵閘門的設(shè)計(jì)與安裝

王遠(yuǎn)旺

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

朱莊水庫泄洪洞進(jìn)口封堵閘門的設(shè)計(jì)與安裝

王遠(yuǎn)旺

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

河北省朱莊水庫除險(xiǎn)加固工程泄洪洞共3孔，為避免放水帶來的經(jīng)濟(jì)損失，采用在進(jìn)口壩面處設(shè)置1扇封堵閘門，3孔共用的方法完成了洞內(nèi)施工項(xiàng)目，使用效果良好。該文介紹了封堵閘門的設(shè)計(jì)與安裝情況。

封堵閘門；水封；支承；設(shè)計(jì)；安裝

朱莊水庫位于海河流域子牙河水系滏陽河流域沙河干流上，距邢臺(tái)市約35km，是一座以防洪、灌溉為主，發(fā)電為輔的綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程，控制流域面積1220km2，總庫容4.162億m3。朱莊水庫樞紐工程由溢流壩、非溢流壩、泄洪洞、放水洞、發(fā)電洞、電站及南、北干渠渠首建筑物等組成。大壩為混凝土漿砌石重力壩，最大壩高95m。水庫于1971年動(dòng)工興建，1978年完成主體工程。

2005年朱莊水庫經(jīng)水利部大壩安全管理中心核查被評(píng)定為三類病險(xiǎn)庫。2007年 《朱莊水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》通過了水利部海河水利委員會(huì)的審查。2009年除險(xiǎn)加固工程進(jìn)入實(shí)施階段。

泄洪洞現(xiàn)狀：泄洪洞共3孔，進(jìn)口設(shè)3扇平面滑動(dòng)事故檢修閘門，閘門尺寸（孔口寬度×孔口高度－設(shè)計(jì)水頭）：2.2×4.75－45.93m，采用3臺(tái)1250kN固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)操作，閘門操作方式為動(dòng)閉靜啟，采用門頂充水閥充水平壓。在平面滑動(dòng)事故檢修閘門下游設(shè)有3扇弧形工作閘門，閘門尺寸（孔口寬度×孔口高度－設(shè)計(jì)水頭）：2.2×4.0－45.93m，閘門為主橫梁直支臂圓柱鉸結(jié)構(gòu)，弧門面板曲率半徑8m，采用3臺(tái)螺桿啟閉機(jī)操作，容量750kN/400kN，閘門操作方式為動(dòng)水啟閉。

泄洪洞金屬結(jié)構(gòu)改造項(xiàng)目包括對(duì)進(jìn)口事故檢修閘門、埋件、啟閉機(jī)和弧形工作閘門、埋件、啟閉機(jī)進(jìn)行更新改造。

為完成泄洪洞改造項(xiàng)目，決定采用水下封堵進(jìn)行施工的方案，以避免放水帶來的經(jīng)濟(jì)損失。為摸清泄洪洞進(jìn)口封堵面現(xiàn)狀情況和準(zhǔn)確尺寸，請(qǐng)潛水員對(duì)泄洪洞進(jìn)口和周圍的相關(guān)情況進(jìn)行了水下勘測(cè)和錄像。根據(jù)水下勘測(cè)報(bào)告，設(shè)計(jì)封堵閘門。下面就水下勘測(cè)、封堵閘門設(shè)計(jì)和安裝進(jìn)行介紹。

1 水下勘測(cè)情況

泄洪洞進(jìn)口封堵面采用壩體上游面 （泄洪洞進(jìn)口最上游面），底坎高程210.0m，壩頂高程261.5m，壩體上部為豎直面，到225.0m高程變?yōu)?∶1的斜坡段，進(jìn)口為喇叭口形狀（向上和兩側(cè)均擴(kuò)口）。檢查發(fā)現(xiàn)，孔口周邊分布較多的鋼筋頭，長度20～40mm，直徑12mm。進(jìn)口底部較平整，孔口周邊混凝土面較粗糙，最大高低差約50mm。對(duì)進(jìn)口封堵面進(jìn)行了測(cè)量，封堵面孔口為梯形，上邊寬度約5250mm，下邊寬度約7050mm，斜長約11350mm。基本與原竣工圖紙相符。

2 封堵閘門設(shè)計(jì)

封堵閘門設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了封堵表面的不平度、運(yùn)輸、安裝、拆除等，在水封、支承、充水平壓裝置等部位的設(shè)計(jì)與常規(guī)閘門不同。

封堵面孔口為梯形，考慮到設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)輸?shù)纫蛩兀舛麻l門按矩形孔口進(jìn)行設(shè)計(jì)。

泄洪洞進(jìn)口封堵閘門孔口處的閘底高程為210.0m,設(shè)計(jì)最高擋水位238.0m,相應(yīng)水頭28m。封堵閘門側(cè)止水中心距7500mm，頂止水中心距離門底11.65m，設(shè)計(jì)總水壓力2087t。

封堵閘門采用疊梁閘門，考慮運(yùn)輸和安裝條件，單節(jié)門重控制在10t。疊梁閘門共分5節(jié)，每節(jié)高2.35m，每節(jié)閘門設(shè)置2根主梁、3根縱梁、2根邊梁。閘門面板厚16mm，主梁高度1091mm，邊梁高度641mm。閘門門葉結(jié)構(gòu)主要材料選用Q345B。由于封堵閘門為臨時(shí)工程，運(yùn)用時(shí)間較短，故不進(jìn)行防腐處理。

2.1 水封設(shè)計(jì)

封堵閘門采用面板在下游、下游止水的結(jié)構(gòu)型式。這種布置型式有利于水封的布置，止水效果更好。由于封堵面均為混凝土面，沒有門槽和埋件，混凝土的表面不平整，閘門分為5節(jié)，水封連接處、節(jié)間、拐角處很容易漏水。

2.1.1 側(cè)水封

閘門所承擔(dān)的水壓力要均勻傳遞到混凝土上，側(cè)水封既要起到止水作用又要兼作支承。水封是封堵閘門設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位，常規(guī)水封不能滿足封堵閘門的強(qiáng)度和變形要求，根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。為保證混凝土面不被壓壞，需按水壓力和混凝土的抗壓強(qiáng)度計(jì)算側(cè)水封的承壓寬度，計(jì)算確定側(cè)水封寬度為200mm，高度160mm，頂部圓弧為R400mm（見圖1）。根據(jù)混凝土面的不平度確定側(cè)水封在設(shè)計(jì)水壓力條件下的壓縮變形量，側(cè)水封在設(shè)計(jì)壓強(qiáng)條件下（3.8～5.1MPa）要求側(cè)水封壓縮量為50～60mm。

圖1 側(cè)水封大樣

2.1.2 節(jié)間水封

節(jié)間水封采用內(nèi)PL型，止水節(jié)間接觸面厚度減小到8mm，要求較常規(guī)水封軟，節(jié)間水封預(yù)壓縮10mm（見圖2）。

圖2 節(jié)間水封大樣

為保證水封連接處止水嚴(yán)密，頂節(jié)閘門的頂水封、側(cè)水封、節(jié)間水封為整體模壓制造，其他4節(jié)閘門的側(cè)水封、節(jié)間水封整體模壓制造。側(cè)水封、節(jié)間水封的形狀及安裝型式見大樣圖，水封由蜀都水利水電工程配件總廠制造。水封出廠前按設(shè)計(jì)要求做壓縮試驗(yàn)，水封的壓縮變形量能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 平壓裝置設(shè)計(jì)

在第2節(jié)門葉焊接了鋼管，安裝了閘閥用于平壓。閘閥由潛水員水下操作。

2.3 起吊和連接裝置設(shè)計(jì)

考慮封堵閘門安裝和拆除均采用臨時(shí)起吊設(shè)備操作，每節(jié)閘門3道縱梁頂部共設(shè)置3個(gè)吊耳。為水下就位準(zhǔn)確、避免閘門在斜坡上出現(xiàn)下滑，導(dǎo)致節(jié)間出現(xiàn)間隙，在閘門的上游側(cè)兩節(jié)閘門連接處各設(shè)置2套連接裝置，節(jié)間用4根M36的螺栓，將上、下節(jié)閘門連接為1個(gè)整體。

3 封堵閘門安裝

封堵閘門安裝前先由潛水員對(duì)水封工作范圍內(nèi)及附近的外露鋼筋頭、水泥突起、模板等雜物清除干凈，局部明顯不平處添平。

封堵閘門原設(shè)計(jì)的安裝方案為用汽車吊在壩頂將封堵閘門分節(jié)沿壩面放置于孔口處，由于壩面上部為豎直面，下部為1∶1的斜面，為避免下放到斜面時(shí)水封在混凝土面摩擦損壞和摩擦阻力過大導(dǎo)致不能下降，在邊梁的兩側(cè)設(shè)計(jì)了能夠調(diào)整高度的行走輪 （安裝時(shí)輪緣高于水封表面，安裝就位后，通過調(diào)整螺栓將輪緣高度降低到水封最大壓縮量以下，以適應(yīng)水封的壓縮變形），每節(jié)閘門4套。在閘門制造過程中，施工單位將安裝方案改變?yōu)椴捎酶⊥彩礁〈瑥乃嫔线M(jìn)行安裝，故行走輪未進(jìn)行安裝。先用汽車吊將封堵閘門吊裝的浮船上，再將封堵閘門運(yùn)至洞口處進(jìn)行安裝。當(dāng)封堵閘門下降到孔口附近時(shí)，由潛水員在水下指揮安裝封堵閘門。

4 使用效果

封堵閘門安裝完畢后，將出口工作閘門提起約100mm，泄掉洞內(nèi)水體，封堵閘門擋水，封堵閘門實(shí)際擋水頭約為27m。進(jìn)入至洞口處檢查封堵閘門漏水情況，由潛水員對(duì)漏水量較大的部位進(jìn)行堵漏。經(jīng)局部堵漏處理后，頂、側(cè)水封與混凝土接觸部位不漏水，各節(jié)閘門節(jié)間連接部位不漏水，僅在閘門的左上角和右下腳的拐角處出現(xiàn)漏水，無射流現(xiàn)象，漏水量較小。右下腳的拐角處漏水經(jīng)檢查為閘門出現(xiàn)了輕微下滑，側(cè)水封壓縮量較小所致。

采用1扇封堵閘門分別對(duì)3孔泄洪洞進(jìn)口進(jìn)行了封堵，泄洪洞洞內(nèi)改造項(xiàng)目均已施工完畢，封堵閘門提出檢查未出現(xiàn)明顯變形，使用效果良好。

［1］SL74—95,水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］黃希元，等.小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)（金屬結(jié)構(gòu)）［K］.北京：水利電力出版社.1991.

［3］蔣德成，等.錦屏一級(jí)水電站導(dǎo)流洞封堵閘門的設(shè)計(jì)［J］.水工機(jī)械技術(shù)，2008.

［4］劉國瑞.小溶江水利樞紐導(dǎo)流洞封堵閘門設(shè)計(jì)［J］.水工機(jī)械技術(shù)，2009.

Design and Installation of the Flood Discharge Tunnel Import Sealing Gate in Zhuzhuang Reservoir

WANG Yuan-wang
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower，Tianjin300250,China）

There are three holes in flood discharge tunnel of danger removal and consolidation works of Zhuzhuang reservoir in Hebei Province,in order to avoid economic losses owing to draining off water,adopting the method of setting one sealing gate and sharing three holes at the entrance of dam to complete the construction projects inside the holes,the application effect is good.This paper introduces the design and installation conditions of sealing gate.

sealing gate;water seal;bearing;design;installation

TV66

A

1672-9900（2011）05-0041-03

2011-07-14

王遠(yuǎn)旺（1972—），男（漢族），天津人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，（Tel）13820258395。