定遠池河浮體節(jié)制閘運行與分析

簡玉祥

摘 要：浮體節(jié)制閘的扇形自浮門是靠調(diào)節(jié)門體空腔（閘室）中的水壓來完成擋水泄洪任務，自上世紀六十年代傳入滁州，在滁州共興建四座，因?qū)嶋H運行中出現(xiàn)問題先后廢棄，本次定遠池河閘運行中出現(xiàn)問題給大家介紹，供大家參考。

關鍵詞：池河；浮體閘；運行；分析

1 工程概況

1.1 池河節(jié)制閘工程現(xiàn)狀

定遠縣池河節(jié)制閘為女山湖引淮灌溉工程的第三級樞紐的組成部分，位于池河鎮(zhèn)滁定公路上。控制池河流域2490km2，灌溉耕地13.8萬畝；閘上最高蓄水位23.5m，興利庫容667萬m3。該工程于1979年開始施工，1980年12月竣工。閘門總凈寬116m，采用鋼筋砼扇形自浮門。另于右岸的第一孔浮體門上游設有三孔平板雙扉直升閘門，門底高程19.50m，門頂高程22.50m，總寬18m，用以調(diào)節(jié)小洪水下泄，減少浮體門啟閉次數(shù)。

池河閘孔從右岸（東側(cè)）向左岸（西側(cè)）分別編號為1-5號孔，其中1號孔寬17m，有3扇浮體門；2號孔12m，有2扇浮體門；3-5號孔寬均為29m，每孔有5扇浮體門組成。每孔內(nèi)的閘門也是自右至左順序編號，如5號孔的閘門從右至左編號為1#-5#。閘孔編號如圖1所示。

圖1 池河閘閘孔編號示意圖

1.2 浮體閘的工作原理

扇形自浮門是靠調(diào)節(jié)門體空腔（閘室）中的水壓來完成擋水泄洪任務的水力自控閘門，池河閘浮體閘門是采用鋼筋砼框架結構作為主要傳力構件，設鋼絲網(wǎng)弧形前面板和細石砼平面板作為后面板，配合前、后、左、右和門間止水橡皮，形成一個密封的可浮降的門體。

池河閘全長120m，分四孔，每孔凈寬29m，每孔設閘門5塊，其中四塊閘門為6m，一塊閘門為5m，閘室互相連通，東西兩側(cè)設輸水廊道和進出閘門各一道，用于向閘室充水或排水，蓄水時，關閉輸水廊道的排水閘門，開啟進水閘門，扇型閘門閘室內(nèi)充水，閘門即可浮起擋水，抬高蓄水位。排洪時關閉進水閘門，開啟排水閘門，閘室內(nèi)水排出，閘門靠自重落下，洪水從自浮門頂排向下游。

2 運行中出現(xiàn)的問題

2.1 第一次損壞

1997年7月22日在提高東頭圓桶門時，操作失誤，將圓桶門向上拉伸提出槽，致使東進水門無法控制，只好關閉前平板閘門，改用西頭進水門控制閘門的起落，自97年8月19日起，因上游連續(xù)降雨，閘前水位8月20日達到22.7m，8月24日水位漲至23.57m，閘門漫頂0.07m，因水位繼續(xù)上漲，8月28日5號孔下落泄洪時，5塊門下降不平衡，出現(xiàn)高差，快落底時東側(cè)3#、4#塊門之間門縫止水橡皮被撕裂，門體快速跌落。洪水過后，經(jīng)實地檢查，落底后5塊門間最大高差達30cm，五塊門體都有不同前后錯位1-2cm，東側(cè)1#門扇前沿偏離隔墩5cm；后絞座砼脫落露筋，有四只鉸座板松動。自東向西，五孔共20塊門體的交叉斜拉桿（東北-西南）全部拉緊、拉伸，另一根（西北-東南）松脫向下成弧形。

經(jīng)研究分析后認為造成閘門西孔浮體門損壞的主要原因有三：一是閘址在河道急彎處流態(tài)不好，左岸岸坡淤積。二是砂子淤積嚴重。三是浮體門自身存在問題。

2.2 第二次損壞

1998年7月31日上游連續(xù)降雨，閘前水位由原22.4m猛漲至23.67m，閘頂溢洪17cm且水位繼續(xù)上漲，必須落門泄洪。但因東頭圓筒門已封不能從東頭落門，只能從西孔放水落門泄洪；在西孔浮體門下落過程中4、5兩塊門體下落與東3塊門體不一致，在下落0.5m左右時，3、4塊門體之間止水突然撕裂，西兩塊門體迅急下落，當門體落底時聽到撞擊聲。其余四孔門失去控制，自由下落。

2.3 第三次損壞

恢復圓筒門后，小流量時用1號孔的浮體門前的平板直升門（寬17m）開啟下泄多余來水，到2002年5月21日前，1號孔浮體門下落上浮近20余次，運行均正常。5月20日因上游連續(xù)降雨，水位增長很快，3孔平板直升門泄流量不足，閘管所落門泄洪時出現(xiàn)故障，1號孔1#與2#門之間出現(xiàn)高差約3cm，1#門向西傾斜，加大放水量后西邊2#、3#下落，與1#門高差增大，門與門間縫止水橡皮變形。為避免止水橡皮破壞，停止下落，將門浮起。由于上游水位增長過快，閘前水位已達26.70m，已有幾千畝農(nóng)田被淹，迫不得已，再次從西放水涵放水降落5號門泄洪。為防止再次出現(xiàn)前兩次事故，采取緩慢下落。從5月21日12時30分下落到19時45分時浮體門下落到22.0m左右時，5號孔3#、4#門之間連接縫橡皮再次被撕裂，門體失去控制快速，其余四孔門又一次失控自由下落到19.5m。

3 事故原因初步分析

3.1 池河閘事故原因初步分析

節(jié)制閘1996年修復運行后，短短的七年中即出現(xiàn)三次失事，初步分析其主要原因為：（1）多扇連體式浮體門在動水中起落，特別是門體下落門頂過流后由于受力條件復雜。（2）混凝土門體澆筑精度差，容易造成門體下降不均勻。（3）閘址選在河道急彎處，泄洪時水面存在橫向坡降，使閘門在啟閉時不能同步升降，從而導致止水損壞，破壞門室密封，使門體失控跌落。（4）池河閘上游黃砂資源豐富，大量采砂使水流挾砂率增大造成門庫嚴重淤砂。（5）經(jīng)二十年的銹蝕、風化，使鐵件損毀，強度降低，混凝土碳化剝落。（6）由于閘門施工存在著誤差，弧形門的后鉸不在一條直線上、閘門的尺寸及砼的均質(zhì)性存在誤差，都會造成閘門縱向的浮心與重心不在一條直線上，使門體出現(xiàn)扭曲，鉸座產(chǎn)生拉應力。閘門入庫后，浮體門的壓力內(nèi)外不同，門外的壓力受上游水壓力控制，門庫內(nèi)的壓力受下游水位控制，上下游的水位差，造成浮體門后鉸產(chǎn)生拉應力，并且隨上下游的壓力差的增加而增大。

后鉸固定螺栓剪斷的原因難以準確分析，但也應與浮體門在動水中起落復雜的受力條件有關。

3.2 浮體門的不同步問題

浮體門在升降過程中，特別是在降門過程中各單元門體均有不同程度的橫向高差，稱為浮體閘的不同步，產(chǎn)生不同步力，常導致門體重要部件損壞，部分門塊急劇下落，門體產(chǎn)生橫向扭曲，使門體各部件受到第三向變位，如后鉸承受扭曲拉伸等，而使門體破壞，影響閘門正常使用。

浮體門已有一百多年的歷史，據(jù)有關資料報道不同部問題從浮體閘問世以來即伴隨至今，并且在鋼結構的門體也同樣存在。影響不同步的原因很多，主要有水力條件、門體結構、施工安裝質(zhì)量等，至今為止，不同步問題仍停留在現(xiàn)象分析階段，由于影響因素較多，至今尚無定量分析，只能作定性分析，更沒有供實際設計可參考的對癥改進的措施。