黔中水利樞紐一期工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

【摘要】黔中水利樞紐一期工程由水源工程、灌區(qū)及貴陽供水一期工程組成，整個樞紐布置有攔河壩，右岸為發(fā)電引水水隧洞及水庫電站、泄洪放空洞、溢洪道，左岸灌溉引水隧洞及隧洞末端的渠首電站。由于該工程金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較復雜，本文就以其中的平寨水庫金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計為例進行分析。

【關(guān)鍵詞】黔中水利樞紐；金屬結(jié)構(gòu)；設(shè)計

概述

平寨水庫金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備共設(shè)置如下：1）溢洪洞工作閘門；2）泄洪放空洞進口事故閘門、工作閘門；3）導流洞封堵閘門；4）發(fā)電引水隧洞進口攔污柵、隔水閘門；5）平寨電站尾水閘門；6）灌溉引水隧洞進口攔污柵、隔水閘門；7）渠首電站放水管工作錐形閥、尾水閘門及尾水池放空閘閥。

1、溢洪洞工作閘門

閘門孔口尺寸為7×10.6（寬×高）m2，堰頂高程1321.00m，底檻高程1320.903m，設(shè)計水頭10.1m，閘墩頂部高程1335.00m，閘門規(guī)格屬中型，閘門型式采用露頂式弧形鋼閘門，鉸心高度6.3m，支鉸軸承采用自潤滑球面軸承，弧門半徑11.5m。側(cè)止水裝置設(shè)在閘門面板的上游面，為L型橡皮止水，底止水設(shè)置在閘門面板底緣的下游面，為刀型橡皮止水。

2、泄洪洞進口事故閘門、工作閘門

閘門孔口尺寸7×7（m2），設(shè)計水頭74m，閘門底檻高程1260.00m，門槽頂部高程1335.00m，閘門型式采用平面滑動鋼閘門，面板設(shè)在上游面，頂側(cè)止水布置在下游面，主梁截面設(shè)為箱型梁，其余主梁截面為工字形梁，次梁采用工字鋼，主支承為鋼復型滑道HHⅢH1300×255-MGB，對稱布置在門體的兩根邊梁上，為使閘門在啟閉過程中運行平穩(wěn)，在門體上設(shè)有6套簡支式側(cè)輪，止水裝置設(shè)在閘門的下游面，頂側(cè)止水為P型橡皮止水，底止水為刀型橡皮止水。閘門主材Q345B，重量99.3t。

3、導流洞封堵閘門

泄洪洞設(shè)置有弧形工作1扇，弧形工作閘門設(shè)置在泄洪洞事故閘門的下游，本閘門為深孔弧形閘門，高寬比大于1，采用雙主橫梁直支臂布置，主梁與支臂均采用雙腹板箱形梁結(jié)構(gòu)。本閘門共設(shè)置有2件主橫梁和12件水平次梁及5件豎直次梁以及2件邊梁。弧形面板曲率半徑R=2×6m=12m，支鉸鉸心位置設(shè)置在閘門底檻以上9.5m處，約為1.58H，支鉸為圓柱鉸，支鉸軸承采用進口球面關(guān)節(jié)軸承。側(cè)止水采用P-60B型橡塑復合止水，底止水采用I20橡膠止水，頂止水采用組合轉(zhuǎn)鉸式止水。

4、增設(shè)低部位放空設(shè)施Φ2.0-108.5m放空閥門

水庫正常蓄水位1331m至開敞式溢洪洞堰頂高程1321m之間的庫容考慮開敞式溢洪洞和泄洪放空洞聯(lián)合放水；1321m至水位1268m之間的庫容考慮泄洪放空洞放水，水位降至1268m（滿足泄洪放空洞有壓流時的水位）左右，由泄洪放空洞與低部位放空隧洞聯(lián)合放空至1260m，1260m以下庫容由低部位放空隧洞單獨完成放空。閥門擋水水頭為108.5m，設(shè)計最大下放流設(shè)計最小下放流量為33m3/s，并要求閥門在108.5m擋水水頭下能夠開啟運行。一般情況下，閥門在43m水頭下運行。

5、導流洞封堵閘門

閘門的運行方式為低水頭下動水啟閉，閘門下閘調(diào)整就位后不再啟門。啟閉機選用1套規(guī)格型號為QP2×1600kN-19m的固定卷揚式啟閉機，啟門容量為2×1600kN，揚程19m，雙吊點啟閉，吊點距為6.090m。該閘門在導流洞需要封堵時在低水頭下（不超過5m）動水下閘閉門，調(diào)整就位后不再啟門。門槽采用Ⅱ形門槽結(jié)構(gòu)形式布置。

6、平寨電站取水口攔污柵及隔水閘門

6.1 攔污柵

在取水口進口處設(shè)置有2扇攔污柵，攔污柵的型式為露頂平面直立活動式攔污柵，運行方式為靜水啟閉，啟吊方式為雙吊點啟吊，門體及埋件主材選用Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼，配置1臺液壓耙斗式清污機，負責該2扇攔污柵的清污及啟吊。配置一臺水位差計，當該水位差值大于4m時，攔污柵自動控制系統(tǒng)有聲音報警，提示清污。攔污柵的控制方式為現(xiàn)地控制、遠程監(jiān)測。

6.2 隔水閘門與啟閉機布置

隔水閘門型式均為潛孔式平面定輪鋼閘門，主支承采用簡支輪，閘門采用門體自重加水柱閉門方式，閘門的運行方式為動閉靜啟。在該3號隔水閘門上設(shè)充水閥（1號、2號隔水閘門上不設(shè)充水閥），充水平壓后再打開1號或2號隔水閘門發(fā)電。在該3號隔水閘門設(shè)置有水位差計與上游的攔污柵共用，便于監(jiān)測3扇隔水閘門開啟時上、下游的水位差和平壓情況，有利于閘門的安全運行與操作。隔水閘門控制方式為現(xiàn)地控制、遠程監(jiān)測。

7、平寨電站尾水閘門

閘門孔口尺寸8.5x3.03（m2），設(shè)計水頭28m，總水壓力7402kN，規(guī)格屬中型，底檻高程1173.555m。閘門運行條件為靜水啟閉，平壓方式采用門頂設(shè)充水閥充水平壓，閘門最大計算啟門力為360kN。與閘門配套的啟閉機采用固定式高揚程卷揚機，每扇閘門均配有1臺水位差計，當水位差計上顯示閘門前后的水位差小于等于1m時，才提升閘門至檢修平臺處鎖定。本閘門的控制方式為現(xiàn)地控制、遠程監(jiān)測。

8、灌溉取水口攔污柵、隔水閘門

8.1 攔污柵

孔口尺寸3.6×36.3（m2），設(shè)計水頭4m，底檻高程1297.645m，最大引用流量Qmax=26.864m3/s，最大過柵流速Vmax=0.29m/s。攔污柵形式為平面直立活動式，攔污柵的啟閉設(shè)計為與后面的3扇表層取水隔水閘門共用1臺臺車式卷揚機。配置一臺水位差計，當該水位差值大于4m時，閘門（攔污柵）自動控制系統(tǒng)有聲音報警，提醒清污。攔污柵的控制方式為現(xiàn)地控制、遠程監(jiān)測。

8.2 隔水閘門

8.2.1 作為分層取水設(shè)施使用

灌溉取水口必須采用分層取水方式。閘門型式均采用平面定輪鋼閘門，每扇閘門的主支承為4套簡支主輪，側(cè)向限位裝置為4套懸臂側(cè)輪，止水設(shè)在下游面，頂側(cè)止水為P型橡皮止水，底止水為刀形橡皮止水。閘門運行條件均為動閉靜啟，當庫水位在1333.52m至1325m之間時，開啟1號隔水閘門，當庫水位在1325m至1315m之間時，開啟2號隔水閘門，當庫水位在1315m至1305m之間時，開啟3號隔水閘門，各閘門關(guān)閉時的相應(yīng)水位同上，如此能確保取到的水均為水庫的表層溫水，以滿足下游灌溉及生態(tài)的需要。

8.2.2 作為事故閘門使用

當下游放水閥、隧洞及廠房等建筑物出現(xiàn)事故需要檢修的時候，在各運行水位段動水關(guān)閉相應(yīng)號的隔水閘門，檢修完畢再操作啟閉機短行程200mm，開啟位于底部的3號隔水閘門的門頂充水閥，向下游水道充水，待相應(yīng)號隔水閘門前后水位差小于5m時，再正式提升閘門至檢修平臺處鎖定。

9、渠首電站放水管工作錐形閥、尾水閘門及尾水池放空閘閥

1）放水管工作錐形閥：閥門公稱直徑為φ2.6m，設(shè)計水頭60m（含電站甩負荷時的水錘壓力），總水壓力3184kN，孔口中心線高程1298.355m。該閥門采用PLC控制，能根據(jù)下游所需流量使錐形閥自動開大或關(guān)小。錐形閥的操作方式為液動，控制方式既可現(xiàn)地也可遠程監(jiān)控。本閥門如需檢修，動水關(guān)閉取水口的相應(yīng)隔水閘門即可。

2）渠首電站廠房尾水閘門：閘門型式采用平面滑動鋼閘門，主支承為4個復合材料弧面滑塊，為使閘門啟閉平穩(wěn)，在門體上設(shè)有4個懸臂側(cè)輪，4個彈性反輪，止水設(shè)在背水面，頂側(cè)止水為P型橡皮止水，底止水為刀形橡皮止水，門體主材Q235B，單扇重2.43t。門槽埋件包括主反軌、門楣及底檻等，單孔重2.64t。每扇閘門均配有1臺水位差計，用于監(jiān)測閘門在啟門前的充水平壓情況，當水位差計上顯示閘前閘后的水位差小于1m時，才提升閘門至檢修平臺處鎖定。本閘門控制方式為現(xiàn)地控制、遠程監(jiān)測。門體的檢修可在高程為1307.690m的檢修平臺上進行。

3）尾水池放空閘閥：在尾水池的一側(cè)設(shè)有一套放空閘閥，用于該尾水池的放空，閘閥公稱通徑為DN200mm，公稱壓力為1.0MP，操作方式為手電兩用，本閥門控制方式為現(xiàn)地控制、遠程監(jiān)測。

10、結(jié)束語

綜上所述，以上內(nèi)容是該工程金屬結(jié)構(gòu)的最初設(shè)計，為了提高金屬的合理性，保證金屬結(jié)構(gòu)功能的正常發(fā)揮，需要建立模型和試驗設(shè)計對其設(shè)計的優(yōu)良進行檢測，從而發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，保證工程的建設(shè)質(zhì)量。

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作者簡介：楊薇（1965-）女 漢族 貴州息烽 本科 高級工程師 主要從事：水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的工作。