黃壁莊水庫啟閉機室防霜凍成功經(jīng)驗

劉更祥(河北省黃壁莊水庫管理局,河北石家莊 050224)

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黃壁莊水庫啟閉機室防霜凍成功經(jīng)驗

劉更祥
(河北省黃壁莊水庫管理局,河北石家莊 050224)

【摘 要】重力壩啟閉機室修建于2003年,每年冬季啟閉機室出現(xiàn)霜凍現(xiàn)象,2008年南水北調(diào)中線京石段通水,黃壁莊水庫是向北京供水的水源地。為了保證冬季黃壁莊水庫向北京供水,需要解決啟閉機室的霜凍問題。經(jīng)過不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗,結(jié)合工程實際情況,采用孔洞封堵法,徹底根治了啟閉機室的霜凍危害,為其他水工建筑物防霜凍提供了借鑒。

【關鍵詞】啟閉機室 防霜凍 經(jīng)驗

1 概況

黃壁莊水庫修建于1958年，位于河北省石家莊市西北30Km，是海河流域滹沱河中下游大(I)型水利工程，總庫容12.1億m3，庫區(qū)面積61.3Km2。重力壩是水庫的取水與輸水建筑物，設置7孔取水口，每孔取水口安裝一扇潛孔式平面閘門。

重力壩啟閉機室修建于2003年，位于重力壩壩頂兩層樓房的一層，建筑面積200m2，每年冬季出現(xiàn)霜凍現(xiàn)象，曾經(jīng)采取過多種措施均未成功。2008年9月28日南水北調(diào)中線京石段正式通水，崗南水庫、黃壁莊水庫的水經(jīng)過重力壩流向北京，啟閉機室的霜凍現(xiàn)象影響閘門運行，為了保證冬季向北京供水安全，水庫管理單位經(jīng)過不斷總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合工程實際情況，采用孔洞封堵法，取得成功。

2 啟閉機室霜凍現(xiàn)象及危害

啟閉機室霜凍現(xiàn)象：每年冬季1月份霜凍現(xiàn)象最嚴重。門、窗出現(xiàn)冰霜，進入啟閉機室的鐵門，冰霜厚度3cm，將門鎖凍結(jié)、將門與門框凍在一起；室內(nèi)墻壁出現(xiàn)霜，結(jié)霜厚度0.5cm；地面出現(xiàn)水珠；啟閉機和電氣盤柜出現(xiàn)水珠；室內(nèi)空氣濕度大。

危害[1]：冬季進入啟閉機室困難；冬季運行閘門，存在安全隱患；縮短電氣設備、啟閉機的使用壽命。

3 啟閉機室霜凍的原因分析

3.1 啟閉機室溫度低

啟閉機室是磚混結(jié)構(gòu)，保溫性差；啟閉機室內(nèi)，沒有熱源；啟閉機室地處野外，是孤立的建筑物。冬季來臨，啟閉機室溫度迅速下降，與室外大氣溫度相同。

3.2 啟閉機室密封嚴

2003年前的啟閉機室是簡易式房屋，通風效果好，室內(nèi)的潮濕空氣被風吹散，沒有出現(xiàn)霜凍。2003年修建的啟閉機室，塑鋼窗戶，防盜門，密封嚴密，出現(xiàn)了霜凍。

3.3 啟閉機室的空氣與壩體廊道的空氣形成對流

重力壩取水口是閘井式結(jié)構(gòu)，啟閉機室長40m，寬5m；位于啟閉機室下方的壩體廊道長34m，寬2.8m。將大壩壩頂高程規(guī)定為0m，啟閉機室高程1m，壩體廊道高程負7.5m，冬季水庫水位高程負10.5m。

啟閉機室內(nèi)有5臺固定卷揚式啟閉機，每臺啟閉機均有孔洞與壩體廊道相連；啟閉機室左右兩側(cè)有樓梯與壩體廊道相連。

壩體廊道溫度高，啟閉機室溫度低；廊道內(nèi)的水面不斷蒸發(fā)形成水蒸氣，廊道內(nèi)暖濕空氣密度小，經(jīng)過啟閉機室與壩體廊道的孔洞，上升到啟閉機室，遇冷變成水珠和冰霜；啟閉機室內(nèi)的冷空氣密度大，下降補充到廊道內(nèi)，形成空氣對流。

4 啟閉機室防霜凍措施探索[2]

4.1 啟閉機室采取采暖措施

經(jīng)試驗，15m2的房間安裝1KW電暖氣24小時運轉(zhuǎn)，室內(nèi)不結(jié)冰。重力壩啟閉機室200m2，需安裝14kW電暖氣，每天耗電336kW· h。由于運行費用昂貴，所以加熱措施未實施。

4.2 啟閉機室保溫措施

啟閉機室的墻壁安裝保溫材料、門窗安裝門簾窗簾。保溫措施只是延緩啟閉機室的散熱速度，應當與采暖措施同時進行。啟閉機室墻壁面積360m2，由于施工難度大，投資高，防霜凍效果不確定，所以保溫措施未實施。

4.3 啟閉機室安裝雙重門

為了解決鋼結(jié)構(gòu)的防盜門被冰凍住的問題，在防盜門內(nèi)安裝塑鋼門。經(jīng)過冬季觀察，兩個門全部被冰凍住。

4.4 打開啟閉機室窗戶通風

啟閉機室共6個窗戶，全部布置在上游面，冬季全部打開，形成總面積5m2的通風孔口。經(jīng)過一個冬季觀察，啟閉機室仍然出現(xiàn)霜凍現(xiàn)象。

4.5 啟閉機室安裝排風扇

在窗戶上安裝3臺排風扇，每臺排風扇的功率105W，排風量32m3/min。經(jīng)過2個冬季觀察，每天耗電8kW·h，防霜凍效果不明顯，啟閉機室內(nèi)仍出現(xiàn)水珠、冰霜。

5 啟閉機室防霜凍成功經(jīng)驗

5.1 啟閉機室防霜凍方法[2]

封堵啟閉機室與壩體廊道的所有孔洞，隔斷啟閉機室與壩體廊道的對流通道。

對于大孔洞，采用角鋼制作框架、框架覆蓋1mm厚鍍鋅鋼板的方法；對于小孔洞，采用3mm厚鍍鋅鋼板直接覆蓋的方法；選用鍍鋅鋼板優(yōu)點：美觀，防腐效果好，節(jié)約刷漆費用。

5.2 施工過程[3]

啟閉機室到壩體廊道的樓梯孔口封堵。根據(jù)樓梯孔洞的幾何形狀，制作平面蓋板。用30mm×30mm×3mm的角鋼制作蓋板的框架，用1mm厚的鍍鋅鋼板覆蓋在框架表面，用拉鉚器將鋼板鉚在框架上；蓋板周圍安裝平板橡膠。用平面蓋板蓋住樓梯孔洞，橡膠與孔洞的混凝土墻壁接觸，增加密封效果。

固定卷揚式啟閉機的卷筒下方孔洞封堵。測量閘門從關閉位置開啟到最高位置，鋼絲繩在卷筒的擺動幅度。預留寬0.2m，長是鋼絲繩擺動幅度的孔洞，其余部分全部用1mm厚的鍍鋅鋼板封閉嚴密。用30mm×30mm×3mm的角鋼制作框架，覆蓋1mm厚的鍍鋅鋼板，用拉鉚器將鋼板鉚在框架上。將預留的孔洞用平板橡膠蓋住，橡膠與孔洞邊緣搭接寬度大于0.15m。

定滑輪的鋼絲繩周圍預留2cm的間隙，其余部位全部用3mm厚的鋼板封閉。鋼絲繩周圍間隙形成的孔洞，用橡膠板蓋住。

啟閉機的電動機、變速器、制動器附近的孔洞，直接用3mm厚的鍍鋅鋼板蓋住。為了密封嚴密，鍍鋅鋼板與孔洞邊緣的搭接寬度大于0.15m。

5.3 防霜凍效果

每年冬季，將啟閉機室與檢修廊道之間的孔洞全部封堵嚴密，閘門需要啟閉時臨時打開封堵，閘門操作完畢之后重新封堵孔洞。其余季節(jié)，為了啟閉閘門方便，可以不封堵孔洞。

經(jīng)過幾個冬季觀察，自從孔洞封堵以來，啟閉機室內(nèi)沒有出現(xiàn)霜凍和水珠。冬季啟閉室內(nèi)空氣濕度不大，感覺不到潮濕。

6 結(jié)語

孔洞封堵法治理啟閉機室霜凍，投資小，施工簡單，效果明顯；一次投資，長期受益，沒有運行費用；徹底根治了多年以來冬季啟閉機室的霜凍危害。

參考文獻:

[1]水閘技術管理規(guī)程(SL75-94)[S].中國水利水電出版社,1994年.

[2]沈鳳生.水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范(SL211-2006)[S].中國水利水電出版社,2006年.

[3]高宗仁.新編五金材料手冊[M].山西.山西科學技術出版社.2003 年.99頁.

作者簡介:劉更祥(1971—),男,河北石家莊人,河北省黃壁莊水庫管理局,高級工程師,學士學位,主要從事水利工程的建設、管理工作。