德澤壩后水電站金屬結構設計

摘 要：文章介紹了德澤壩后水電站工程導流隧洞、泄洪隧洞、發電放空隧洞、溢洪道及壩后電站閘門與啟閉機設計及布置。

關鍵詞：金屬結構設計；閘門；啟閉機；德澤水庫

1 工程概況

牛欄江德澤壩后水電站工程是牛欄江-滇池補水的配套工程，引用水庫汛期棄水和生態流量發電的壩后式電站，電站裝機容量20MW，電站距沾益公路里程72km、距曲靖市84km、距昆明市173km。

電站主體建筑物由多年調節水庫、有壓引水隧洞、壓力鋼管道和廠區樞紐組成；電站引水壓力鋼管從水庫放空洞引取，接至水輪發電機組。

2 金屬結構設計概述

導流隧洞與泄洪隧洞共用出口段、進口段部分，導流隧洞底檻高1669.489m，比泄洪隧洞底檻低55.514m。在導流段進口設封堵閘門1套，進口段為龍抬頭結構，龍抬頭段底檻高程1725m。

在泄洪隧洞進口段（龍抬頭段）設事故檢修閘門1套、工作閘門各1套。發電放空隧洞是一多功能隧洞，主要功能是水庫的放空及發電。根據發電放空隧洞的功能及各種要求，在隧洞進口設置了一取水塔，在取水塔的底部進口設擋水閘門1套，滿足水庫放空需要；在取水塔上死水位以下6m處設置發電取水孔，取水孔上設攔污柵1套及事故快速閘門1套，滿足發電用水的要求；在發電放空隧洞出口設置放空錐形閥1套，滿足水庫泄放的功能；在生態旁通岔管末端安裝錐形閥1套，滿足排放生態流量的要求。

溢洪道弧形閘門堰頂高程為1781.0m，由于庫水位低于堰頂高程時間大于2個月，因此不設檢修閘門，只設一套弧形閘門即可。

壩后電站共兩臺混流式機組，有兩條尾水通道，設兩孔檢修閘門，共用一套移動式電動葫蘆啟閉操作。

2.1 導流隧洞金屬結構及啟閉設備

導流洞封堵閘門設置在隧洞進口的龍抬頭段的豎井內，閘門為焊接鋼結構，主梁為實腹式焊接組合梁，門葉分4節制造和運輸，在工地焊接成整體。采用下游止水，頂、側水封采用“P”形水封，底水封采用板形水封。閘門主支承采用16套MGC材料的滑道支承，側輪裝置為懸臂式結構，側輪直徑φ250mm，反向支承為HQ滑塊。閘門操作條件為低水頭動水利用閘門自重下門，永久封閉孔口不再提門。導流封堵閘門的門槽型式采用I型結構，深寬比為2.14。閘門的用途為：施工期間導流，閘門鎖定在高程？犖1685.486的檢修平臺上，當需要封堵導流隧洞時低水位動水關閉閘門封堵孔口。閘門主材為Q235，埋件主材Q235，主軌材料為Q235。

閘門采用QPG1600kN固定式卷揚機，揚程為17m，布置在？犖1700.686m的平臺上，其吊頭通過動滑輪與閘門連接。啟閉機上設有機械和電氣等保護和控制裝置，采用現地控制。

2.2 泄洪隧洞金屬結構及啟閉設備

2.2.1 事故檢修閘門與啟閉機設計及布置

泄洪隧洞事故檢修閘門設置在隧洞進口的龍抬頭段的豎井內。閘門為焊接平面定輪鋼結構，門葉分上、下兩節制造和運輸，在工地焊接成整體。閘門為上游止水，頂、側水封采用“P60”形水封，底水封采用板形水封。主梁為實腹式焊接組合梁。閘門采用滑動軸承的滾輪支承，每側布置4個，輪子直徑1000mm，主輪跨度6200mm，主輪材料為ZG340-640，軸套采用NGC鋼背復合型軸套。側輪裝置為懸臂式結構，側輪直徑φ200mm，反向支承為HQ滑塊。閘門上設有充水閥，充水閥型式為閘閥，直徑DN200，通過改造后的拉桿與吊頭連接。充水閥行程為200mm，為確保充水閥關閉，專門設置了充水閥加重塊。

事故檢修閘門門槽為Ⅱ型門槽，槽深900mm，槽寬1800mm，寬深比2.0，下游側帶錯距比。門槽埋件設主軌、反軌、底檻、門楣等焊接結構件和鑄鋼件，主要焊接材料為Q235，鑄鋼主軌材料為ZG340-640；門槽埋件分為工作段及非工作段；工作段設至底檻以上12000mm，下游支承段采用鑄鋼主軌，上游反軌裝置為Q235，非工作段上、下游都設較簡單的護軌結構，材料為Q235。埋件采用二期砼埋設，二期砼標號C30。

事故檢修閘門的操作條件為加重塊加重后動水閉門，充水閥充水平壓后靜水啟門。閘門的用途為：正常工況下，閘門鎖定在高程？犖1796.30的檢修平臺上，當后邊的工作閘門及隧洞需要檢修或者發生事故時，此閘門動水關閉。

由于此閘門自重及加重塊較重，專門設計了鎖定裝置及軌道。鎖定梁為“工”字形結構，兩邊的邊梁上各帶2個支承輪，可以使空載時移動便利；中間的橫梁為箱型結構，負責鎖定閘門。在支承輪架的頂部設有彈性橡膠墊，當閘門處于鎖定狀態時，橡膠墊壓縮，閘門自重及加重塊重量通過位于邊梁上的支承塊傳至軌道及混凝土中，減少對輪子的壓力。鎖定梁的兩端設有手柄，離地面高度大約1m，方便人工操作。

閘門采用QPG2500kN固定式卷揚機，揚程為70.0m，布置在？犖1808.30m的平臺上，其吊頭通過動滑輪與事故閘門連接。電氣控制采用“一控一機”的布置，固定卷揚式啟閉機由起升機構、機架、電氣控制裝置等部件組成。起升機構均設置有高度指示裝置、主令控制裝置和荷重測控裝置，可保證啟閉機安全運行。啟閉機為現地操作。為滿足減少啟動電流沖擊及精確控制充水閥提升行程的要求，卷揚機采用了變頻降壓啟動方式。

2.2.2 弧形工作閘門與啟閉機設計

泄洪隧洞工作閘門為弧形工作閘門，閘門為雙主橫梁、直支臂焊接鋼結構閘門。主橫梁為箱型斷面，支臂為箱型斷面，弧門半徑為10000mm。弧門支鉸為圓柱鉸（自潤滑軸套），支鉸高6500mm，支承距3200mm。在弧門兩側的邊梁上各布置有側導向輪。弧門的側止水為 “P60”水封，底止水為板形水封。門槽底檻埋件和側軌埋件均為鋼結構件，側軌上設有不銹鋼水封座板。為保證止水可靠，頂止水為雙道止水設計分別位于門葉和門楣上。當閘門全部關閉時，靠門葉上的頂止水與門楣的座板壓緊止水；當閘門開啟時，門楣上的轉動止水緊貼面板，防止水流射出。閘門主材Q345，埋件主材Q235。

每扇閘門采用一套QHSY1600kN/320kN的液壓啟閉機，行程為7.62m，液壓啟閉機油缸的轉動吊點布置在操作平臺的機架上，下吊點與閘門的吊頭鉸接。液壓泵站布置在泵房里，每套泵站設有兩臺互為備用的油泵電動機組。液壓啟閉機設置有液壓和電氣等多套保護和控制裝置。啟閉機操作采用現地控制和遠方監控方式。

2.3 壩后電站金屬結構及啟閉設備

二臺機組尾水管出口處設置2孔尾水孔，每孔設1扇尾水檢修閘門，閘門為潛孔式平面滑動鋼閘門，門葉采用鋼板焊接的實腹式主梁結構，主梁為工字梁斷面，閘門主要板材材料為Q235。滑道選用高分子復合材料，摩擦系數低，強度高，單側滑塊長400mm，支承距4070mm，計算最大線荷載5.67MPa；側輪采用簡支式支承，側輪直徑φ150mm。閘門采用下游止水，頂、側水封為“P60”形橡塑水封，底水封為板形橡膠水封。門槽為I型門槽，門槽深450mm，寬800mm，門槽寬深比1.78。門槽埋件采用主軌、反軌、底檻、門楣等焊接鋼結構。門槽埋件主要材料為Q235，采用二期砼埋設，二期砼標號C25。

閘門主要用途為機組檢修時下閘擋水。操作條件為靜水啟閉，閘門采用2×100kN移動式電動葫蘆啟閉機，揚程為12m，布置在？犖1670.30m的平臺上，通過拉桿與閘門吊耳連接操作。

3 結束語

牛欄江德澤壩后水電站2013年投入運行，所有金屬結構設備已正常運行三年，閘門水封良好，啟閉靈活可靠，能滿足正常運行要求。