四川水電站閘門

四川水電站閘門

水電站水庫(kù)為周公河流域梯級(jí)具有年調(diào)節(jié)能力的水庫(kù)，電站為混合式開發(fā)型式。水庫(kù)正常蓄水位1080m，設(shè)計(jì)洪水位1078.87m，校核洪水位1082.76m，低運(yùn)行水位1020m?？値?kù)容5.85億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容4.85 億m3，壩高143.26m。設(shè)計(jì)洪水流量（P=2%）1109.19m3/s，校核洪水流量（P=0.2%）1340.4m3/s。電站裝機(jī)容量2×120MW，混流式機(jī)組，單機(jī)引用流量60m3/s。泄水建筑物包括左岸泄洪隧洞和右岸泄洪隧洞2條泄洪隧洞，其中左岸為開敞式表孔，右岸為中孔，為避免中孔頻繁開啟，有利于工程的安全運(yùn)行及管理，在小洪水時(shí)利用左岸泄洪洞調(diào)節(jié)流量，當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)表孔單獨(dú)泄洪2年一遇洪水位1075.4m時(shí)，中孔開啟。中孔事故閘門的布置和型式需結(jié)合工程的整體規(guī)劃和水工建筑物的總體布置進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，其水力學(xué)性能以及門體結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能，直接關(guān)系到右岸泄洪隧洞工作門及泄洪建筑物運(yùn)行的技術(shù)可行性、可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性和安全性 [1]  

根據(jù)樞紐布置，在右岸泄洪洞進(jìn)口布置事故門1扇，泄洪洞工作門布置在其下游側(cè)。事故閘門孔口尺寸為4 m×7m（寬×高），底坎高程1040m，正常蓄水位1080 m，校核洪水位1082.76 m，壩頂平臺(tái)高程1085.7m。根據(jù)樞紐防洪總體方案，該閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作水位按校核洪水位考慮，用于泄洪洞弧形工作門門葉及門槽檢修時(shí)擋水，或在工作門發(fā)生事故時(shí)，動(dòng)水下門切斷水流。閘門為動(dòng)水下門，靜水啟門，門頂設(shè)充水閥充水平壓，設(shè)計(jì)水頭及下門水頭為42.79m，閉門利用水柱加重，固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作。

根據(jù)一般的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，要求金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足水工總體布置及安全泄洪的前提下，應(yīng)使所選設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易，維修方便，綜合造價(jià)低，運(yùn)行安全可靠。按以上原則，根據(jù)右岸泄洪洞事故閘門孔口尺寸大小、水頭、流速、水流條件及水工布置通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較做選型，就事故閘門的支承型式，對(duì)滑動(dòng)閘門、定輪閘門進(jìn)行了綜合比較。
作為依靠自重和水柱動(dòng)水閉門的平面定輪事故閘門在我國(guó)很多工程中有應(yīng)用，若采用潛孔平面定輪門，定輪門輪壓1900kN，定輪直徑約800mm，啟門力較小；但因?yàn)殚T葉采用水柱下門，頂水封和側(cè)水封均布置在下游，事故門關(guān)閉時(shí)定輪泡在水中，定輪需設(shè)置止水的密封圈，保證軸承的水密性和良好的潤(rùn)滑至關(guān)重要，包括密封的型式、材質(zhì)、老化及密封的潤(rùn)滑問(wèn)題，這樣設(shè)計(jì)較復(fù)雜且密封效果及密封壽命不能*保證，一旦漏水，水和泥沙進(jìn)入將使摩阻力急劇增加，導(dǎo)致事故門工作時(shí)不能閉門。且定輪布置需要加深門槽深度，加厚門葉結(jié)構(gòu)。采用潛孔平面定輪門在設(shè)計(jì)、制造上是可行的，但制造難度相對(duì)較大，而且造價(jià)也高。
利用水柱下門的潛孔平面滑動(dòng)門在國(guó)內(nèi)外工程中應(yīng)用廣泛，在設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面均比較成熟，本工程采用滑動(dòng)門支承線荷載為23013N/mm2，滿足現(xiàn)有滑道材料的抗壓強(qiáng)度，利用全水柱閉門閘門不需加重，動(dòng)水閉門持住力約為1889.5kN，啟閉機(jī)易于選擇，平門的門葉及埋件加工制造難度小，造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，因此采用平門方案。

事故閘門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)編輯
事故閘門孔口尺寸為4 m×7m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭43m。閘門門葉材料為Q235B，采用主梁實(shí)腹式焊接結(jié)構(gòu)，門葉分2節(jié)制造，工地拼裝，面板布置在上游側(cè)，頂、側(cè)水封布置在下游側(cè)，底水封布置在上游側(cè)。頂側(cè)水封為橡塑水封，水封寬度4.4 m，水封高度7.1m，支承跨度4.8m，面板厚度14mm，閘門動(dòng)力系數(shù)取1.1。經(jīng)結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計(jì)算，閘門的結(jié)構(gòu)特性如下：面板承受的大水壓力為12156.1kN；頂主梁跨中斷面彎應(yīng)力σmax=102.2 MPa，支承斷面剪應(yīng)力τmax=41.7MPa；底主梁跨中斷面彎應(yīng)力σmax=104.9MPa；支承斷面剪應(yīng)力τmax=62.5MPa。閘門主要部位的應(yīng)力均在許用應(yīng)力范圍以內(nèi)。
事故閘門為動(dòng)水下門，其底緣形式的設(shè)計(jì)很重要。據(jù)試驗(yàn)和很多工程資料表明：閘門底緣型式設(shè)計(jì)不合理，不僅會(huì)產(chǎn)生較大的下吸力（上脫力），更會(huì)引起負(fù)壓和門槽空蝕，惡化水利條件，導(dǎo)致閘門震動(dòng)。按照《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》，動(dòng)水下門時(shí)，為避免門底過(guò)水的射流沖擊主梁腹板及翼板而形成真空，從而增加閘門振動(dòng)，下游傾角不小于30°，工程事故門采用全水柱下門，底主梁與底檻的夾角則為30.8°>30°，本閘門底緣的設(shè)計(jì)符合規(guī)范要求。
支承滑道按等荷載布置，上下2節(jié)門葉每側(cè)布置2個(gè)滑道，門葉的大支承