贺圣权
宜昌市黄柏河流域管理局 湖北 宜昌 443005
摘要：水库蓄水后安装弧形钢闸门，利用弧形钢闸门在水中的浮力运送到堰顶，在闸墩顶部利用简易起重吊装设备就位安装，简单、安全、可靠、费用省，值得分享。
关键词：弧形钢闸门；安装
1前言
宜昌市玄庙观水库工程位于长江北岸支流———黄柏河东支上游，为黄柏河东支梯级规划中第2级工程，主要任务是防洪、发电。该枢纽工程由大坝、溢洪道、发电引水洞、发电站和升压站等组成。总库容4215万m3，电站总装机2×2500kW，大坝按3级建筑物设计，坝型为碾压混凝土双曲拱坝。坝顶高程497.00m，最大坝高65.50m，坝顶弧长203.00m，正常水位495.00m。该工程多年平均气温16.0℃，极端最高气温40.2℃，极端最低气温-19.0℃，多年平均相对湿度77.7%，多年平均风速1.8m/s，最大风速20m/s。该工程的泄水防洪建筑物为大坝溢洪道。溢洪道共布置4孔，每孔水平断面为梯形截面，闸门底坎后为x1.85=11.2757y的溢流曲线。
2溢洪道金属结构布置
2.1溢洪道金属结构设备布置
溢洪道工作闸门一般情况下可布置为平板闸门和弧形闸门，启闭设备采用一门一机布置型式。但考虑到采用平板闸门须将启闭设备布置在坝顶高程以上，且须设置高排架及启闭机房，不仅工程量增大，且严重影响坝面的景观，此外，平板门底缘泄流流态明显不如弧形闸门，经综合分析比较，溢洪道采用弧形工作闸门。启闭设备一般采用固定卷扬机和液压启闭机两种型式，如采用固定卷扬机则也需在坝顶设置排架和启闭机房，从而大大削弱了使用弧形闸门的作用，推荐采用表孔液压启闭机，只在溢洪道一侧设置一座液压启闭机油泵房即可。
2.2弧形工作闸门
溢洪道每孔设一套弧形工作闸门，闸门宽度12m，高度7.56m，底坎高程487.938m，闸门设计挡水位为495.00m。考虑到溢流水面线不能冲刷到弧门支铰的要求，根据水工泄流计算水面线，支铰高程确定在493.00m，弧门半径设计为R=10m，闸门设计水头7.562m。闸门靠自重落门，动水启闭。
2.3液压启闭机
启闭机采用QHLY系列露顶式弧形闸门液压启闭机，启闭容量为2×630kN，启闭机上吊点布置在水平方向距弧门支铰中心2.5m，垂直方向距弧门支铰中心4.1m。启闭机上吊点支架埋设在1.5m×2.4m二期混凝土中，为保证二期混凝土的浇筑质量，在一、二期混凝土结合处设插筋，二期混凝土表层设置直径16mm、间距200mm的表层配筋。液压启闭机的油泵房及控制盘柜均设在左岸的集中控制室中。由于水库每年非汛期总能保证2个月的库水位低于弧门底坎高程487.938m，故弧形工作门前不再设置检修闸门，以缩短闸墩长度，节省混凝土和钢材用量。具体金属结构布置见图1。
图1 金属结构布置图
3 弧形工作闸门的设计
3.1主要技术参数
1）设置地点：溢洪道；
2）孔口数量：4个；
3）孔口高度：7.56m；
4）设计水头：7.56m；
5）总水压力：3570kN；
6）操作方式：动水启闭；
7）起门容量：2×630kN；
8）孔口形式：表孔；
9）孔口宽度：12m；
10）止水宽度：12m；
11）弧门半径10m；
12）闸门形式：表孔斜直臂弧形闸门；
13）起门机形式：双吊点液压启闭机；
14）闸门数量：4个。
3.2闸门结构设计
考虑到当地最低气温达到-19℃，闸门面板、主梁、支臂、边梁主要结构件的材质均采用Q345B钢(相当于原16Mn钢)。
(1)闸门门叶结构共设2根主横梁、6根中间次梁、1根顶次梁、1根底次梁、6根纵隔板和2根边梁(柱)。闸门支臂主框架为斜支臂型式，斜角为6.299°，侧框架为V形框架加中间竖杆组成的框架结构，上下斜杆夹角为22.324°。
(2)闸门面板厚度8mm，按规范要求面板考虑1mm锈蚀厚度。主梁采用实腹焊接工字形断面，主梁两端截面采用变断面方式。支臂断面为焊接工字形断面，上下斜杆交汇处采用大节点板，以保证节点强度和刚度。中间水平次梁采用18#槽钢，顶、底次梁为20#槽钢。
(3)为保证闸门侧止水能够在孔口内安装，侧止水采用L形橡皮水封，同时闸门边梁和混凝土闸墩间距适当加大，以保证门后的操作空间。
(4)闸门的固定和活动支铰为铸钢结构。支铰采用双向转动球面轴承，当支臂由于受力产生允许的变形或闸门制造安装产生的较小误差时，允许活动铰在主框架平面沿支铰外球面旋转一定角度，但当闸门开启时，外球面被锁定，此时闸门沿铰座铰轴转动。
(5)为了减少工程运行时管理单位的劳动强度，延长闸门的使用寿命，闸门和埋件的防腐采用金属喷锌加表面涂料封闭的方式。
4 玄庙观水库溢洪道弧形闸门安装方案
宜昌市玄庙观水库，位于远安县境内，是黄柏河流域的一座中型水库，总库容4215万m3，碾压混凝土双曲拱坝，最大坝长203.0m，坝底最大宽度18.26m，坝顶宽度4.5m，最大坝高65.5m，坝顶高程497.0m，设计水位495.0m。该工程于2005年4月蓄水，2007年4月进行溢洪道弧形钢闸门及启闭机安装。溢洪道布置于拱冠段坝顶，溢洪道底部高程488.0m，最大泄洪流量2727m3/s，4孔12×7.5m弧形钢闸门，配套液压启闭机。
弧形钢闸门由水利部天津水利水电勘测设计研究院设计，湖北水总水利水电建设股份有限公司制作、安装，宜昌水利水电监理中心监理。本人担任现场监理工程师，参与弧形钢闸门及启闭机安装，结合现场施工环境、条件及施工装备，比较了3个弧形钢闸门安装就位方案：
1）坝后吊装就位方案：坝后空地制作闸门，从坝顶吊装就位。溢洪道正下方为消能池，坝顶及坝后需搭建工作平台，坝后场地高程443.0m，最小起升高度大于54m，吊装就位难度大、风险大、工期长、费用高。
2）汽车吊装就位方案：工厂制作闸门，运至坝顶，在坝顶用汽车吊装就位，难度小、风险小、工期短、费用低，但坝顶宽度仅4.5m，不满足汽车吊支腿跨距6m的要求，需采取特殊处理措施，否则技术上不可行。
3）坝前吊装就位方案：在汽车能通达的库内平缓场地制作，制作完成并检查验收合格后，控制库水位在487.7m左右，利用闸门自身浮力漂浮到溢洪道附近，闸门底部正对堰顶预埋件就位，堰顶预埋件上焊临时止挡控制闸门底部位移，用电动绞磨将闸门顶部提升就位。经计算，闸门漂浮于水面的最大排水量85.8t，单孔闸门重量24.7t（门叶17.2t，双支臂7.5t），安全裕量大。电动绞磨提升重量大致为门叶重量的一半，吊装重量轻，起升高度小，降低吊装难度，可有效防止吊装过程中的变形。本方案技术上可行、风险小、费用最低。
弧形钢闸门制作安装时，水库已经蓄水到485～488m区间运行，且库内没有运输船只。看似坝前吊装就位不可行，但突破常规思维，充分利用弧形闸门自身特点和库水位达到溢流堰顶的优势，该工程选择坝前吊装就位方案，顺利完成了弧形闸门安装，是一次成功的尝试。
5 结束语
综上所述，溢洪道金属结构设备采用弧形工作闸门和露顶式倾斜布置的液压启闭机为目前较为常见的方式，但闸门结构型式及液压启闭机的同步方式却有不同，本文仅对玄妙庙观水库溢洪道金属结构布置和启闭机的选型进行了初步介绍，供同行们参考。
参考文献
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作者简介
贺圣权（1962-9)，男，工程师，本科，籍贯：湖北枝江，主要从事水利水电工程管理、建设、监理工作。
论文作者:贺圣权
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/11
标签：闸门论文; 溢洪道论文; 弧形论文; 水库论文; 启闭论文; 高程论文; 启闭机论文; 《防护工程》2018年第11期论文;