汾河水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

裴翠梅

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

汾河水庫(kù)樞紐工程是山西省境內(nèi)最大的水庫(kù)，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚、工業(yè)供水、城市供水和水利旅游的大型水利樞紐。水庫(kù)于1958年7月動(dòng)工興建，1961年6月投入運(yùn)行，總庫(kù)容7.21億m3，控制流域面積5 268 km2。樞紐工程由攔河壩、溢洪道和輸水洞三部分組成，后增建水電站、泄洪洞工程。水電站于1982年10月開工，1986年11月竣工驗(yàn)收并網(wǎng)發(fā)電。泄洪隧洞工程于1989年9月開工，1994年主體工程完成，1995年4月進(jìn)口巖塞爆破成功后投入運(yùn)行。

1 金屬結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建工程

1.1 溢洪道

溢洪道設(shè)弧形工作閘門2扇，在1959年加固改造。經(jīng)過50余年的運(yùn)行，溢洪道金屬結(jié)構(gòu)存在以下問題：閘門壽命已達(dá)到報(bào)廢時(shí)間，水庫(kù)大壩的加高致使閘門工作條件、運(yùn)行方式發(fā)生變化，原來(lái)閘門已不能承受應(yīng)有的荷載；閘門銹蝕嚴(yán)重，很大程度上降低了閘門鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，不能保證閘門正常運(yùn)行；閘門沒有經(jīng)受滿負(fù)荷運(yùn)行，從外觀檢查及初步計(jì)算，該閘門不能承受在設(shè)計(jì)水頭下工作強(qiáng)度；與該閘門配套的啟吊設(shè)備陳舊，機(jī)體笨重，運(yùn)行不靈活，鋼絲繩磨損、銹蝕嚴(yán)重，影響水庫(kù)安全運(yùn)行。

針對(duì)以上問題，在2008年汛前對(duì)該閘門和啟閉機(jī)進(jìn)行了以下改造：重新設(shè)計(jì)并更新2扇弧形閘門；保留原閘門門槽和閘門支鉸部分，對(duì)門槽進(jìn)行防腐處理，對(duì)支鉸清洗注油維修；對(duì)啟閉機(jī)進(jìn)行維修，更換電機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)及手動(dòng)裝置；增設(shè)閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

1.2 輸水隧洞

1958年輸水隧洞開始施工，進(jìn)口設(shè)平板事故檢修門1扇、平壓門1扇、攔污柵2扇，出口設(shè)直徑2.2 m的錐形閥；1979年泄洪洞進(jìn)行擴(kuò)洞改造，將洞徑由2.2 m擴(kuò)大到4 m，拆除錐形閥，將主洞延長(zhǎng)98.2 m，裝弧形閘門1扇。

檢修閘門、平壓門和攔污柵經(jīng)過近50余年的運(yùn)行，攔污柵嚴(yán)重變形；事故閘門、攔污柵、平壓門及啟閉機(jī)鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，很大程度上降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，影響工程的安全使用；事故閘門變形，影響了閘門止水，運(yùn)行摩擦阻力增大，致使閘門不能正常工作；啟閉機(jī)機(jī)體笨重、操作繁瑣、啟閉機(jī)制動(dòng)器、齒輪、鋼絲繩等磨損嚴(yán)重。機(jī)電設(shè)備及其控制系統(tǒng)設(shè)備陳舊老化、運(yùn)行失靈，影響水庫(kù)安全運(yùn)行。

針對(duì)以上問題，2009年將平壓門及攔污柵啟閉機(jī)鋼絲繩進(jìn)行更換，2011年對(duì)輸水隧洞事故檢修閘門、攔污柵和啟閉機(jī)進(jìn)行了以下改造：更換事故檢修閘門和攔污柵；對(duì)原攔污柵柵槽、閘門門槽進(jìn)行防腐維修；更換閘門啟閉設(shè)備，按新運(yùn)行管理更換必要的電氣設(shè)備并配置自動(dòng)化控制設(shè)施。

1.3 泄洪隧洞

為提高水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮水庫(kù)持續(xù)供水能力，兼顧水庫(kù)排沙功能，1989年9月在大壩右岸增建一條內(nèi)徑為8 m的泄洪隧洞。泄洪隧洞進(jìn)口設(shè)平板事故閘門2扇，出口設(shè)有弧形工作閘門1扇。2010年4月更換止水，并將該閘門局部銹蝕部位經(jīng)砂輪除銹后進(jìn)行涂刷防銹漆處理。

2 金屬結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

汾河水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)部分主要包括溢洪道弧形工作閘門2扇、輸水隧洞弧形工作閘門1扇、滑動(dòng)式平板事故檢修閘門1扇、平壓門1扇、攔污柵2扇、泄洪隧洞弧形工作閘門1扇、定輪式平板事故檢修閘門2扇以及與各閘門（攔污柵）配套的啟閉設(shè)備。

溢洪道工作閘門為露頂式弧形鋼閘門，其孔口尺寸12 m×7 m，設(shè)計(jì)水頭6.7 m，共2孔，閘門為雙吊點(diǎn)起吊，選用2×225 kN弧門卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。

輸水隧洞進(jìn)口設(shè)2扇斜拉式攔污柵，其孔口尺寸2.5 m×7 m，配1臺(tái)2×75 kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，同時(shí)起吊2扇攔污柵。攔污柵后面設(shè)平板事故檢修門1扇，其孔口尺寸4 m×4 m，配1臺(tái)1 000 kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)通過拉桿起吊，檢修門胸墻上方設(shè)平壓門，孔口尺寸0.8 m×0.8 m，配1臺(tái)200 kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。出口設(shè)弧形工作閘門，孔口尺寸3.6 m×3.6 m，配1臺(tái)1 500 kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。

泄洪隧洞進(jìn)口設(shè)平板事故檢修閘門2扇，其孔口尺寸3.2 m×8 m，各配1臺(tái)3 600 kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。出口設(shè)弧形工作閘門1扇，孔口尺寸7 m×6.5 m，配1臺(tái)2×1 250 kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。

3 金屬結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀況及存在問題

3.1 運(yùn)行狀況

汾河水庫(kù)管理局對(duì)水庫(kù)樞紐中所有金屬結(jié)構(gòu)的檢修和維護(hù)工作到位，每年例行檢修，對(duì)閘門防銹噴鋅脫落部分及時(shí)修補(bǔ)，止水橡皮每5年更換1次，因此各閘門沒有發(fā)生氣蝕、腐蝕、磨損、變形、漏水等現(xiàn)象，埋件及多數(shù)閘門支承部分在運(yùn)行中也滿足設(shè)計(jì)要求。目前溢洪道弧形工作門、輸水隧洞平板事故檢修閘門、平壓門、攔污柵、泄洪隧洞平板事故檢修閘門、弧形工作閘門開啟閉靈活，閘門運(yùn)行正常。

3.2 存在問題

2011年6月起吊4 m輸水洞出口弧形工作閘門時(shí)，發(fā)現(xiàn)支鉸軸抱死，潤(rùn)滑油無(wú)法注進(jìn)，兩支鉸軸起吊不平行，閘門放不到底，有呲水現(xiàn)象，到9月底下汛后，將檢修閘門關(guān)閉，防空隧洞的弧形閘門才可以完全關(guān)閉，且止水嚴(yán)密。

4 安全評(píng)價(jià)

4.1 安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)

根據(jù)《水工鋼閘門和啟閉機(jī)安全檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，凡未進(jìn)行定期安全檢測(cè)的閘門和啟閉機(jī)，大型工程運(yùn)行期滿30年，中型工程運(yùn)行期滿20年，必須進(jìn)行一次全面的安全檢測(cè)。汾河水庫(kù)除4 m輸水隧洞弧形工作閘門外，其余閘門和啟閉機(jī)從更換開始運(yùn)行至今，在規(guī)范規(guī)定要求的時(shí)間范圍內(nèi)。

4.2 綜合評(píng)述及存在問題分析

通過綜合分析，汾河水庫(kù)所有閘門在設(shè)計(jì)水頭下均能滿足現(xiàn)行規(guī)范的運(yùn)行要求及使用要求，所有與各閘門配套的啟閉機(jī)均能滿足現(xiàn)行規(guī)范的運(yùn)行要求。

5 結(jié)論與建議

汾河水庫(kù)所有閘門及其承重構(gòu)件和行走支撐、啟閉機(jī)均能正常工作，根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》有關(guān)規(guī)定，汾河水庫(kù)所有金屬結(jié)構(gòu)部分的綜合安全性能評(píng)定為A級(jí)。

根據(jù)汾河水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)目前的情況，建議在每年例行檢修閘門時(shí)，將4 m輸水洞隧洞弧形工作閘門的支鉸進(jìn)行維修、校正，并進(jìn)行防腐處理和加注潤(rùn)滑油；同時(shí)提高閘門運(yùn)行管理水平，全部加裝自動(dòng)化控制系統(tǒng)（目前已有兩處閘門加設(shè)）。