小灣電站工程弧形工作閘門充壓水封安裝調(diào)試技術(shù)

周桂芬

水利水電第四工程局有限公司

1.概述

1.1 工程施工概述

云南小灣水利樞紐工程主壩為雙曲拱壩，壩高295米，整個(gè)拱壩從壩趾到壩頂共設(shè)置有2個(gè)導(dǎo)流底孔、3個(gè)導(dǎo)流中孔、2個(gè)放空底孔、6個(gè)泄洪中孔以及5個(gè)泄洪表孔起導(dǎo)流和泄洪功用。

導(dǎo)流中、底孔和放空底孔弧形工作閘門結(jié)構(gòu)與后續(xù)安裝的弧形工作閘門結(jié)構(gòu)相同，均是由鉸軸、支臂、門葉以及門槽組成,但由于小灣工程具有高水頭的特征,在止水裝置設(shè)置方面有異于其他弧形工作閘門，即安裝在門體部位的常規(guī)止水和安裝在門槽部位的伸縮式充壓水封止水；常規(guī)止水,即安裝在門體部分的“P”型頂止水和側(cè)止水以及“刀”型底止水；可伸縮式充壓水封，即安裝在門槽側(cè)水封座凹槽內(nèi)的“山”型水封。前者利用常規(guī)止水橡皮和門槽止水面的預(yù)壓縮量來完成止水，后者則利用鑲嵌在門槽內(nèi)的伸縮式水封通過水頭高度和空壓機(jī)補(bǔ)壓與弧門面板間形成壓縮量來完成止水作用。本文就導(dǎo)流中、底孔及放空底孔充壓水封安裝及調(diào)試工序及其過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總，給后續(xù)充壓水封安裝施工提供切實(shí)可行的理論依據(jù)。

1.2 工程技術(shù)特性

現(xiàn)場弧形工作閘門在設(shè)計(jì)上采用單吊點(diǎn)、直支臂、圓柱鉸，整個(gè)閘門由鉸軸、支臂以及門葉三部分組成。從整個(gè)安裝過程來看充壓水封的安裝包括兩部分：一為水封安裝; 二為安裝后的調(diào)試。

充壓系統(tǒng)控制元件包括：電控信號柜、供水水箱、充壓管路、離心泵、泄壓閥（安全閥）、過濾器、空壓機(jī)、儲(chǔ)能罐、電接點(diǎn)壓力表、電動(dòng)閘閥等元件。

2.伸縮式充壓水封安裝與調(diào)試難點(diǎn)分析

⑴伸縮式充壓水封在設(shè)計(jì)方面為整體框架式，水封體型大、噸位重，由于導(dǎo)流中底孔弧形工作閘門安裝方式為潛孔式，現(xiàn)場液壓啟閉機(jī)底板混凝土的澆筑先于水封的安裝施工，那么在啟閉機(jī)底板與閘室形成的封閉空間內(nèi)如何解決水封的吊裝入槽及就位問題來保障水封的安裝質(zhì)量。

⑵充壓水封在設(shè)計(jì)上門葉面板與側(cè)水封座面間有5mm的間隙，以避免水封泄壓后閘門啟閉過程中對水封的摩擦或撕裂，施工中控制好側(cè)水封座與面板的曲率半徑及他們之間的間隙，保障止水橡皮壓縮的均勻性就顯得尤為重要。

⑶導(dǎo)流中底孔充壓管路全部采用￠60*5的不銹鋼管，管道設(shè)計(jì)壓力為1.5MPa,管路耐壓試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.25倍,另外管路上布置的壓力表、電動(dòng)閘閥、單向閥和泄壓閥等元件與管路通過法蘭連接，故施工中保證管路和電控元件間的密封性是順利進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行的首要條件。

⑷側(cè)水封座上面固定充壓水封的不銹鋼壓板的裝配質(zhì)量以及伸縮式充壓水封在不銹鋼水封壓板間的自由伸縮和伸縮均勻是保障止水質(zhì)量的前提，也是充壓水封安裝最關(guān)鍵最重要的工序。

⑸閘門啟閉信號和充壓管路充泄壓信號傳輸?shù)撵`敏度是保障水封安裝質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

圖1 充壓水封、側(cè)水封座與門葉面板間的關(guān)系

3.充壓水封的安裝

3.1 充壓水封的整體吊裝、就位與調(diào)整

弧形工作閘門充壓水封為“山”型結(jié)構(gòu)，由于受體型的影響一般在后方粘接為整體結(jié)構(gòu)，平面尺寸為6600*8630mm，水封截面為“山”型，水封中部為頭部，兩端部為水封支臂部分，吊裝時(shí)用麻繩或纖維繩將水封框架纏繞捆綁以增加水封整體受力防止撕斷。用起吊設(shè)備將充壓水封吊裝到位后將水封頂部固定在門葉底止水位置，隨門葉開啟而將水封提起至就位位置進(jìn)行調(diào)整。安裝時(shí)要將水封整體均勻分布在整個(gè)水封槽內(nèi)，強(qiáng)度要在其允許范圍內(nèi)，其水封物理機(jī)械性能如下：

水封扯斷強(qiáng)度≥200kgf/cm2；扯斷伸長率≥50%；硬度（邵氏）65±5°；回彈率43%；老化系數(shù)（70°*72hr）≥0.85；使用溫度范圍：-40～+60℃

3.2 不銹鋼水封壓板的安裝與調(diào)整

不銹鋼壓板的安裝順序從底坎止水座開始，經(jīng)側(cè)水封座止水槽到門楣部位，就位時(shí)要遵循兩個(gè)原則：一、不銹鋼壓板與側(cè)水座配鉆孔必須吻合；壓板底面與門槽水封座面完全接觸，且水封支臂部分的壓縮量達(dá)到設(shè)計(jì)值，水封頭部不能高出水封壓板頂面；二、不銹鋼壓板與水封頭部兩側(cè)的間隙要均勻（導(dǎo)流中底孔在藍(lán)圖設(shè)計(jì)為2mm），寬度不能小于設(shè)計(jì)值（水封頭部理論設(shè)計(jì)寬度為60mm），壓板間隙和錯(cuò)臺(tái)應(yīng)小于0.5mm，緊固時(shí)對稱緊固，避免橡皮支臂單側(cè)受力而產(chǎn)生外翻或單側(cè)擠壓而造成自由收縮受阻。

4. 水封耐壓性能的檢查及系統(tǒng)模擬調(diào)試

水封耐壓性能的檢查包括兩部分：一部分為整個(gè)充壓管路全部敷設(shè)完畢于二期混凝土回填前對充壓系統(tǒng)（含側(cè)水封座及其內(nèi)腔的充壓管路）進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。另一部分混凝土澆筑完成后對整體水封（包括啟閉機(jī)底板管路部分及其附件、門槽閘室管路部分、門楣充壓部分、側(cè)水封座管路部分、底坎管路部分等）進(jìn)行打壓和耐壓試驗(yàn)。

4.1 充壓系統(tǒng)的模擬調(diào)試

在進(jìn)行充壓水封試驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試，系統(tǒng)模擬試驗(yàn)包括水位控制器的調(diào)整、電動(dòng)閘閥的模擬動(dòng)作、水泵的試運(yùn)轉(zhuǎn)、蓄能罐充壓及控制元件的調(diào)整，使其動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，運(yùn)行控制正常自如，滿足要求后再進(jìn)行充壓水封的充壓試驗(yàn)。

4.2 閘門水封的打壓與保壓試驗(yàn)

閘門再完成混凝土的二次回填后，即進(jìn)行打壓與保壓試驗(yàn)，打壓時(shí)以0.5PMa為分級級別逐步進(jìn)行，直至到工作壓力2.0PMa，此時(shí)檢查各充水管路以及門楣、底坎與側(cè)水封座等部位的滲漏情況，如有問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。之后進(jìn)行系統(tǒng)保壓試驗(yàn)，該保壓試驗(yàn)由空壓機(jī)動(dòng)作來完成，以泄壓不超過額定工作壓力的15% 為合格。

4.3 閘門水封的耐壓試驗(yàn)

將閘門關(guān)閉到位后進(jìn)行加壓，緩慢施加背壓到水封與門葉面板接觸后分級加壓（每級為0.1PMa）每級保壓十分鐘后再進(jìn)行加壓，一直到額定工作壓力后保壓24小時(shí)，檢測系統(tǒng)是否泄漏，壓力是否降低，各充壓元件的工作是否正常。再將系統(tǒng)壓力加壓到額定工作壓力的1.25倍，檢測系統(tǒng)是否泄漏，壓力是否降低，各充壓元件是否工作正常。試驗(yàn)過程中如果有異常變形、變位應(yīng)立即停止試驗(yàn)，查明情況后再繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)工作。

5.結(jié)束語

通過充壓水封的安裝與調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題匯總和處理措施的應(yīng)用，使充壓水封的安裝與調(diào)試工作進(jìn)行的相當(dāng)順利，通過導(dǎo)流底孔弧形工作閘門的下閘蓄水和封堵事實(shí)證明了充壓水封的止水效果，當(dāng)然也為今后的泄洪中孔及泄洪表孔充壓水封的安裝調(diào)試積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。