小型水庫(kù)閘門破壞形式及解決對(duì)策

艾天琪

(六枝特區(qū)水務(wù)局，貴州六枝553400)

1 閘門破壞的原因分析和處理措施

解決水工鋼閘門振動(dòng)可以有2種方法:①優(yōu)化閘門結(jié)構(gòu);②改善閘門的出流、進(jìn)流條件。

1.1 泄水建筑物的總體布置

泄水建筑物的總體布置應(yīng)遵循以下3點(diǎn)原則:①泄水建筑物的總體布置的前提是減少閘門的劇烈運(yùn)動(dòng)。由于閘門長(zhǎng)期受到水流的作用，在水動(dòng)力的荷載作用下很容易產(chǎn)生劇烈震動(dòng)，從而使閘門的材料受到破壞，使閘門的使用功能下降。②總體設(shè)置上，應(yīng)該充分利用水工模型試驗(yàn)，盡量避免下游出口處出現(xiàn)回流、明滿流交替水流。其中，采取閘門段下游確保明流，而上游在各種工況條件下確保沿程正壓，是比較理想的設(shè)置方式。具體的改善措施就是使通氣量增加，設(shè)置防渦柵，同時(shí)采用強(qiáng)度較高的材料等。③最大可能地消除門底和門頂在使用過(guò)程中同時(shí)泄水的情況。

1.2 閘門段水力設(shè)計(jì)

閘門的作用是調(diào)節(jié)水流，因此，會(huì)破壞水流的連續(xù)性，從而導(dǎo)致水流不平穩(wěn)。為了避免這種現(xiàn)象，閘門的臨水面要盡量采用流線型設(shè)計(jì)，減少水流對(duì)閘門的沖擊作用。

1.3 閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分了解閘門運(yùn)行工作狀況。在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮并適當(dāng)加大安全系數(shù)。在水荷載產(chǎn)生作用的情況下，止水、漏水等會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng)，而門葉也會(huì)出現(xiàn)變形的情況，這就需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候加強(qiáng)剛度[1]。在動(dòng)水發(fā)生作用的時(shí)候，過(guò)大的不均勻破壞和變形，強(qiáng)烈的振動(dòng)往往會(huì)從支臂表現(xiàn)出來(lái)。

1.4 零部件設(shè)計(jì)

在零件設(shè)計(jì)的時(shí)候需要采用新的連接方式，比如使用電渣焊、二氧化碳保護(hù)焊、高強(qiáng)度螺栓連接方法等，這些方法能夠確保焊接的性能，大大減弱變形的情況。考慮到水庫(kù)閘門的實(shí)際情況，底止水可以采用剛度較大的橡皮帶。

1.5 閘門的運(yùn)行管理

振動(dòng)和響聲是閘門管理運(yùn)行中應(yīng)特別引起注意的兩種情況。在調(diào)度運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)該盡量減少門葉振動(dòng)情況的存在。此外，應(yīng)重視局部開啟工作情況，多孔閘門采用各孔開度不同的方法達(dá)到一定的泄量。

2 實(shí)例分析小型水庫(kù)閘門破壞型式及解決對(duì)策

2.1 小型水庫(kù)閘門破壞型式

2.1.1 閘門無(wú)法正常開啟

由于使用的年限較長(zhǎng)，懸臂閘門的支撐摩擦系數(shù)不斷增大，而且，20世紀(jì)70年代使用的除銹方法和材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前的要求。建設(shè)水庫(kù)時(shí)，考慮到水流的沖刷作用，懸臂閘門采用的是剛度較大的橡膠止水帶，但是這種止水帶會(huì)使水摩擦阻力增大許多。懸臂閘門一般不全部開啟，因?yàn)?，只要一開啟就會(huì)出現(xiàn)較大的下吸力。由于懸臂閘門安裝不合理或是制造精度較低，閘門常常無(wú)法正常開啟。水庫(kù)采用臥管取水，閘門開啟，易產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致閘門及其它部件損壞。閘門運(yùn)行多年后，懸臂閘門的背面有大量泥沙或污物沉集，使啟門力變大。啟閉機(jī)的啟閉力沒(méi)有經(jīng)過(guò)計(jì)算，當(dāng)水庫(kù)蓄滿水后，導(dǎo)致閘門損壞。由于水庫(kù)是建設(shè)在山區(qū)的，所以，一旦發(fā)生洪水，一些泥沙、樹枝就會(huì)堵塞進(jìn)水口，從而使閘門產(chǎn)生負(fù)壓，破壞閘門。一般采用手搖絞車作為啟閉設(shè)施，人工無(wú)法操作，很容易破壞閘門。

2.1.2 閘門腐蝕嚴(yán)重，閘門無(wú)法正常使用

閘門止水漏水引起縫隙空穴。雖然在制作懸臂閘門時(shí)已經(jīng)對(duì)其表面進(jìn)行了防腐噴漆，但是使用多年以后，受到外界因素的影響，閘門會(huì)受到腐蝕，影響其使用功能[2]。因此，相關(guān)工作人員必須對(duì)所有閘門進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)不合格的閘門，需要立即更換。

2.1.3 懸臂閘門振動(dòng)破壞

很多原因都可能造成懸臂閘門震動(dòng)，比如在放水的時(shí)候，不能完全開啟閘門，這是因?yàn)殚l門關(guān)閉時(shí)需要借助閘門的自重，這時(shí)的水流就不容易控制，容易引起振動(dòng)。消力井及臥管設(shè)計(jì)不科學(xué)，因?yàn)樾⌒退畮?kù)具有較小的水流量，而較大的水流量則會(huì)使閘門出現(xiàn)振動(dòng)。由于閘門沒(méi)有關(guān)閉嚴(yán)實(shí)，預(yù)埋件或閘門止水老化，都會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓而影響閘門的正常功能。此外，制作時(shí)澆鑄和焊接質(zhì)量太差、選材不當(dāng)?shù)纫捕紩?huì)對(duì)閘門造成破壞。

2.2 解決小型閘門破壞的對(duì)策

2.2.1 對(duì)小型水庫(kù)閘門的設(shè)計(jì)施工要重視

目前的水利工程建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于建筑物的質(zhì)量要求較高。止水及預(yù)埋件往往被忽視。所以，在閘門設(shè)計(jì)施工的過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)閘門及金屬結(jié)構(gòu)的重視力度。

2.2.2 大力推廣新材料“新技術(shù)、新工藝”

根據(jù)上面的分析可以發(fā)現(xiàn)，支承、材料、預(yù)埋件、止水、啟閉方式以及啟閉機(jī)等都與閘門的破壞有關(guān)。當(dāng)前的小型水庫(kù)基本都是20世紀(jì)70年代建設(shè)的。當(dāng)時(shí)的鋼鐵材料較為缺乏，且水閘經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，以致發(fā)生啟閉機(jī)超載現(xiàn)象。小型水庫(kù)的止水閘門特別容易損壞，因?yàn)槠涫褂妙l率高，運(yùn)行條件差。在升高水頭的時(shí)候，需要增大預(yù)壓縮量，從而增加了啟閉的磨損程度，容易破壞止水。這種止水在閘門關(guān)閉后，對(duì)止水進(jìn)行充壓，迫使止水推出。在以前的水庫(kù)建設(shè)中，一些鑄鐵材料具有預(yù)埋件，預(yù)埋件都是對(duì)漿砌石臥管上的水泥漿磨平而成，因此，其止水性能較差?，F(xiàn)在為了保證混凝土和水的緊密結(jié)合，預(yù)埋件設(shè)計(jì)都應(yīng)該采取鋼板材料。

以前的閘門雖然采取了相應(yīng)的防銹措施，但施工工藝較差，現(xiàn)在采用新的金屬噴涂工藝，再加封閉材料，可以大大提高閘門的防銹能力。閘門啟閉方式以前是一根鋼絲繩啟閉臥管上所有閘門，在洪水期間，特別容易產(chǎn)生安全事故，因此，在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中，每扇閘門對(duì)應(yīng)一根鋼絲繩。保證可以在最不利工況下的閘門開啟。

2.2.3 要與水工設(shè)計(jì)緊密結(jié)合

由于在小型水庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，金屬結(jié)構(gòu)與水工設(shè)計(jì)之間沒(méi)有聯(lián)系，使得金屬結(jié)構(gòu)與水工之間結(jié)合得很不好，這種情況會(huì)導(dǎo)致以后小型水庫(kù)的使用中閘門被破壞。因此，水工建筑物設(shè)計(jì)之前應(yīng)該充分了解閘門的啟閉狀況。

2.2.4 要加強(qiáng)運(yùn)行管理

由于資金配置不足，導(dǎo)致小型水庫(kù)的管理很不到位，一旦閘門出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)闊o(wú)法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，從而使得閘門的受損程度越來(lái)越嚴(yán)重。因此，應(yīng)該設(shè)立專門的管理人員來(lái)管理維修閘門。

3 結(jié)語(yǔ)

小型金屬閘門的破壞形式是多種多樣的，而只有在設(shè)計(jì)施工中采用先進(jìn)的材料、工藝以及技術(shù)等，才能夠確保小型水庫(kù)的質(zhì)量。鑒于小型水庫(kù)閥門破壞形式及解決對(duì)策對(duì)于我國(guó)水庫(kù)建設(shè)的重要性，因此，本文研究這個(gè)課題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]劉浩.小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程質(zhì)量通病的探討[J].中國(guó)水運(yùn):下半月，2010(06):54－57.

[2]朱士戈.淺析幾種有效的閘門堵漏方法[J].價(jià)值工程，2011(06):18－23.