筱溪水電站工程金屬結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計

白廣強(qiáng)

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市 410007）

1 概述

筱溪水電站工程位于資水干流中游湖南省邵陽市新邵縣筱溪鄉(xiāng)境內(nèi)，壩線位于龍口溪峽谷出口段，筱溪河入口上游0.7 km處。壩址下距冷水江市16 km，上距新邵縣城44 km，距邵陽市58 km。

本工程為《資水流域規(guī)劃報告》（1995年）中資水干流柘溪上游段的第四個梯級，下接浪石灘電站庫尾，上與曬谷灘電站尾水銜接。是一個以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)等綜合利用的水電工程。正常蓄水位198.0m，總庫容 1.4億m3，電站裝機(jī)135MW，航道等級Ⅵ級。

本工程總平面布置主要建筑物從右至左依次為右岸擋水壩段、電站廠房、溢流閘壩段、升船機(jī)、左岸擋水壩。壩頂設(shè)7.0m寬公路橋連接兩岸交通，閘墩上設(shè)液壓啟閉室。溢流壩段右岸與廠房連接,左岸與升船機(jī)相連。樞紐總體布置如圖1所示。

圖1 筱溪水電站工程平面總布置圖

本工程金屬結(jié)構(gòu)主要包括溢流壩、發(fā)電廠房、升船機(jī)等三大部分。溢流壩段共布置8孔溢流閘，每孔設(shè)有1扇溢流壩工作門，8孔共設(shè)1扇溢流壩檢修門，在廠壩連接處設(shè)有1孔沖砂孔；電站廠房位于右岸，為河床式廠房，總裝機(jī)為135MW軸流式機(jī)組,其中3臺為40MW，1臺為15MW，在電站進(jìn)口處依此設(shè)置有浮式攔污柵、電站攔污柵、進(jìn)水口檢修閘門，進(jìn)水口事故工作門，尾水檢修閘門；通航建筑物為垂直垂直式升船機(jī)。

2 溢流壩金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）溢流壩工作門。溢流壩共8個泄洪孔，工作門選為弧形閘門型式。泄洪孔孔口尺寸為 14m×12.2m（寬×高），底檻高程 EL.186.286m，設(shè)計水頭11.714m，最大開啟高度16.764m，弧面半徑15.0m，支鉸中心高程196.5m，閘門采用雙主梁斜支臂式，為了增加穩(wěn)定性主梁、支臂均采用雙腹部梁。支臂與主梁和支鉸活動鉸均為螺栓連接，同時在支臂與主梁連接處在主梁上設(shè)有抗剪?；⌒凸ぷ鏖T門頁主要材料為Q345B，支鉸主材為ZG340-640，側(cè)水封為“P”型，底水封為“I”型水封。 溢流壩工作門采用QHLY2×1 250 KN液壓啟閉機(jī)啟閉。油缸全行程為6.7m，工作行程為6.6m，閘門開啟時間約17min。

液壓啟閉機(jī)泵站布置在閘墩頂部，泵站布置采用一套泵站控制兩扇弧門方式，為了保證泄洪安全每套泵站設(shè)有兩套油泵電機(jī)組，一臺工作，一臺備用。

（2）溢流壩檢修門及其啟閉設(shè)備。為了滿足溢流壩工作弧形閘門門槽檢修，在每孔弧形工作門前面均設(shè)有檢修門門槽。檢修門門頁共用1套。孔口尺寸14m×13m（寬×高），孔口數(shù)量共8孔，底檻高程EL.185.54m，設(shè)計水頭12.46m。該閘門為露頂疊梁式閘門，分四節(jié)疊梁，靜水閉門，上節(jié)門平壓閥充水平壓啟門。閘門采用滑塊支承，下游側(cè)止水，門頁主要材料為Q235B，下三節(jié)支承滑塊材料ZG270-500，為了減少啟門時摩阻力，上節(jié)門支承滑塊材料選用HT200。閘門平時分節(jié)鎖定在門槽頂部。

溢流壩檢修門采用2×250 kN單向門機(jī)配合自動吊梁啟閉。門機(jī)起升容量為2×400 kN，總揚(yáng)程27 m，軌上揚(yáng)程 7m，軌距 4.0m，起升速度（0.3～3.0）m/min 大車行走（2.0～20）m/min，門機(jī)右側(cè)設(shè)有 1 個200 kN副鉤，用于啟閉沖砂孔檢修門。溢流壩工作門及檢修門布置如圖2。

（3）大壩沖砂孔工作門。該閘門設(shè)置于廠壩聯(lián)結(jié)部位的溢流壩段，為潛孔式布置，底坎高程167.0 m，正常蓄水位198.0m，校核水位203.05m，孔口尺寸為3m×4.3m，設(shè)計水頭31.0m，校核水頭36.05 m，孔口數(shù)量1孔，閘門數(shù)量1扇。該閘門為平面定輪門，為避免污物堵塞門槽導(dǎo)致封水不嚴(yán)，該門采用上游面封水，該閘門動水啟閉，采用加適量鑄鐵配重方式動水閉門。主要結(jié)構(gòu)件材料為Q235B,主輪材料為ZG310-570。該門由1臺PQ800 kN卷揚(yáng)式啟閉機(jī)配合拉桿進(jìn)行操作，啟閉機(jī)揚(yáng)程8.0m。

圖2 溢流壩工作門及檢修門布置圖

（4）大壩沖砂孔檢修門。為便于沖砂工作門及其埋件的檢修，在大壩沖砂工作門前設(shè)有一道檢修門，閘門為潛孔式布置，底坎高程167.0m，正常蓄水位198.0m，孔口尺寸為3m×5m，設(shè)計水頭31.0m，孔口數(shù)量1孔，閘門數(shù)量1扇；該門為滑塊支承平面鋼閘門，閘門采用下游側(cè)止水。該門為靜水啟閉，門上設(shè)有平壓充水閥。大壩沖砂孔檢修閘門主要結(jié)構(gòu)件材料為Q235B。閘門利用溢流壩檢修門2×250 kN單向門機(jī)上的200 kN副鉤進(jìn)行操作。閘門不工作時，鎖定在門槽上部。

3 電站廠房部分金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

電站裝機(jī)4臺，3臺大機(jī)組，1臺小機(jī)組。機(jī)組的進(jìn)水口依次布置有浮式攔污排、電站進(jìn)口攔污柵、單軌懸掛式清污機(jī)、進(jìn)口檢修閘門、進(jìn)水口事故工作門和尾水檢修門。

（1）浮式攔污排。浮式攔污排主要用于攔截水流表層污物，斜拉于電站廠房左側(cè)進(jìn)水口導(dǎo)墻與右岸岸坡邊墩上的兩浮式支座之間,支座中心連線與壩軸線夾角為59°，支座中心直線距離約202m，浮排曲線長度約 202.6m，可工作于（196.0～200.18）m水位之間。浮排由雙鋼絲繩、自浮柵頁、浮筒和梯架等組成，工作高度1.4m（水面上0.3m，水下1.1m），浮排可兼作檢修維護(hù)時的工作便橋使用。浮式攔污排主要結(jié)構(gòu)件材料為Q235B。

（2）電站進(jìn)口攔污柵。進(jìn)水口攔污柵主要用于攔截容重為1.0左右的污物。采用單機(jī)雙孔傾斜布置,柵面與水平面夾角為75°，4臺機(jī)（含0#機(jī)）共有7套攔污柵。單攔污柵孔口尺寸為7.275m×17.0m，柵頁為5節(jié)迭梁式，上面設(shè)4節(jié)為清污導(dǎo)板，單孔共9節(jié)。攔污柵結(jié)構(gòu)設(shè)計水頭4.0m，柵條凈距200 mm，柵頁主梁高度750mm。柵頁和清污導(dǎo)板由2×320 kN進(jìn)水口檢修門啟閉臺車靜水斜拉操作，操作時采用鋼絲繩水下掛鉤方式。進(jìn)水口攔污柵主要結(jié)構(gòu)件材料為Q235。

（3）單軌懸掛式清污機(jī)。2×40kN單軌懸掛式清污機(jī)安裝于電站進(jìn)口204m高程平臺排架上，用于清除附著在進(jìn)水口攔污柵面的污物。清污機(jī)清理的污物將卸至204m高程平臺的翻斗車上運(yùn)到岸上處理。

（4）進(jìn)水口檢修閘門及其啟吊設(shè)備。4臺機(jī)（含0#機(jī)）共7個進(jìn)水孔口，設(shè)計共用2套檢修閘門，閘門孔口尺寸為7.275m×9.514m，閘門至底坎設(shè)計水頭為32.35m。閘門分3節(jié)制造，平時鎖定存放于門槽頂部。進(jìn)水口檢修門采用靜水啟閉，在第一節(jié)門頁的頂部設(shè)有2個平壓充水閥。閘門在閉門操作時，應(yīng)先關(guān)閉機(jī)組導(dǎo)葉（或進(jìn)口事故門），切斷水流后再進(jìn)行閉門操作；開啟時，則應(yīng)先提起平壓充水閥，待閘門前后平壓后才能繼續(xù)提門操作。水口檢修閘門主要結(jié)構(gòu)件材料為Q345B。進(jìn)水口檢修門的啟閉使用2×320 kN單向臺車結(jié)合自動吊梁進(jìn)行操作。

（5）進(jìn)口事故工作閘門及其啟吊設(shè)備。4臺機(jī)（含0#機(jī)）共7個孔口設(shè)有7套事故工作閘門，閘門孔口尺寸為7.275m×9.333m，閘門至底坎設(shè)計水頭為32.35m。閘門分3節(jié)制造,整體聯(lián)結(jié)啟吊，平時由快速門啟閉機(jī)將門頁懸吊于孔口以上0.5m左右，隨時可以事故閉門。進(jìn)口事故工作閘門采用動閉靜啟，水柱下門。在門頁的頂部設(shè)有2個平壓充水閥，開啟時，則應(yīng)先提起平壓充水閥，待閘門前后平壓后才能繼續(xù)提門操作。進(jìn)水口事故工作閘門主要結(jié)構(gòu)件材料為Q345。進(jìn)口事故工作閘門的啟閉采用QPK2 000/1 000 kN快速門啟閉機(jī)進(jìn)行操作。

（6）尾水檢修閘門及其啟閉設(shè)備。尾水檢修閘門與進(jìn)水口檢修閘門相對應(yīng)，7個孔口共用2套尾水檢修門。閘門孔口尺寸為7.2m×7.4m，考慮施工期擋下游20年一遇洪水，閘門至底坎設(shè)計水頭為26.521m?？紤]到制造和運(yùn)行方便，閘門分2節(jié)制造，平時鎖定存放于門槽頂部。尾水檢修閘門靜水啟閉操作。第一節(jié)門啟門時，應(yīng)先提起平壓充水閥，待閘門前后平壓后才能繼續(xù)提門操作。尾水檢修閘門主要結(jié)構(gòu)件材料為Q235B。尾水檢修門采用2×250 kN單向門機(jī)配合自動吊梁啟閉。門機(jī)起升容量為2×250 kN，總揚(yáng)程40m，軌上揚(yáng)程8.5m，軌距4.5 m。電站廠房部分金屬結(jié)構(gòu)布置詳見圖3。

圖3 電站廠房部分金屬結(jié)構(gòu)布置圖

4 升船機(jī)

筱溪水電站升船機(jī)為垂直式升船機(jī)，采用承船廂干運(yùn)船只的過壩方式，其4×500 kN升船機(jī)過壩門機(jī)用于承船廂的垂直啟吊和水平過壩運(yùn)輸。該設(shè)備裝設(shè)于溢流壩左側(cè)壩頂，軌頂高程204.0m，露天作業(yè)。上游最高通航水位 198.00m，上游最低通航水位196.00m，下游最高通航水位181.33m，下游最低通航水位175.30m。設(shè)計船型近期50 t級貨船，遠(yuǎn)期100 t級貨船。升船機(jī)軌距及相關(guān)水工結(jié)構(gòu)尺寸按遠(yuǎn)期100 t級貨船標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，升船機(jī)起升容量等相關(guān)參數(shù)按近期50 t級貨船標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。

升船機(jī)型式為4吊點(diǎn)單向門式起重機(jī)。大車軌距13.0m，大車輪距約16.0m，額定起重量4×500 kN，最大起升高度：34m（軌上 9.5m、軌下 24.5m），起升速度（1～10）m/min（額定荷載時 5m/min），大車運(yùn)行速度（2～20）m/min（額定荷載時 5m/min），運(yùn)行距離約60m；門機(jī)工作級別為A7；起升機(jī)構(gòu)工作級別為M8，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別為M7。

5 結(jié) 語

本工程金屬結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計，吸取了同類工程的設(shè)計經(jīng)驗，并充分考慮到本工程的運(yùn)行要求，設(shè)備布置緊湊，從而保證了閘門、攔污柵及各類啟閉設(shè)備的安全運(yùn)行。