鬧德海水庫潛孔平板閘門閉門力不足的探討與解決辦法

張福利

(遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧 阜新　123099)

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鬧德海水庫潛孔平板閘門閉門力不足的探討與解決辦法

張福利

(遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧 阜新123099)

【摘要】鬧德海水庫在2007年加固后，40m潛孔平板工作閘門關(guān)閉不嚴(yán)，產(chǎn)生嚴(yán)重漏水，經(jīng)過現(xiàn)場分析，采取簡單易行的方法進(jìn)行處理后，工作閘門關(guān)閉自如，閘門關(guān)閉后封水效果良好。此處理方法可為其它類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】潛孔閘門； 閉門力不足； 探討； 解決辦法； 鬧德海水庫

1工程概況

鬧德海水庫位于遼河右側(cè)一級支流柳河上游的遼寧省彰武縣滿堂紅鄉(xiāng)鬧德海村。為一調(diào)洪滯沙、工農(nóng)業(yè)供水綜合利用的水利樞紐，始建于1942年，壩型為直線式混凝土重力壩，控制流域面積4051km2。新中國成立后歷經(jīng)1965年加固、1970年改建、1991年加固、2007年加固，現(xiàn)壩高44.5m，壩長仍為167m，最大庫容2.23億m3，為柳河干流上唯一已建的大型控制性工程，屬大(2)型水庫。鬧德海水庫對削減柳河洪峰和減輕下游泥沙災(zāi)情發(fā)揮了非常顯著的作用，同時鬧德海水庫又是盤錦灌區(qū)、阜新市城市居民生活用水的主要水源地。保護(hù)下游150萬畝農(nóng)田，沈山、高新、大鄭三條鐵路，八三輸油管道，沈錦、沈承二條公路，京四高速公路，以及彰武、新民二座縣城。水庫一旦失事，將給下游農(nóng)田、城鄉(xiāng)、公交設(shè)施等帶來毀滅性災(zāi)害。

水庫樞紐建筑物由擋水壩段、溢流壩段、5個排沙底孔、2個泄洪中孔、輸水洞組成。擋水壩頂高程194.00m，壩頂寬4m，上游壩坡1∶0.1，下游壩坡1∶0.8。溢流壩為克奧Ⅱ型開敞式實(shí)用堰，溢流堰凈寬53.6m，堰頂高程181.50m，堰上設(shè)6個1.40m橋墩。

為了充分利用水資源，解決缺水問題，鬧德海水庫于1995年提出延長水庫蓄水期方案，在保持水庫多年沖淤基本平衡的前提下，增加了城市和農(nóng)業(yè)供水量，提高了水庫的經(jīng)濟(jì)效益。由于歷次加固、改建受資金等條件的限制，未能補(bǔ)建壩下消能工以及對相應(yīng)設(shè)施進(jìn)行進(jìn)一步改造。

2不同運(yùn)用方式下的建設(shè)歷程與實(shí)際運(yùn)用

2.1大壩1942年原建

鬧德海水庫原建工程為直線式混凝土重力壩，最大壩高38m，壩長167m，中間為溢流堰段，堰頂高程181.50m，呈梯形斷面，底口長62m，頂口長68m，兩端為擋水壩，擋水壩也是由兩岸向河心呈梯形口狀，兩壩頭壩頂高程188.00m，與溢流堰相連處擋水壩頂高程為187.00m。設(shè)有5個底孔、2個中孔、2個表孔。原建是一座攔洪滯沙自然調(diào)節(jié)的水庫,各孔均未設(shè)通氣孔,曾因未設(shè)通氣孔,在大洪水庫水位變化時泄水底孔產(chǎn)生明滿流過渡導(dǎo)致孔壁混凝土氣蝕破壞。

2.2大壩1965年加固

在原擋水壩頂加高頂寬1.0m、底寬2.05m的混凝土子埝，子埝頂高程至191.00m。同時補(bǔ)強(qiáng)底孔斷面和裂縫沖溝，使大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)百年一遇,運(yùn)用方式?jīng)]有改變。

2.3大壩1970年改建時閘門啟閉機(jī)及配套工程的建安

主要是對水庫的運(yùn)用方式進(jìn)行改造，將5個底孔、2個中孔安裝閘門，在溢流堰頂設(shè)置6個橋墩(計(jì)劃在溢流堰頂安裝閘門，提高正常蓄水位，實(shí)際沒有安裝)。水庫運(yùn)用方式由全年敞排變?yōu)椤岸畲悍拧⒀雌诔ㄅ拧?。?jīng)過多年運(yùn)用，庫容較為穩(wěn)定，每年春季可向下游灌區(qū)供水5000萬～7000萬m3。

門槽為斜坡式，坡度與上游壩面相同為1∶0.1，3號、5號底孔門槽混凝土胸墻高程為163.00m，與6號、7號中孔進(jìn)口底高程相同,高出河底12m，設(shè)計(jì)目的是防止異重流產(chǎn)生的泥沙淤積將閘門槽填滿，導(dǎo)將閘門全部埋在淤沙之中不能啟閉，此高程確定的根據(jù)是實(shí)際發(fā)生的壩前泥沙淤積曾達(dá)到近10m，并留有安全高度,在整體上與中孔底高程一致,從作用上達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)，美觀上達(dá)到了整體協(xié)調(diào)一致的效果。設(shè)置了工作閘門后通氣孔，運(yùn)用方式為中孔調(diào)低水位，再開啟底孔泄水、排沙。

1號、2號、4號底孔門槽設(shè)置僅為滿足水流要求收縮式斷面的過渡，未設(shè)通氣孔，頂高程為154.00m，洞頂上設(shè)置作為啟閉和固定閘門的鋼筋混凝土框架，閘門啟閉形式為人工手拉葫蘆啟閉，操作過程為：秋季蓄水時先行關(guān)閉，春季放空水庫后人工手拉葫蘆開啟并鎖定在鋼筋混凝土框架上，閘門為下游水封，上游沙封，各孔閘門在設(shè)計(jì)運(yùn)用方式下啟閉自如。

1976年新建輸水洞，位置在大壩上游左岸距大壩150m處，進(jìn)口為豎井式，洞身斷面為圓形，洞徑3m，洞長450m，最大引流量30m3/s。

2.4大壩1991年加固實(shí)施的閘門啟閉機(jī)改造更新及配套工程的建安

3號、5號底孔門槽胸墻同6號、7號中孔與1970年改建時相同，增設(shè)1號、2號、4號底孔門槽，與原底孔門槽結(jié)構(gòu)相同，改造成固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)機(jī)械低水位靜水啟閉。主要原因是壩高低于規(guī)范規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，大壩經(jīng)50年運(yùn)行，混凝土老化，壩體滲漏嚴(yán)重，壩頂無交通橋。此次加固主要項(xiàng)目有：擋水壩頂高程提高到194.00m，溢流壩上橋墩加高加長，增設(shè)交通橋，大壩上游面設(shè)瀝青混凝土防滲面板，二壩頭進(jìn)行帷幕灌漿，改造4臺閘門啟閉機(jī),新購安裝2臺啟門力為150t和1臺50t固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī),運(yùn)用方式為中孔調(diào)水，底孔調(diào)水排沙，3號和7號底孔可在任意水位下啟閉閘門，因1號、2號、4號底孔啟閉機(jī)啟門力均在50t，沒能增設(shè)工作閘門后通氣孔，閘門只能在低水位160.00m以下靜水啟閉，至此全部泄水底孔和中孔達(dá)到機(jī)械啟閉閘門，因此閘門均未設(shè)檢修門及配套設(shè)施。閘門全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械啟閉后滿足了運(yùn)用方式由“冬蓄春放、汛期敞排”向長年蓄水成功過渡設(shè)施保證。

2.5大壩2007年加固實(shí)施的閘門啟閉機(jī)改造更新及配套工程的建安

主要內(nèi)容為：閘門槽由原來的斜坡式改造成直立式，增設(shè)檢修閘門及配套閘門槽，門槽胸墻高度提升到179m，增設(shè)壩下消能工；繞壩滲流帷幕灌漿；不穩(wěn)定岸坡處理；增設(shè)排沙底孔、中孔檢修閘門及配套工程；抬高工作橋，取直交通橋；輸水洞進(jìn)口改造，洞身回填固結(jié)灌漿；壩體缺陷、裂縫處理；工程觀測設(shè)施改造；水文、泥沙觀測工程；碼頭等。

3閘門閉門力不足分析

在2007年水庫樞紐工程加固過程中，在臨時落閘蓄水后，次年春進(jìn)行啟閉機(jī)與閘門整體安裝調(diào)試中發(fā)現(xiàn)閘門不能自由下落關(guān)閉落實(shí)，對產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并充分論證后確定簡單有效又切實(shí)可行解決方案，并通過了實(shí)際實(shí)施中驗(yàn)證。

3.1門槽由斜坡改為直立是否產(chǎn)生閉門力不足分析

門槽由斜坡(1∶0.1)改為直立只能在增加了門上水柱重量的同時相對減小閘門與門槽的摩阻力，對閘門下落關(guān)閉是有利的，因此門槽由1∶0.1斜坡改為直立不是產(chǎn)生閉門力不足的原因。

3.2門槽結(jié)構(gòu)型式變化是否產(chǎn)生閉門力不足分析

因工作門槽前加檢修門槽使工作門槽變成了獨(dú)立封閉的豎井，胸墻頂高程由原來的163.00m高程提高到179.00m高程，在啟閉閘門槽充水時門上水柱要小很多，特別是上游沙封也起到封水的作用，又因?yàn)楦脑鞎r更新的都是新的門槽埋件和閘門水封，封閉的效果更好，摩阻力也就明顯加大，門槽設(shè)置的雙側(cè)沙封、水封，需要在門槽內(nèi)設(shè)置水平的相應(yīng)配套的胸墻板，這樣閘門下落時門前后都有膠封的阻力，從而影響閘門下落關(guān)閉時的充分自由閉門，是造成閉門力不足一大原因。

3.3閘門水封、沙封是否是產(chǎn)生閉門力不足分析

因?yàn)殚T槽與閘門都是更新的，上下游均設(shè)止水胸墻板，配合間隙要小得多，阻力加大，上游沙封封水效果好，門上充水水柱不足，在閘門未全部落入主軌上下游胸墻板內(nèi)時，閉門力不足造成閘門關(guān)閉不嚴(yán)。現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中已很少采用上下游都設(shè)P型水封的方式。

3.4門槽施工中是否產(chǎn)生混凝土跑模、閘槽邊導(dǎo)軌是否產(chǎn)生變形分析

經(jīng)過仔細(xì)查未發(fā)現(xiàn)門槽混凝土有跑?，F(xiàn)象，門槽邊導(dǎo)軌無變形產(chǎn)生，對閘門及水封沒有卡阻現(xiàn)象，閘槽埋件安裝誤差在規(guī)范規(guī)定許可值之內(nèi)，因此閘門槽一、二期混凝土，閘槽主附軌胸墻板等金屬結(jié)構(gòu)埋件，不是產(chǎn)生閉門力不足的原因。

3.5閘門自重是否是產(chǎn)生閉門力不足的原因分析

閘門重量沒有改變，在改造前運(yùn)行一直正常，從未有閘門關(guān)閉下落時不嚴(yán)現(xiàn)象發(fā)生，因此閘門自重不應(yīng)該是產(chǎn)生閘門關(guān)閉不嚴(yán)的原因。

4解決辦法

4.1門槽結(jié)構(gòu)可否進(jìn)行變更

如果改變門槽結(jié)構(gòu)降低胸墻高度，工作閘門和以前一樣會關(guān)閉自由，但檢修門槽就起不到下落閘門封水的預(yù)期效果，此方案不可行。

4.2閘門增加配重

由于閘門尺寸小，增加配重也達(dá)不到預(yù)期的效果，故沒有采用。

4.3閘門水封處理

閘門水封高出主輪部分嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行重檢，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。

4.4閘門沙封處理

上下游胸墻及水封沙封形成的阻力較大，上游沙封對封水沒有影響，只是渾水入庫時或異重流發(fā)生時壩前有淤沙填埋現(xiàn)象發(fā)生，因設(shè)置了混凝土胸墻，閘門上淤沙也起不到關(guān)鍵作用，閘門行走由主輪、反輪、側(cè)輪固定，割除沙封水平段后，既不影響封水，也不影響封沙。在割除上淤沙封水平段后，閘門非常順利地下落關(guān)嚴(yán)，并沒有漏水現(xiàn)象發(fā)生。

4.5封水效果檢測

經(jīng)實(shí)地檢測沒有漏水現(xiàn)象，此方案可行，經(jīng)過逐一處理，各閘門現(xiàn)啟閉自如，運(yùn)行正常。

5結(jié)論

經(jīng)實(shí)地認(rèn)真考察分析后，最后選取的處理閘門上游沙封，處理工作簡單易行，通過實(shí)驗(yàn)對閘門上游沙封門頂部分水平段P形止水的O形圈部分進(jìn)行割除，以達(dá)到閘門槽內(nèi)迅速充水目的，同時也消除了沙封與門槽上游胸墻板的摩擦阻力，達(dá)到了閘門順利充分關(guān)閉的目的。

處理方法既簡單又實(shí)用，不影響閘門的封水效果。對所有底孔閘門進(jìn)行處理后，各孔閘門關(guān)閉自如，在5年來的春檢、汛后檢修時未發(fā)現(xiàn)任何不正?，F(xiàn)象，5年來汛期調(diào)控水位時頻繁起閉，運(yùn)行效果良好。

Discussion and solutions on insufficient closing force of down-hole flat gate in Naodehai Reservoir

ZHANG Fuli

(Liaoning Naodehai Reservoir Administration,Fuxin 123099,China)

Abstract：After Naodehai Reservoir was reinforced in 2007,40m down-hole flat working gate cannot be sufficiently closed,and serious water leakage is produced.Simple and feasible method is adopted for treatment after site analysis.Working gate is closed flexibly.The water sealing effect is sound after the gate is closed.The treatment method provides reference for other similar projects.

Key words：down-hole gate; insufficient closing force; discussion; solution; Naodehai Reservoir

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.06.019

中圖分類號：TV663+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005-4774(2016)06-0070-03