圓滿貫水電站金屬結構設計布置

□崔靚靚（遵義水利水電勘測設計研究院）

圓滿貫水電站金屬結構設計布置

□崔靚靚（遵義水利水電勘測設計研究院）

文章主要介紹了貴州省圓滿貫水電站金屬結構的設計、布置及特點。設計中在充分考慮設備的制造、安裝、運行方便的情況下盡可能節(jié)約投資。

圓滿貫水電站；金屬結構；總體布置

1.工程概述

圓滿貫水電站位于貴州省仁懷市火石崗鄉(xiāng)，地處赤水河一級支流桐梓河中下游河段，屬桐梓河水電梯級開發(fā)規(guī)劃的第六級，下游為楊家園水電站，上游接大塘口水電站。該電站距仁懷中樞鎮(zhèn)52km，距遵義市165km。該電站的開發(fā)任務是：以發(fā)電為主，兼顧零星農(nóng)田灌溉和農(nóng)村人畜飲水。

圓滿貫水電站水庫總庫容1.182億m3，興利庫容5310萬m3，死庫容5350萬m3，總裝機容量為40MW，多年平均發(fā)電量1.366億kW·h，保證出力5730kW。圓滿貫水電站是一個具有不完全年調(diào)節(jié)能力的大（2）型水庫，樞紐工程等別為Ⅱ等。根據(jù)樞紐總體布置，本電站金屬結構設施分為泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)、施工導流系統(tǒng)3個部分，分別有表孔溢洪道弧形工作閘門、進水口攔污柵和事故檢修門、尾水檢修門、導流洞封堵閘門。

本電站壩頂高程為519.50m，上游校核洪水位為518.32m，上游設計洪水位為516.27m，正常蓄水位為516.00m，死水位為502.00m。發(fā)電引水隧洞底板高程為488.00m，尾水檢修閘門底板高程為444.34m，檢修平臺高程為453.90m，正常尾水位為451.22m，設計尾水位為450.13m。

2.泄洪系統(tǒng)金屬結構

圓滿貫水電站屬Ⅱ等工程，泄水建筑物為2級建筑物，按100年一遇洪水（P=1%）標準設計，1000年一遇洪水（P=0.1%）標準校核。校核洪水（P=0.1%）時，相應洪峰流量5430m3/s，最大下泄量4480m3/s，相應的上下游水位分別為518.32m及463.83m；設計洪水（P=1%）時，相應洪峰流量3680m3/s，最大下泄量3450m3/s，相應的上下游水位分別為516.27m及461.14m。

由于該水庫死水位（502.00m）比堰頂高程低3m，若運行中某扇工作鋼閘門須檢修時，對該電站運行的影響較小，加之鋼閘門設計和施工技術成熟，鋼材質(zhì)量的提高，平常只要加強維護和汛期前的調(diào)試，就可避免汛期閘門出現(xiàn)故障。故從節(jié)約工程投資方面考慮，溢洪道不設置事故檢修閘門。

本工程溢洪道位于大壩壩頂中部，為開敞式設閘泄洪方式，溢流壩段凈寬45m，堰型為WES實用堰，共5孔，孔寬9.0m，進口共設5扇9m×11.4m（b×h）弧形工作鋼閘門，堰頂高程505.00m。底檻高程504.95m，比堰頂?shù)?.05m有助于壓低水舌，避免壩面產(chǎn)生負壓。工作閘門門寬為9.00m，門高為11.40m，弧門面板外緣曲率半徑為14.00m，支鉸高程為511.95m，距底坎高程為7.00m。

門葉結構采用主橫梁式布置，為兀形主框架、工字型焊接鋼結構。根據(jù)門葉結構和運輸要求，門葉整體制作后分7節(jié)在工地拼裝，支臂整體制作后分7部分運輸至工地后拼裝焊接。門葉結構與支臂、支臂與支鉸的連接采用螺栓連接。門葉主梁及支臂為工字型組合梁，梁系及支臂材料為Q235B；支承采用圓柱鉸，單鉸荷載2497kN，支鉸軸徑為φ300mm，材料為45優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，軸套采用鋼對鋼基銅塑復合材料，圓柱鉸主要材料為ZG310-570鑄造碳鋼。側(cè)導向采用φ200簡支式端輪，輪緣與側(cè)軌間隙為4mm。側(cè)水封及底水封均布置于門葉面板上游，側(cè)水封采用L8-A，底水封采用Ⅰ130-20刀型橡膠水封。

工作閘門設計總水壓力為5700kN，總水壓力作用線與水平線夾角為14.33°，采用2×630kN液壓啟閉機雙吊點啟閉。該啟閉機最大行程為6.1m，工作行程為6m，其操作電機、泵站及電氣控制設備均安裝于高程519.50啟閉機室內(nèi)。閘門操作油缸懸掛在閘墩側(cè)墻上，連接處采用球面軸承，在油缸的回轉(zhuǎn)范圍滿足弧形閘門開啟全過程要求。本電站采用一站2機及一站3機的形式，每個液壓啟閉機泵站設有2套油泵電動機組，兩者互為備用，以確保液壓機正常工作。本閘門設置有閘門開度監(jiān)控系統(tǒng)，便于監(jiān)控閘門的運行情況，有利于閘門的安全運行和操作,溢洪道工作閘門啟閉機具有可靠的不間斷電源，確保大壩安全運行。

3.引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結構

引水發(fā)電系統(tǒng)布置在大壩左岸，為1洞2機供水方式，由1條引水隧洞、壓力鋼管及2條尾水管組成。

3.1 引水隧洞進口攔污柵設計布置

攔污柵設置在引水隧洞進口喇叭口前沿，共2孔，柵后水域連通，孔口尺寸4.5m×14m，設計水位差4m，型式為平面直立活動式攔污柵,布設型式為垂直布置，攔污柵前后水位差達到預定值后，靜水提柵人工清污，在清污平臺上設置1套CD2×100kN的電動葫蘆起吊攔污柵。在攔污柵前后均設置有水位差監(jiān)測系統(tǒng)，以監(jiān)視攔污柵攔截污物的情況，及時清除污物，避免攔污柵前后水位差超過設計值，確保攔污柵的安全運行。

攔污柵分4節(jié)制造組成。每節(jié)攔污柵為焊接結構，主橫梁、邊梁為工字鋼，型鋼材料為Q235B；攔污柵柵條材料為Q235B，柵條斷面為10mm×60mm，柵條中心距80mm，焊接于主橫梁前翼緣上；每節(jié)攔污柵設6套支承、反向鋼滑塊，滑塊材料為Q235B。每節(jié)攔污柵之間采用Φ80mm連接軸連接，連接軸材料為45優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼。

3.2 引水隧洞進口事故檢修閘門設計布置

引水隧洞進水口事故閘門設置于攔污柵下游，孔口尺寸5.0m×5.0m，設計水頭為30m，閘門總水壓力為7889kN。閘門型式為潛孔平面定輪鋼閘門，閘門運行方式為動閉靜啟，閘門利用水柱下門，門頂設充水閥充水平壓。設置有水位監(jiān)控及開度監(jiān)控系統(tǒng)，便于監(jiān)控閘門的充水平壓及運行情況等，有利于閘門的安全運行與操作。

該閘門采用雙吊點，啟閉設備選用QPG-2×630kN卷揚式啟閉機。閘門門葉結構材料為Q235B，門葉結構為六主橫梁焊接結構，主橫梁及縱向隔板均為工字型組合梁，水平次梁采用工字型鋼，邊梁采用雙腹板組合梁，型鋼材料均為Q235B。主支承采用Φ900簡支輪，輪體材料均為ZG310-570，輪軸直徑為Φ280mm，軸材料為45優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，主輪兼反向支承。側(cè)輪采用Φ180簡支式端輪，輪緣與側(cè)軌間隙為8mm。門葉面板布置于上游側(cè)，頂、側(cè)水封布置于下游，頂、側(cè)水封均采用P60-A；底水封布置于前置面板上，采用Ⅰ130-20條型橡膠水封。閘門平時由鎖定梁鎖定在高程519.50m的檢修平臺上。

3.3 尾水檢修閘門設計布置

電站發(fā)電尾水檢修閘門采用潛孔平面滑動閘門，孔口尺寸6.89m×3.27m，設計水頭為7m，閘門總水壓力為1333kN。門葉結構材料為Q235B，門葉結構為雙主橫梁焊接結構，主橫梁、邊梁及縱向隔板均為工字型組合梁。主支承采用Φ500簡支輪，輪體材料均為ZG270-500，輪軸直徑為Φ150mm，軸材料為45優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，主輪兼反向支承。側(cè)輪采用Φ150懸臂式端輪，輪緣與側(cè)軌間隙為20mm。門葉面板布置于下游側(cè)，頂、側(cè)水封布置于下游，頂、側(cè)水封均采用P45-A，底水封采用Ⅰ110-16條型橡膠水封。閘門采用雙吊點，啟閉設備選用QPQ-2×125kN卷揚式啟閉機。

4.施工導流系統(tǒng)金屬結構

導流隧洞進水口封堵閘門設置于導流隧洞進口處，孔口尺寸6.0m×7.2m，設計水頭為60m，閘門型式為平面滑動鋼閘門。閘門運行方式為動水關閉閘門，封堵時閉門最高水位458.07m（水頭5.5m）。閘門門葉板材材料為Q345B，型材材料為Q235B，門葉面板布置于下游側(cè)，頂、側(cè)水封布置于下游，門體分3節(jié)制造，頂、側(cè)水封均采用P60-A，底水封采用Ⅰ130-20條型橡膠水封。

5.結語

綜上所述，圓滿貫水電站金屬結構設計在總體上本著滿足電站運行要求、最大限度減少工程量的原則進行設計工作。該設計工作已于2009年2月全部完成，于2009年6月發(fā)電至今已安全運行3年，全部閘門（攔污柵）、啟閉機等金屬結構設備運行平穩(wěn)、正常，止水效果良好，基本達到設計要求。

2012-10-17