旁多水利樞紐泄洪洞進(jìn)口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

謝振峰 ,張春豐

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 工程概況

旁多水利樞紐工程地處拉薩河流域中游，壩址位于西藏自治區(qū)林周縣旁多鄉(xiāng)下游1.5 km，距拉薩市直線距離63 km，扼拉薩河干流─熱振藏布和烏魯龍曲、扒曲兩條支流的匯合口，是拉薩河流域的骨干性控制工程，也是拉薩河干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)。總裝機(jī)容量160 MW，4臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為40 MW。

旁多水利樞紐工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由引水發(fā)電系統(tǒng)（包括電站進(jìn)水口及尾水）、泄洪系統(tǒng)（包括泄洪洞進(jìn)口、導(dǎo)流兼泄洪洞進(jìn)口和出口）、輸水系統(tǒng)等三部分組成。

2 泄洪洞進(jìn)口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置

泄洪洞共一條，采用無(wú)壓洞型式，進(jìn)口處設(shè)有實(shí)用堰。在堰上布置檢修閘門(mén)和工作閘門(mén)各一道。工作閘門(mén)擋正常蓄水位4 095.00 m，有控泄要求。

工作閘門(mén)門(mén)型選擇：擋水設(shè)備有平面工作閘門(mén)和弧形工作閘門(mén)兩種型式，根據(jù)泄洪要求，該閘門(mén)有局部開(kāi)啟的要求?；⌒伍l門(mén)因沒(méi)有門(mén)槽，水流條件較平面閘門(mén)要好，在布置上，弧形閘門(mén)所需閘墩較平面閘門(mén)所需閘墩略長(zhǎng)，但可以取消閘墩上部混凝土排架結(jié)構(gòu)，從該部位總體工程量方面比較，弧形工作閘門(mén)方案較平面閘門(mén)方案也具有 較大優(yōu)點(diǎn)，此部位優(yōu)選弧形閘門(mén)。

工作閘門(mén)啟閉設(shè)備選擇：弧形閘門(mén)啟閉設(shè)備通常有液壓?jiǎn)㈤]機(jī)和弧門(mén)固定卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)兩種型式。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)布置在閘墩側(cè)面，整體布置上整齊、美觀，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；弧門(mén)固定卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)布置上需要在閘墩之間設(shè)置啟閉機(jī)排架，增加了土建工程量，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的制約因素也較多。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)造價(jià)較弧門(mén)固定卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)略高，但節(jié)省了土建工程量。綜合比較，優(yōu)選液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作工作閘門(mén)。

經(jīng)綜合比較，泄洪洞進(jìn)口設(shè)一道露頂式弧形工作閘門(mén)，用于泄洪及擋水。該閘門(mén)采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外液壓?jiǎn)㈤]設(shè)備行程檢測(cè)裝置的比較及該液壓?jiǎn)㈤]機(jī)工作行程要求，選擇外置鋼帶式位移傳感器測(cè)量液壓?jiǎn)㈤]機(jī)行程，安裝在液壓?jiǎn)㈤]機(jī)缸體外部。該液壓?jiǎn)㈤]機(jī)選擇斜拉式、兩端鉸支型式，外置鋼帶式位移傳感器可以滿(mǎn)足行程測(cè)量條件。

鑒于該工程整體泄洪系統(tǒng)布置情況，為確保泄洪設(shè)備使用安全，在弧形工作閘門(mén)上游側(cè)設(shè)有一道露頂式平面檢修閘門(mén)，用于保護(hù)、檢修弧形工作閘門(mén)。平面檢修閘門(mén)啟閉設(shè)備通常有固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)和液壓?jiǎn)㈤]機(jī)兩種型式，對(duì)于該檢修閘門(mén)兩種啟閉設(shè)備都需要水工布置安裝排架，從經(jīng)濟(jì)角度考慮固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)較液壓?jiǎn)㈤]機(jī)造價(jià)較低，該閘門(mén)選擇固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行操作。

3 弧形閘門(mén)的結(jié)構(gòu)布置及啟閉設(shè)備

3.1 結(jié)構(gòu)布置

泄洪洞共1孔，設(shè)置弧形工作閘門(mén)1扇及與其相應(yīng)的1套弧形工作閘門(mén)埋件。根據(jù)使用功能，該弧形工作閘門(mén)按正常蓄水位4 095.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)考慮了導(dǎo)流兼泄洪洞閘門(mén)進(jìn)行控泄時(shí)水位抬高的影響?；￠T(mén)面板半徑R=18.0 m。依據(jù)泄放校核洪水位時(shí)，弧門(mén)支鉸中心不被沖擊的原則，弧門(mén)支鉸高程布置在4 087.500 m，該弧形閘門(mén)高寬比為1.7，屬于窄高型弧形閘門(mén)，該弧形工作閘門(mén)采用直支臂（三支臂）主橫梁焊接結(jié)構(gòu)，使閘門(mén)受力條件更好，布置也更加合理。

3.1.1 門(mén)葉梁系布置

閘門(mén)主體結(jié)構(gòu)材料為Q345B。主梁和支臂均采用組合式焊接結(jié)構(gòu)。閘門(mén)門(mén)葉按制造、運(yùn)輸條件分為6部分，節(jié)間工地焊接為整體。支臂與門(mén)葉、支臂與支鉸之間均采用螺栓聯(lián)接。由于閘門(mén)寬度較大，溫度變化時(shí)，閘門(mén)與閘墩的變化率不同，使閘門(mén)與閘墩之間產(chǎn)生更大的間隙。由于“L”型橡皮水封適應(yīng)水壓力能力更強(qiáng)，可彌補(bǔ)了溫度變化產(chǎn)生的門(mén)體與閘墩之間間隙，為保證閘門(mén)止水效果，該閘門(mén)側(cè)止水選擇“L”型橡皮水封，底止水選擇“Ⅰ”型橡皮。閘門(mén)側(cè)向設(shè)有簡(jiǎn)支式導(dǎo)向輪。

3.1.2 支鉸的選擇

該閘門(mén)采用圓柱鉸，弧門(mén)支鉸軸直徑450mm，此直徑的球面自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承國(guó)內(nèi)制造廠商制造工藝已經(jīng)很成熟，相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，球面自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承具有自動(dòng)調(diào)心的功能，可彌補(bǔ)弧形閘門(mén)制造及安裝產(chǎn)生的誤差。故弧門(mén)支鉸結(jié)構(gòu)采用球面自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承連接。閘門(mén)支鉸材料為ZG310-570鑄鋼，支鉸軸材料為40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼，軸承為銅基鑲嵌自潤(rùn)滑球面軸承。

3.1.3 啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)

該弧形工作閘門(mén)采用2×1 600 kN斜拉式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，液壓機(jī)支鉸座布置在孔口兩側(cè)閘墩內(nèi)，支鉸高程4 093.576 m。一扇弧形工作閘門(mén)由一套液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，共一套液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)支鉸結(jié)構(gòu)及吊頭結(jié)構(gòu)采用球面自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承，一臺(tái)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)有一套液壓泵站進(jìn)行操作和控制，共一套液壓泵站。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)內(nèi)置式行程檢測(cè)裝置，一套現(xiàn)地控制系統(tǒng)，預(yù)留遠(yuǎn)程控制接口，可現(xiàn)地或遠(yuǎn)方控制操作弧形工作閘門(mén)。啟閉設(shè)備采用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中備用電源采用柴油發(fā)電機(jī)組。

4 檢修閘門(mén)的結(jié)構(gòu)布置及啟閉設(shè)備

4.1 結(jié)構(gòu)布置

在弧形工作閘門(mén)上游側(cè)，設(shè)有一道一孔露頂式平面滑動(dòng)檢修閘門(mén)，主體材料采用Q235B，孔口尺寸為10.0×17.0 m，底坎高程為4 078.736 m，按正常蓄水位4 095 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為16.264 m，檢修閘門(mén)為焊接結(jié)構(gòu)的鋼閘門(mén)，閘門(mén)主橫梁為工字型實(shí)腹式焊接結(jié)構(gòu)。閘門(mén)主要由門(mén)葉結(jié)構(gòu)、上游支承、下游支承、側(cè)導(dǎo)向支承、止水裝置及節(jié)間連接裝置組成。該檢修閘門(mén)的止水方式為下游止水，側(cè)水封采用P型橡膠止水，底水封采用刀型橡膠止水。該閘門(mén)的正反向支承采用滑塊支承，為滿(mǎn)足運(yùn)輸要求，閘門(mén)按運(yùn)輸單元分6節(jié)制造，下4節(jié)、上2節(jié)分別在工地焊接成一體后，通過(guò)節(jié)間連接裝置連接成整體。閘門(mén)的啟閉方式為靜水啟閉，靜水提門(mén)時(shí)閘門(mén)的平壓方式采用節(jié)間充水平壓。

該平面檢修閘門(mén)為雙吊點(diǎn)，采用一門(mén)一機(jī)的操作方式，選用QP-2×1 250 kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行操作，共計(jì)1臺(tái)，啟閉機(jī)設(shè)置在4 121.50高程的啟閉機(jī)室內(nèi)。平面檢修閘門(mén)檢修平臺(tái)設(shè)在4 101.00 m高程上，閘門(mén)的檢修維護(hù)可在此平臺(tái)上進(jìn)行，閘門(mén)平時(shí)停放在閘門(mén)檢修平臺(tái)上。

4.2 鎖定設(shè)計(jì)

該閘門(mén)鎖定采用半自動(dòng)鎖定，半自動(dòng)鎖定構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行可靠，已廣泛應(yīng)用于各大、中型閘門(mén)的鎖定。

鎖錠裝置卡體須調(diào)質(zhì)處理，工作表面硬度HB230～250，卡體頂端表面應(yīng)機(jī)加工 Ra3.2 μm，其余部位加工為Ra12.5 μm。軸材質(zhì)為40Cr鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB241～286，軸兩端機(jī)加工為Ra25 μm，其余部位加工為 Ra3.2 μm。支架軸孔部位機(jī)加工Ra3.2 μm，須加工的其余部位為Ra25 μm。

5 結(jié)語(yǔ)

該工程確保了閘門(mén)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性能均能滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的要求，且有一定的安全裕度及靜力安全儲(chǔ)備。