高砂水電站#9弧形閘門側(cè)向偏移原因分析及處理

吳文棟

摘 要：文章敘述了高砂水電站#9弧形閘門在啟閉過(guò)程中存在問(wèn)題，并對(duì)發(fā)生側(cè)向偏移的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，針對(duì)分析的結(jié)果確定處理方案，介紹了為解決弧門啟閉過(guò)程中側(cè)向偏移問(wèn)題所采取的處理方法。

關(guān)鍵詞：弧形閘門；側(cè)向偏移；原因分析及處理；高砂水電站

中圖分類號(hào)：TV663 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0155-02

1 高砂水電站概述

高砂水電站位于福建省沙縣高砂鎮(zhèn)境內(nèi)的沙溪河干流上，壩址控制流域面積為11 329 km2，占沙溪流域面積的96%。1995年7月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1996年6月4臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。電站樞紐工程由溢流壩、擋水壩段、廠房、戶內(nèi)式開關(guān)站和船閘組成，采用河床式布置，壩長(zhǎng)316 m，設(shè)計(jì)壩高23 m；溢流壩段共設(shè)有9個(gè)溢流孔，溢流孔堰頂在水下深度為2.5 m，每溢流孔孔各設(shè)一扇16×15 m（寬×高）的弧形閘門，每扇弧形閘門啟閉采用獨(dú)立的一套液壓?jiǎn)㈤]機(jī)進(jìn)行控制，每扇弧門啟閉靠弧門兩側(cè)的側(cè)向輪進(jìn)行導(dǎo)向限位；9扇弧形閘門共用一扇17×15 m（寬×高）平板滑動(dòng)式閘門作為溢洪道檢修門。

2 #9弧形閘門存在問(wèn)題及其原因分析

2.1 存在問(wèn)題

高砂水電站弧形閘門所選用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為武進(jìn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)廠早期開發(fā)的產(chǎn)品，由于液壓?jiǎn)㈤]機(jī)自身未設(shè)置自動(dòng)糾偏裝置，弧形閘門在門葉啟閉時(shí)會(huì)發(fā)生左右側(cè)向偏移現(xiàn)象，影響閘門的正常啟閉，#9弧門近年來(lái)在啟閉過(guò)程中發(fā)生側(cè)向偏移現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，當(dāng)開度超過(guò)4 m時(shí)弧門在啟閉過(guò)程中發(fā)生偏移，造成弧門門葉與側(cè)軌之間產(chǎn)生剛性磨擦，在一定程度上影響弧形閘門側(cè)水封的密封性和側(cè)水封的使用年限，引起側(cè)向水封嚴(yán)重漏水。

2.2 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，造成#9弧門側(cè)向偏移的主要原因是#9弧形閘門門槽在安裝施工階段，安裝單位未能準(zhǔn)確控制安裝尺寸所造成，門槽側(cè)軌在混凝土澆筑后產(chǎn)生永久性缺陷。具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

①閘門左右兩側(cè)的側(cè)軌凹凸不平，在接近閘門頂部及以上的擴(kuò)散段尤為明顯，閘門頂部以上的擴(kuò)散段孔口尺寸放大過(guò)急過(guò)大，影響了閘門上部側(cè)輪在擴(kuò)散段側(cè)軌的運(yùn)行限位作用。

②弧形閘門側(cè)輪與側(cè)軌之間間隙未進(jìn)行調(diào)整，造成側(cè)輪間隙過(guò)大，特別是左側(cè)下部側(cè)輪間隙達(dá)20～30 mm，其他側(cè)輪運(yùn)行間隙有10～20 mm不等。因門葉水封座與側(cè)軌縫隙過(guò)大，容易造成門體側(cè)向偏移，從而引起閘門單側(cè)漏水嚴(yán)重。

2.3 側(cè)軌處理方案比較確定

為達(dá)到處理#9弧形閘門側(cè)向偏移問(wèn)題的目的，經(jīng)過(guò)公司技術(shù)人員和施工單位多次就處理方案的進(jìn)行討論與研究，提出以下三種處理方案：

方案一：拆除現(xiàn)有#9弧形閘門側(cè)軌，重新按設(shè)計(jì)要求制作安裝弧形閘門側(cè)軌。若實(shí)施此方案，則必須鑿除原回填的二期砼，但因側(cè)軌下部淹沒(méi)在水下2.5 m深，還必須在側(cè)軌下游進(jìn)行圍堰抽水，處理難度相當(dāng)大，其工程量較大，處理費(fèi)用也很高，此方案不可取。由于受現(xiàn)場(chǎng)施工處理?xiàng)l件的限制，

方案二：在現(xiàn)有側(cè)軌的基礎(chǔ)上，貼補(bǔ)一塊相同弧度尺寸、厚度10 mm的平整鋼板。實(shí)施該方案時(shí)制作安裝容易實(shí)施，但仍存在圍堰抽水和新貼鋼板中空等問(wèn)題，同時(shí)必須切除水封座板每側(cè)10 mm寬度導(dǎo)致減少弧門孔口寬度，#9孔與其他8孔門槽無(wú)法達(dá)到統(tǒng)一，且對(duì)泄洪有一定的影響。

方案三：對(duì)側(cè)軌采用局部修補(bǔ)的處理和側(cè)輪組合件方案。該方案方便現(xiàn)場(chǎng)施工，既減少工程量，又不影響水電站的正常運(yùn)行，同時(shí)與以上兩種比較更為經(jīng)濟(jì)。但在施工中要制定完善的措施，施工中要認(rèn)真把好每一道關(guān)。

經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)全面比較后，最終確定采用方案三，即對(duì)側(cè)軌采用局部修補(bǔ)的處理方案。

3 #9弧形閘門側(cè)向偏移處理方法

3.1 側(cè)軌局部修補(bǔ)的施工處理方法

①首先拆除閘門側(cè)向水封。

②將經(jīng)緯儀架在弧門支鉸牛腿位置，透過(guò)弧門油缸與閘墩間隙，全面測(cè)量、檢查弧門側(cè)軌的不平度和垂直度，并做好記錄。重點(diǎn)測(cè)量側(cè)輪行走位置與水封接觸面。

③根據(jù)檢測(cè)記錄，分析處理方法。取波浪的最經(jīng)濟(jì)值，確定砂輪打磨的位置以及焊條堆放位置。凸出5 mm以內(nèi)，可采用砂輪打磨辦法處理；凹入6 mm以內(nèi)，可采用焊條堆焊過(guò)渡。

④處理后的側(cè)軌凹凸不平度及垂直度均應(yīng)在《水工金屬結(jié)構(gòu)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》所要求的±3 mm以內(nèi)，且不允許出現(xiàn)局部凹凸，應(yīng)平緩過(guò)渡。

⑤最后檢查水封座與側(cè)軌間隙全行程保持在10±2 mm；必要時(shí)切除或修補(bǔ)水封座板。

側(cè)軌經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)處理后，測(cè)量弧門門葉水封座邊緣與對(duì)應(yīng)側(cè)軌之間的間隙見(jiàn)表1?；￠T門葉在落門狀態(tài)，固定在弧門門葉的側(cè)向輪底座與對(duì)應(yīng)側(cè)軌之間距離見(jiàn)表2。

3.2 側(cè)輪處理方法

由于每扇弧形閘門設(shè)有4個(gè)側(cè)輪，側(cè)輪組合件示意圖如圖1所示。4個(gè)側(cè)輪分別安裝在弧形閘門兩側(cè)上部和下部的相應(yīng)部位。目前4個(gè)側(cè)輪與側(cè)軌之間間隙過(guò)大且不均衡，其具體處理方法如下：

①按照?qǐng)D紙重新加工4個(gè)側(cè)輪，確保輪子活動(dòng)自如。

②在每個(gè)側(cè)輪的底部外側(cè)邊緣焊4個(gè)M20調(diào)整螺栓，調(diào)整螺栓長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際位置及需要調(diào)整的間隙確定。因側(cè)輪位置空間較窄，操作空間較小，應(yīng)注意調(diào)整螺栓與底板座之間的焊縫質(zhì)量。

③割除原側(cè)輪固定螺栓和拆除底部緩沖橡皮塊。側(cè)輪每調(diào)整一次，應(yīng)在4個(gè)側(cè)輪位置觀察閘門啟閉運(yùn)行過(guò)程中，每個(gè)側(cè)輪的間隙變化，再確定下一次調(diào)整間隙。注意不能在每個(gè)側(cè)輪的固定位置一次性將間隙調(diào)整到位，應(yīng)避免由于側(cè)軌凹凸不平，在閘門啟閉運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，造成事故。應(yīng)在閘門啟閉過(guò)程中確定每個(gè)輪子的調(diào)整量，并進(jìn)行多次耐心調(diào)整。每次閘門的啟閉行程只需將上部側(cè)輪到達(dá)側(cè)軌擴(kuò)散段時(shí)即可。調(diào)整后的側(cè)向輪最終尺寸見(jiàn)表3。

④調(diào)整后應(yīng)保證閘門水封座與側(cè)軌間隙全行程10±2 mm；當(dāng)一側(cè)側(cè)輪靠到側(cè)軌時(shí)，另一側(cè)側(cè)輪間隙間隙應(yīng)保證在5～10 mm即可，必要時(shí)應(yīng)采用千斤頂調(diào)整水封座與側(cè)軌間隙。

⑤根據(jù)調(diào)整后側(cè)輪位置，處理側(cè)輪緩沖橡皮塊厚度，必要時(shí)墊上鋼板以增加緩沖橡皮厚度。上好并擰緊固定螺栓，割除調(diào)整螺栓。

4 結(jié) 語(yǔ)

#9弧形閘門存在側(cè)向偏移問(wèn)題于2012年3月份結(jié)合小修按照處理方案進(jìn)行了處理，經(jīng)處理后#9弧形閘門開啟時(shí)側(cè)向偏移現(xiàn)象明顯改善，在設(shè)計(jì)允許16 m開度范圍內(nèi)啟閉試驗(yàn)正常，徹底消除了弧形閘門門葉與側(cè)軌之間的剛性磨擦和弧門在啟閉中產(chǎn)生抖動(dòng)、卡阻現(xiàn)象，說(shuō)明按照方案三的處理方法是可行的，有效的。經(jīng)過(guò)一個(gè)汛期運(yùn)行考驗(yàn)，高砂水電站#9弧形閘門啟閉平穩(wěn)，為電站安全度汛提供了保障，同時(shí)對(duì)電站徹底處理另外幾扇弧形閘門側(cè)向偏移問(wèn)題提供參考經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] SLJ 201-80，水工建筑物金屬結(jié)構(gòu)制造、安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S].