汾河二壩金屬結(jié)構(gòu)鑒定及除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

張承超

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

汾河二壩樞紐工程位于汾河中游清徐縣長頭村西。工程于1965年改建，1967年投入使用，至今已使用運(yùn)行50余年，為避免長時(shí)間使用產(chǎn)生一些安全問題，需對(duì)其金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全鑒定。鑒定內(nèi)容包括：攔河閘檢修閘門、攔河閘工作閘門及其配套啟閉設(shè)備。經(jīng)鑒定，工程金屬結(jié)構(gòu)部分老化、年久失修，不能發(fā)揮應(yīng)有功能，必須進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

2 金屬結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及存在問題

2.1 現(xiàn)狀

攔河閘檢修閘門形式為空心鋼疊梁閘門，8孔共用1套，共8節(jié)，每孔門槽頂部鎖錠著1節(jié)疊梁。檢修閘門槽布置在弧形閘門上游側(cè)，門槽上部安裝有1臺(tái)電動(dòng)葫蘆及其運(yùn)行軌道，以來回吊運(yùn)疊梁，滿足檢修要求。攔河閘工作閘門共8孔，每孔凈寬10 m，設(shè)置8扇弧形鋼閘門擋水。閘底高程757.7 m，閘前灌溉水位764.4 m，擋水高度6.7 m，弧門高度7 m。弧門面板內(nèi)緣曲率半徑9 m，支鉸布置在距閘底高5.5 m的閘墩牛腿處。每扇閘門靜水總壓力2 782 kN，其中泥沙壓力783 kN，用一套2×225 kN弧形閘門啟閉機(jī)起吊，共8套，啟閉機(jī)安裝高程769.4 m。工程投入運(yùn)行50余年以來，僅對(duì)閘門止水進(jìn)行過更換，1976年和2001年對(duì)閘門進(jìn)行噴鋅防腐處理及鋼絲繩保養(yǎng)等維修養(yǎng)護(hù)工作。1986年對(duì)攔河閘啟閉機(jī)房進(jìn)行了改造，多年來因資金問題無法對(duì)工程進(jìn)行必要的加固改造。

2.2 存在問題

2.2.1 攔河閘檢修閘門存在問題

一是疊梁閘門無支承，無封水，漏水嚴(yán)重；因空心結(jié)構(gòu)，放入門槽后上浮，影響閘門運(yùn)行及檢修。二是電動(dòng)葫蘆及運(yùn)行軌道年久失修，銹蝕嚴(yán)重，且僅有1臺(tái)電動(dòng)葫蘆，起吊不平穩(wěn)，影響閘門運(yùn)行。三是無水下自動(dòng)抓梁，疊梁門抓放時(shí)靠人工操作，影響閘門運(yùn)行及人身安全。

2.2.2 攔河閘工作閘門存在問題

攔河閘改建時(shí)，閘底高程較舊閘底下降了3.0 m，目前門前淤積嚴(yán)重，面板也有不同程度的銹蝕。若按照門前3 m淤泥、鋼板腐蝕3 mm估算，閘門將存在以下問題：一是面板厚度小于《水電水利工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。二是主梁支座截面剪應(yīng)力、折算應(yīng)力大于《水電水利工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。三是復(fù)核閘門啟門力506 kN，現(xiàn)有啟閉機(jī)容量2×225 kN，不滿足《水電水利工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。四是啟閉機(jī)減速器漏油，制動(dòng)器老化，影響閘門啟閉。五是閘門止水橡膠老化，漏水嚴(yán)重。

鑒于以上問題，依據(jù)《水工鋼閘門和啟閉機(jī)安全檢測技術(shù)規(guī)程》《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，建議更新檢修疊梁閘門及其啟閉設(shè)備，增設(shè)自動(dòng)抓梁。對(duì)弧形鋼閘門及卷揚(yáng)啟閉機(jī)進(jìn)一步檢測，落實(shí)門前淤積深度，從而考慮更新閘門和啟閉機(jī)的必要，消除工程安全隱患。復(fù)核閘門啟門力506 kN，現(xiàn)有啟閉設(shè)備容量2×225 kN，不滿足《水電水利工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，建議更換。

3 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

此次除險(xiǎn)加固工程金屬結(jié)構(gòu)部分包括：對(duì)原有1扇攔河閘檢修閘門、8扇攔河閘工作閘門及其配套啟閉設(shè)備更新。對(duì)原有8孔攔河閘檢修閘門門槽、攔河閘工作閘門門槽進(jìn)行防腐維修。新建4孔攔河閘檢修閘門、攔河閘工作閘門及其配套啟閉設(shè)備。

3.1 攔河閘檢修閘門及其配套啟閉設(shè)備

攔河閘檢修閘門為露頂式平板疊梁鋼閘門。孔口寬度10.0 m，閘門高7.0 m，設(shè)計(jì)水頭6.7 m?？卓跀?shù)量由8孔增加到12孔，閘門數(shù)量1扇。閘底板高程757.7 m，檢修平臺(tái)高程766.4 m。檢修閘門為雙吊點(diǎn)，上游止水，操作方式為靜水啟閉，支承型式為滑塊支承，滑塊采用鑄鐵材料，止水采用橡膠水封，門體及門槽埋件材料均采用Q235B鋼材制作。單節(jié)疊梁高度1.4 m，共設(shè)5節(jié)，可上下互換。門體和門槽等鋼結(jié)構(gòu)件焊接制作完畢，表面要噴砂除銹及噴鋅防腐處理。

攔河閘檢修閘門門槽使用原來8孔攔河閘檢修閘門門槽和新建4孔攔河閘檢修閘門門槽，并對(duì)原有8孔攔河閘檢修閘門門槽進(jìn)行防腐維修。

攔河閘檢修閘門啟閉方式為：閘門總水壓力2 280 kN，選用2×10 kN電動(dòng)葫蘆配合自動(dòng)抓梁啟閉，啟閉機(jī)揚(yáng)程12 m。

3.2 攔河閘工作閘門及其配套啟閉設(shè)備

新增攔河閘工作閘門為露頂式斜支臂弧形鋼閘門?？卓趯挾?0.0 m，閘門高度7.0 m，設(shè)計(jì)水頭6.7 m?？卓跀?shù)量由8孔增加為12孔，閘門數(shù)量12扇。閘底板高程757.7 m，檢修平臺(tái)高程815.32 m，啟閉機(jī)平臺(tái)高程769.5 m。閘門支鉸高度5.5 m，面板外緣曲率半徑9.0 m，雙吊點(diǎn)，支承型式為滑塊支承，滑塊采用鑄鐵材料，止水采用橡膠水封，門體及門槽埋件材料均采用Q235B鋼材制作。門體和門槽等鋼結(jié)構(gòu)件，焊接制作完畢，表面需進(jìn)行噴砂除銹及噴鋅防腐處理。

攔河閘工作閘門門槽使用原來8孔攔河閘工作閘門門槽和新建4孔攔河閘工作閘門門槽。并對(duì)原有8孔攔河閘工作閘門門槽進(jìn)行貼焊不銹鋼、防腐、維修。

攔河閘工作閘門啟閉方式為：閘門總水壓力2 550 kN，選用HQ2×250 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)起吊，啟閉機(jī)揚(yáng)程13 m。

4 結(jié)語

汾河二壩樞紐工程除險(xiǎn)加固完成后,將成為設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)30年一遇，相應(yīng)洪峰流量2 220 m3/s，設(shè)計(jì)洪水位763.55 m；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，相應(yīng)洪峰流量3 140 m3/s的大型水閘。