探析田莊暗渠西北水廠分水口工程改造與日常管理

□張克寧

南水北調(diào)中線一期工程自2014年12月12日正式通水以來，已經(jīng)全面通水6周年，隨著工程供水量持續(xù)快速增加，優(yōu)化了我國水資源配置格局，有力支撐了受水區(qū)和水源區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，全力促進(jìn)了生態(tài)文明建設(shè)。河北省水資源短缺，地下水超采嚴(yán)重，南水北調(diào)工程的建設(shè)有效緩解我省水資源供需矛盾，為我省經(jīng)濟(jì)和社會帶來巨大效益。工程自第1年度(2014—2015)引江水量不足1.00億m3，到今年第6個年度（2019—2020）引江總量36.51億m3，有力改善了我省中南部地區(qū)供用水結(jié)構(gòu)，大幅度提高了受水區(qū)供水保障率，明顯提升了居民飲用水水質(zhì)，群眾的幸福感和獲得感越來越強(qiáng)。

分水口工程是河北省南水北調(diào)配套工程中最基本的水工建筑物之一，對南水北調(diào)流量控制和水量分配發(fā)揮著重要作用，分水口工程及相關(guān)設(shè)施的平穩(wěn)、安全、高效運(yùn)行，是保證整體工程安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

1.工程基本情況

1.1 石津干渠工程簡介

石津干渠工程是河北省南水北調(diào)配套工程重要組成部分，概算總投資63.92億 元，2014年7月 批 復(fù) 可 行 性 研究，2014年12月批復(fù)初步設(shè)計。

石津干渠工程自中線總干渠田莊分水口分水沿太平河南岸布置無壓箱涵，至趙陵鋪進(jìn)水閘下游匯入現(xiàn)有的灌溉渠道（石津灌區(qū)總干渠），利用石津灌區(qū)總干渠輸水至軍齊后分為滄州支線和衡水支線。石津干渠工程渠首設(shè)計流量50.0m3/s，多年平均設(shè)計引江水量約10.5億m3，承擔(dān)著向石家莊、滄州、衡水市區(qū)及沿線縣（市、區(qū)）的供水任務(wù)，同時擔(dān)負(fù)著崗南、黃壁莊水庫向下游灌區(qū)的輸水任務(wù)。石津干渠輸水線路總長253.08km，其中，田莊暗渠4.07km，滄州壓力箱涵89.96km，渠道工程159.05km。沿線設(shè)有15座城市分水口、26座節(jié)制閘、6座跌水、26座農(nóng)業(yè)分水閘、103座農(nóng)業(yè)分水口、8座退水閘。

1.2 田莊暗渠工程簡介

田莊暗渠是石津干渠的渠首段工程，工程起點(diǎn)為南水北調(diào)中線工程田莊分水口末端，線路沿古城西路南側(cè)規(guī)劃綠化帶布置，于趙陵鋪匯入石津干渠明渠段，將南水北調(diào)中線總干渠與現(xiàn)有石津灌渠相連，是下游所有供水目標(biāo)的關(guān)鍵通道，總長4.07km，縱坡坡率1/2538，非灌溉期設(shè)計流量50m3/s，灌溉期設(shè)計流量35m3/s。工程具體包括：進(jìn)口連接段、進(jìn)口漸變段、進(jìn)口閘室段、洞身段、西北水廠分水口、出口閘室段、出口連接段，見圖1。

田莊暗渠工程進(jìn)口閘底檻高程為72.11m，設(shè)有2扇鋼復(fù)鑄鐵閘門，門高4.2m，采用手電兩用數(shù)字螺桿啟閉機(jī)，容量為200/100kN。田莊暗渠工程出口閘高程70.55m，出口閘設(shè)有2扇鋼復(fù)鑄鐵閘門，目前均為雙向擋水，門高3.80m，采用手電兩用數(shù)字螺桿啟閉機(jī)，容量為200/100kN。

1.3 西北水廠分水口工程簡介

原石家莊市西北水廠分水口位于工程首端，樁號0+007.00。在田莊暗渠工程建設(shè)階段將西北水廠分水口調(diào)整至田莊暗渠右洞，樁號1+487.548，與田莊暗渠正交，后接石家莊市南水北調(diào)配套輸水管道工程，分水口下游為1孔鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，長10m，孔口尺寸2m×2m，洞底高程71.55m，箱涵中部設(shè)2m×2m鑄鐵閘門，設(shè)計流量4.1m3/s。西北水廠分水口工程由于沒有永久征地指標(biāo)，無法解決征遷問題，設(shè)計單位結(jié)合實際情況，采用豎井式結(jié)構(gòu)形式，將閘室、啟閉機(jī)室等建筑均布置在地面以下。豎井為矩形斷面，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為2.8m×3.2m，頂高程83.00m，在高程77.95m處設(shè)啟閉機(jī)平臺，啟閉機(jī)采用手電兩用數(shù)字式螺桿啟閉機(jī)。分水口工程按照設(shè)計已完成施工，西北水廠分水口于2015年2月投入使用。

2.工程存在問題

2.1 有關(guān)設(shè)備設(shè)施容易腐蝕

由于西北水廠分水口3層結(jié)構(gòu)位于地面以下，且與通水的混凝土箱涵聯(lián)通，啟閉機(jī)室內(nèi)長期存在大量水蒸氣，陰暗潮濕環(huán)境引起電氣設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，元器件已發(fā)霉；分水口閘門長期處于全開狀態(tài)，絲杠與啟閉機(jī)銹蝕，閘門啟閉機(jī)設(shè)備已不能實現(xiàn)原有設(shè)計功能。

2.2 用電安全存在隱患

由于分水口與輸水通道相通，環(huán)境潮濕，啟閉機(jī)室內(nèi)設(shè)備存在漏電、短路、燒毀等安全隱患。

2.3 有限空間安全隱患

啟閉機(jī)室位于地面以下封閉環(huán)境中，自然通風(fēng)不良，空氣流通不暢，可能存在一氧化碳、硫化氫、蒸汽等有毒有害物質(zhì)，具有一定安全隱患。

3.改造完善方案

田莊暗渠分水口工程已通水運(yùn)行近5年，工程管理水平逐步提高，為使工程管理水平和工程整體面貌再上一個新臺階，解決工程中存在的各種問題成為當(dāng)前工作重點(diǎn)，結(jié)合西北水廠分水口工程實際情況，為實現(xiàn)分水口閘門及相關(guān)設(shè)備設(shè)施設(shè)計功能，分水口工程主要完成以下改造和完善。

3.1 閘門啟閉機(jī)室改造

3.1.1啟閉機(jī)室位改造完善

西北水廠分水口目前已經(jīng)圈入西北泵站永久征地范圍內(nèi)，因此在原分水口混凝土墻結(jié)構(gòu)上，新建了單層框架結(jié)構(gòu)啟閉機(jī)室，建筑面積約19m2，將啟閉機(jī)室布置在地面以上，解決啟閉機(jī)室內(nèi)陰暗潮濕問題。

3.1.2 啟閉機(jī)室設(shè)計要求

將啟閉機(jī)安裝高程抬高到地面以上，原西北水廠分水口混凝土墻頂高程由83.0m加高至83.6m，并在混凝土墻頂新建啟閉機(jī)平臺。為保證新老墻體結(jié)合的緊密性，對原混凝土墻頂進(jìn)行人工鑿毛、并用水槍沖洗干凈工作面。根據(jù)原設(shè)計圖紙上的鋼筋分布位置用風(fēng)鉆對原墻體進(jìn)行鉆眼，鉆孔直徑與所植鋼筋直徑匹配，鉆孔處需灌注同標(biāo)號砂漿后再插入鋼筋。建筑風(fēng)格為現(xiàn)代風(fēng)格，屋頂形式采用平屋頂加斜檐口，外涂乳膠漆，整體造型簡潔大方。

3.2 金屬結(jié)構(gòu)改造

3.2.1 分水口閘門保持不變

分水口閘底高程71.55m，設(shè)計水頭3.2m，設(shè)置了1扇單吊點(diǎn)平面鑄鐵工作閘門，尺寸2.0m×2.0m（寬×高），閘門及門框重2.0t。因為采用鑲不銹鋼止水，閘門結(jié)構(gòu)狀況較好，可繼續(xù)使用。

3.2.2 更換原啟閉機(jī)

由于原啟閉機(jī)銹蝕嚴(yán)重已無法使用，以及啟閉機(jī)安裝高程的變化（由77.95m移至83.60m位置），所以原螺桿長度已不能滿足要求，購置了一臺手電兩用螺桿式啟閉機(jī)。啟閉機(jī)采用手電兩用數(shù)字式螺桿啟閉機(jī)，容量為100/50kN，揚(yáng)程3.6m，螺桿長度約11.0m，啟閉機(jī)自重0.7t，在原啟閉機(jī)安裝高程77.95m設(shè)置螺桿支撐座。啟閉機(jī)配備了開度指示裝置、拉壓雙向荷載限制裝置及機(jī)械式上下極限限位開關(guān)。閘門操作方式為動水啟閉，局部開啟。

3.2.3 啟閉機(jī)其他配套設(shè)備要求

圖1工程示意圖

豎井內(nèi)視頻埋管等移至新建啟閉機(jī)室內(nèi)，并完成相應(yīng)電源接線、防雷接地、照明等設(shè)計要求。

3.3 電氣設(shè)備改造

由于原啟閉機(jī)現(xiàn)地控制屏柜體腐蝕，元器件發(fā)霉，對原啟閉機(jī)現(xiàn)地控制屏進(jìn)行了更換，包括新建啟閉機(jī)室防雷接地及南水北調(diào)配套自動化工程監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)埋管等。

3.3.1 電氣設(shè)備選型

電氣設(shè)備的設(shè)計選型以技術(shù)性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、防護(hù)功能高、維護(hù)檢修方便、技術(shù)先進(jìn)為原則。屏體選用PK-10型，內(nèi)裝空氣開關(guān)、繼電器、接觸器、電流/電壓表計、UPS不間斷電源、開度荷重儀、直流模塊等，并預(yù)留水位計儀表、遠(yuǎn)程I/O模塊等設(shè)備的安裝位置。啟閉機(jī)現(xiàn)地控制屏為屏前檢修，靠墻安裝。

3.3.2 供電方式

西北水廠分水口設(shè)置1臺手電兩用螺桿啟閉機(jī)，單機(jī)功率3kW，其電源引自西北泵站低壓配電屏，經(jīng)1路低壓電力電纜管敷設(shè)至新建閘門啟閉室現(xiàn)地控制屏，為閘室內(nèi)各用電負(fù)荷供電。

4.改造取得效果

西北水廠分水口工程及相關(guān)設(shè)備設(shè)施經(jīng)過改造完善，取得了較好的效果。

4.1 解決設(shè)備腐蝕問題

啟閉機(jī)室新建到地面以上后，解決了室內(nèi)潮濕問題，有效防止了電器設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)腐蝕問題的發(fā)生。

4.2 便于設(shè)備設(shè)施日常維修養(yǎng)護(hù)

啟閉機(jī)室內(nèi)電氣設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)位于地面以上后，方便了設(shè)備設(shè)施日常維護(hù)。

4.3 減少安全隱患

啟閉機(jī)室新建到地面以上后，有效的預(yù)防了設(shè)備漏電、短路、燒毀等安全隱患，減少了工作人員進(jìn)入有限空間的頻率，將安全隱患降到最低。

4.4 提高工程形象

在原分水口混凝土墻結(jié)構(gòu)上新建啟閉機(jī)室的與其他配套工程整體面貌保持一致，提高了工程形象。

5.維修養(yǎng)護(hù)建議

為了保障西北水廠分水口工程及相關(guān)設(shè)備設(shè)施的正常使用，保證分水口以下居民安全用水，對現(xiàn)場管理機(jī)構(gòu)提出了工程及設(shè)備設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)建議?，F(xiàn)場管理機(jī)構(gòu)應(yīng)按照“經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，隨時維修，養(yǎng)重于修，修重于搶”的原則，結(jié)合工程設(shè)施每年檢查出的問題、缺陷情況編制閘門、啟閉機(jī)及電氣設(shè)備的年度維護(hù)計劃，并嚴(yán)格落實。

5.1 閘門定期維修養(yǎng)護(hù)

由于分水口閘門位于地下，且與通水暗涵相通，潮濕環(huán)境對鋼閘門具有一定的腐蝕作用，所以在閘門的使用過程中更需要科學(xué)的養(yǎng)護(hù)，以延長水工閘門的使用壽命，保證水工建筑的正常運(yùn)行。

5.1.1 做好閘門保潔工作

在閘門的運(yùn)行中，經(jīng)常對閘門及門槽上的附著物，例如：水生物、雜草、污物進(jìn)行清理，防止這些污染物對閘門產(chǎn)生腐蝕。

5.1.2 做好閘門的防銹、防腐工作

閘門防銹、防腐主要通過粉刷保護(hù)涂料進(jìn)行保護(hù)。在涂保護(hù)涂料前應(yīng)當(dāng)先鏟除閘門上的油漬、銹漬、灰塵、水生物，完成后進(jìn)行底漆的涂刷，底漆徹底干透后涂上面漆。

5.1.3 做好閘門損壞零件更換工作

閘門的局部構(gòu)件（如水封裝置、緊固件、吊耳、吊座）老化、損壞時，應(yīng)予更換；閘門門葉及其梁系結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、扭曲、下垂時，應(yīng)矯形、補(bǔ)強(qiáng)或更換。

5.2 啟閉機(jī)定期維修養(yǎng)護(hù)

啟閉機(jī)械的維修主要是保障閘門的順利開啟和關(guān)閉，在維修養(yǎng)護(hù)過程中要及時添加啟閉機(jī)械齒輪間潤滑油；經(jīng)常性對啟閉機(jī)及相關(guān)機(jī)械的清理，保持機(jī)械的整潔干凈。在制動器上也應(yīng)經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，保證制動器的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.3 電氣設(shè)備日常維護(hù)

啟閉機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)備眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦運(yùn)維管理不當(dāng)，則很可能引發(fā)嚴(yán)重的故障，為此，需要專業(yè)人員定期、不定期的對電氣設(shè)備進(jìn)行接線緊固、拆卸、清潔、潤滑等檢修和保養(yǎng)，有效控制電氣設(shè)備故障發(fā)生率。

6.結(jié)語

主要對石津干渠田莊暗渠西北水廠分水口工程存在問題、改造完善方案進(jìn)行了探析，并提出了分水口工程日常維修養(yǎng)護(hù)建議，為今后河北省南水北調(diào)配套類似工程完善和維護(hù)提供了借鑒。

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