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本工程在发电引水隧洞进水口设置一扇事故检修闸门。孔口尺寸为3.6m×3.6m;在隧洞出口的压力钢管两岔管处各设一个1.75米直径的蝶阀。设一放空洞兼作冲砂用,管径为φ1米,进口设计一扇检修闸门,出口处设-φ1.0m的闸阀。厂房尾水两孔共用一扇尾水钢闸门。本文就发电引水隧洞进水口事故检修闸门的优化设计作一介绍。
2.事故检修闸门的优化设计
2.1闸门主体结构优化
事故检修闸门为深孔式平面焊接钢闸门。闸门孔口尺寸为3.8m×3.8m,底坎高程212m,设计水头28m,总水压力3967KN,门重12.2t,采用单吊点。该闸门是目前抚州市已建中、小型工程中总水压力大的平面钢闸门。设计中考虑该闸门为事故检修用,平时使用很少,经优化比较,决定把闸门面板布置在下游面,顶、侧止水也布置在下游面,这样避免顶梁和边梁腹板受压,减少了顶梁和边梁腹板的厚度。闸门门体宽4.6m,高3.97m,厚0.9m,止水净宽3.9m,止水净高3.85m,面板厚14mm,闸门整体制造。闸门结构布置为4根主梁,主梁腹板直接焊接于面板上,不设下翼缘,大主梁高h=0.872m,3根工字钢作为水平次梁。
针对淤积较严重的地区,一般在坝前设挡沙(泥)槛和喇叭口。一是为了有效的挡住大的石块,二是当塌坝泄洪时,提高坝口位置的流速,可有效的让泥沙、水混合物直接随洪水冲至下游。
北方地区立坝蓄水是该坝的主要功能。立坝时间较长易淤积,但是钢坝是围绕底轴向下游倾倒,故塌坝时淤积的泥沙被水流冲向下游,不可能形成阻塞。另,行洪后我们会根据当地的泥沙含量分析出有多少量的淤沙(泥)沉淀在门体上,并通过淤沙(泥)量计算出升坝时需要的升坝力,充分考虑到升坝时克服淤沙(泥)的力量。
设计中闸门主支承采用了高分子复合材料滑块,这样边梁可为单腹板梁,传统设计一般采用的铸钢轮式支承构造要求边梁为双腹板,两者相比较又减少了钢材的使用。同时,单腹板梁较双腹板梁在焊接施工时要好控制得多。
事故检修闸门有动水下门的要求,其底缘形式的设计很重要。本闸门在底缘的设计上考虑了诸多因素,利用面板和侧止水装置在下游面的优势,通过计算,在保证上游倾角不应小于45°,尽量采用60°的规范要求下,调整底缘板及底止水的位置,以便充分利用底梁腹板上下面的水压差,使闸门能够依靠自重和水柱压力快速关闭。避免了闸门需使用加重铁块或机械压力闭门带来的造价高。
事故检修闸门要求动水关闭,静水启门,在设计中考虑到为降低启门力,门顶设一个Φ300mm充水阀,充水阀门盖与启闭机相联,充水阀开启行程为300±2mm,充水平压后再开启闸门。设计闸门由一台QPK-800KN-30m固定卷扬式启闭机操作。
4月18日下午,烧香河上游节制闸新建工程采用平面定轮直升式钢闸门,共1扇,门叶宽10.04米、高4.30米,门体重15.51吨。闸门制作防腐由江苏省水利机械制造有限公司中标生产,4月10日通过建设单位组织的设备出厂验收,4月15日运至工地存放。吊装方案得到监理部批复后,于4月18日下午顺利完成工作闸门吊装工作。下一步,施工单位将立即实施工作桥浇筑、金属结构设备安装调试等工作,确保工程于5月15日具备水下验收条件。
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钢坝的设计使用寿命可达50~60年,当前国际上长寿命的钢性闸门为近百年。国内早的福建小溪电站为1958年建成至今仍在使用,同样的钢结构在解放前就开始使用一直运用至今的案例到处都有。而权威部门根据室内测试资料和工程实践初步判定橡胶坝的使用寿命10~15年就必须更换一次坝袋。至今国内条橡胶坝的寿命未超过15年,上世纪我国东北地区建的许多橡胶坝已拆除,2005年位于广西东笋电站建的橡胶坝也已拆除改建钢性闸门。一次钢坝的投资等于四次橡胶坝的投资(中间坝袋要换需要大量建设辅助工作不算)。
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