泄洪洞弧形闸门小开度运行造成的问题与处理

泄洪洞弧形闸门小开度运行造成的问题与处理

蒋安华

云南水投牛栏江滇池补水工程有限公司

摘要：泄洪洞弧形闸门通过9年多的运行，加之在开始运行4年多时间里各种流量监测设备不够完善，闸门开度不太精确。在多年的运行下闸门多数是小开度运行，但存在一个长期被人们忽视的问题；闸门在这样的运行条件下，务必会对闸门部分配件及水工建筑物造成损坏。本文根据水库泄洪洞弧形闸门的实际使用情况，如何处理弧形闸门小开度运行后的问题。

关键词 : 缺陷处理、小开度、水工建筑物、液压启闭机

1.工程概况

水库总库容4.48亿m³，为大（2）型水库，正常蓄水位为1790m，正常库容4.16亿m³，调节库容2.27亿m³、死水位1752m。水库设计洪水位为1791.49m，校核洪水位1793.91m，调洪库容3191万m³，最大下泄流量为2020m³/s。

泄洪洞布置在右岸，以龙抬头和导流洞后段结合，全长 659 m，洞身长426.2m，进口底板高程 1725m，5.6m×5.0m 弧形闸门控制泄流量，闸后为6.4m×10.0m 、7.0m×10.0m 圆拱直墙形无压洞，最大泄量为872m³/s，消能方式为底流消能。

德泽水库特性表

2.闸门运行情况

泄洪洞弧形闸门是用来控制水库出库流量大小的，在每年坝后电站检修及汛期时都要对闸门进行开闸泄放生态流量。闸门全开、大开度的时候并不多，更多的是小开度运行（40mm～80mm）。因此，每次开启闸门时，需要根据放水流量的不同，计算出所需的闸门开度。泄洪洞弧形闸门的开度是用来控制通过闸门水流量的主要参数，由于闸门多数是上下起落，过水断面的宽度不变，过水断面的面积与其高度(即闸门开度)成正比，在小开度运行的情况下，对闸门水封及门槽、底板的影响程度。泄洪洞弧形闸门距离液压站较高（83.3m），运行时经过一定的时间、气温的不同闸门易下滑，只能通过人工在一定的时间调整闸门开度，确保流量的泄放。

3. 泄洪洞弧形闸门工作原理

泄洪洞弧形闸门的开度也是闸门下方的垂直高度，闸门的起落也是上下方向，但是与平板闸门不同，平板闸门的起落是垂直方向上的直线运动，多数是卷扬机启闭，不受液压站油压、油缸的控制。而弧形闸门是一种常见的水利工程设备,用于控制水流的流量和水位。弧形闸门的工作原理是利用液压站、电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块（或阀组合）被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中。将闸门控制在不同的高度，从而达到控制水流的目的。液压闸门由液压缸、闸门、控制系统等组成。液压缸是液压闸站的核心部件，它通过液压油的压力来推动闸门的运动。液压缸内部有一个活塞，当液压油进入液压缸时，活塞会向外推动，从而推动闸门的运动。

4.主要问题及处理措施
4.1.闸门部件及水工建筑物影响问题
泄洪洞弧形闸门在小开度运行前后，经多次对闸门及洞内进行检查，发现威胁工程运行安全的结构性裂缝及缺陷，闸门运行后对水封、门槽，底板的影响较大，在工作闸门运行时顶部水封有射水现象。底部水封、左右侧水封在运行时无法观察到，但通过对出水口观察水流形态平稳，没有出现水流起伏不定。在运行后，受水流的冲击、碰撞对闸门水封，底板、边墙的冲刷下，均有不同程度的损坏。因长期小开度运行造成的闸门水封容易损坏，多是因为水流压力冲击过大造成，有水流在止水和底板板之间流出。当脉动压力发生在止水上会使止水发生振动和损坏，如果漏水量太大，使得闸门的水流射出不断拍打边墙、底板，产生钢筋混凝土掏空现象。

    工作闸门都是人为操作，如有操作不当，势必对闸门各部件、及下游人生财产安全造成较大损失。德泽水库弧形闸门距离液压站较高（83.3m），由于液压油管过高，自身存在将近0.84MPa的压力，使得在闸门运行时闸门易自动下滑，油压保压不足。闸门运行过程中，操作完成都是把电源、液压站联通油管的闸阀关闭，确保安全运行，但在气温过高（大于20℃）时液压油在管路内流动性较大闸门下滑近(1mm/h)，在气温低（小于20℃）时闸门下滑近(0.6mm/h)。

4.2.材料配置

此次处理采用较高标号C50细石混凝土+环氧砂浆及双组份聚硫密封胶分部位进行处理。具体选材如下：

（1）水泥

采用P·O52.5普通硅酸盐水泥。水泥的凝结时间、安定性、比表面积和抗压抗折强度均达到国标《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）要求，试验结果详见表4-2-1。

表4-2-1   水泥物理力学性能检验成果表

（2）粗骨料（小石）

小石采用粒径为5mm～20mm，碎石物理性能试验结果见表4-2-2。

表4-2-2  碎石（5mm～20mm）物理性能试验成果表

（3）细骨料

机制砂采用粒径为5～0.16mm，砂的物理性能指标检测成果详见表4-3-3。

表4-3-3    砂物理性能试验成果表

（4）HF型混凝土抗冲耐磨减水剂

采用山西桑穆斯建材有限公司生产的HF，掺量4%～6%。HF型混凝土抗冲耐磨减水剂的各项指标试验成果详见表4-4-4。

表4-4-4HF型混凝土抗冲耐磨减水剂试验成果表

4.3.处理措施

针对以上问题的实际情况，及时对水封进行更换。对底板、边墙的处理措施如下：（1）基面清理：新浇筑的混凝土应给其充分凝固后才能施工环氧砂浆，一般在常温下建议10-15天为宜。在浇筑砼时会对钢筋网片和新凿的作业面造成污染，在施工环氧砂浆前必须对此部位进行清理。采用钢钎钻、灰刀、钢丝刷、吹风机等工具对表面沙粒、粉尘及污染部位进行清理，并将清理的灰尘清除作业仓，确保作业面坚实、洁净，干燥，验收合格后进行下一工序。

（2）材料配制：环氧砂浆包括A.B.C三种料，其中A料是树脂，B料为固化剂、C料为填充料其配合比为3.75:0.75:25.5。先将A料和B料按照4:1的比例倒入桶中搅拌混合均匀，然后边搅拌边缓慢加入C料，直至搅拌成均匀的胶泥状，C料可根据现场实际情况调整加入用量。注意： A料和B料长时间存放会出现轻微分层现象，使用前应先摇匀方可使用。配制好的胶液应在45分钟内用完，严禁使用未拌合均匀或已处于初凝状态的砂浆。

（3）涂刷结合剂：采用环氧树脂的A、B量按照4:1的比例调制后的基液，用毛刷均匀的在作业面涂刷一遍，涂刷时需覆盖整个作业仓面，不得漏涂。涂刷完成后需在50分钟内施工环氧砂浆。

（4）环氧砂浆分层施工：用抹刀将配制好的环氧砂浆涂抹在作业面，涂抹时要边压实边抹光，注意每次涂抹的厚度保持控制在50mm以内为宜，待第一层涂抹完成，施工下一层时应间隔＞30分钟，＜60分钟。进行最后一次抹面时，应采用铁板进行搓揉、拍打提浆表面一次抹平。

（5）面层养护：待最后一层环氧砂浆施工完成后，在其表面涂抹一道环氧基液，并向四周各延伸100mm。全部施工完成15天后即可投入使用。

针对泄洪洞弧形闸门下滑的处理，对液压站各部件及液压油进行更换维护保养，截止目前我们只能在固定的时间里计算出闸门自动下滑的开度，通过计算及下游流量计测出的实时流量，现场对闸门启动控制闸门开度，确保闸门的开度及泄放生态流量。
5.结束语
启闭闸门要严格遵守操作规程，防止闸门各部件损坏或造成其他不良后果。目前闸门出现渗漏水的情况较为普遍，导致渗漏水的原因也很多，各水工建筑物的缺陷也基本类似，不同原因造成的缺陷，其处理措施也不同，除了根据实际情况及特点掌握和采取行之有效的处理措施外，更应做好经常性的检查和维护保养工作。

参考文献：

（1）《环氧树脂砂浆技术规程》DL/T5193---2004；

（2）《水土建筑抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》DL/T5207---2005；

（3）《水工混凝土施工规范》DL/T5144---2015；

（4）《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119--2013；

（5）《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204--2015；

（6）《水利水电建设工程验收规程》SL223--2008；

（7）《混凝土强度检验评定标准》GBJ107--2010；

（8）《水工混凝土外加剂技术规程》DL_T 5100-2014 ;

（9）《水工钢闸门和启闭机安全运行规程》SL722-2015.