蔺家坝泵站金属结构设计

胡 嵩 舒刘海 丁 宁 刘 良 王长江

蔺家坝泵站金属结构设计

胡 嵩 舒刘海 丁 宁 刘 良 王长江

一、概述

蔺家坝泵站工程是南水北调东线工程的第九级泵站，位于江苏省徐州市铜山县境内。第一期工程新建蔺家坝泵站，设计流量100m3/s（含备机），设计水位站上33.30m（废黄河高程，下同），站下30.90m，设计扬程2.40m，平均扬程2.08m。

根据工程布置，蔺家坝泵站金属结构部分包括进水渠拦污栅与清污机、泵站进口检修闸门及拦污栅、泵站出口快速闸门、泵站出口事故检修门、防洪闸门以及相应的埋件和启闭设备。

二、进水渠清污机

蔺家坝泵站地处黄淮之间，属暖温带半湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛。河内水草丛生，水生植物（如水葫芦、水花生等）较多，且多为藤状，采用人工清理十分困难。该泵站采取二级拦污方式，在进水池上游约65m的清污机桥处设清污机，拦截从不牢河漂浮来的污物，污物通过清污机机械清污；在泵站流道进口处设一道拦污栅，进一步拦击污物，并通过人工进行清污，该拦污栅与检修门共槽。

该站清污机桥共12孔，中间6孔设清污机，两侧边坡各3孔设拦污栅，由人工清污。清污机桥孔口基本参数如下：进水渠孔口尺寸（宽×高）为5.0m×7.2m，设计调水位为30.2～31.8m，底槛高程为27.00m(中间6孔)，清污机桥面高程为34.20m，栅条净距为120mm。

设计选用6台5.0m×7.2m钢丝绳牵引式固定格栅清污机（GWS），其清污机倾斜布置，其与水平面倾角为80度，最大清污能力为30t/h，并且在清污机下方的清污机桥上布置一台800mm宽皮带运输机，该机主要有栅体、机架、清污装置、卸污装置、传动装置、开闭耙装置、压绳装置及电控装置组成。运行由“下行”、“抬耙”、“上行”、“落耙”四个基本行程组成。在电气控制系统指令下，耙斗从启始位“下行”，耙口展开下行至污物堆积处，通过收紧钢丝绳自动“抬耙”，耙口紧贴栅体抓紧污物“上行”直至卸污完成一次清污。污物由机身下的800mm宽的皮带输送机运至集污箱，再用汽车把集污箱连同污物一起运走。清污机运行时耙斗上下行由带有传动装置的卷绳筒的正反转来完成，其位置控制分别由装有行程开关、限位开关、松绳开关的抬耙开关来控制。

由于调水河道水质较好，清污机栅体材料设计采用Q235B，防腐采用喷锌加涂刷油漆防腐。

三、进口检修闸门、拦污栅及启闭设备

进口检修闸门设在泵站进水流道内，孔口尺寸（宽×高）为5.66m×4.155m，底槛高程为24.55m，孔数为4孔，设1扇闸门。考虑在设计调水条件下水泵机组出现故障时需闭门检修，检修闸门设计水位站下31.70m，站上无水。静水启门，通过旁通阀充水平压。检修闸门采用滑动式平面钢闸门，门体材料为Q235B。四孔设一扇检修闸门。

流道进口拦污栅与检修闸门共槽，平时检修闸门吊起锁定于闸墩顶部，拦污栅入槽拦污，检修时提起拦污栅并把检修门放入闸槽内。拦污栅共设四扇，配一台20t汽车吊启闭，同时兼作管理用。

四、出口快速闸门及启闭设备

在泵站出水流道处设置快速闸门进行断流。该闸门在调水期间置于孔口上方，处于待工作状态，一旦水泵停机或出现故障，该门快速关闭挡水，防止水泵反转，保护机组。

泵站快速闸门设计选用平面定轮钢闸门，孔口尺寸（宽×高）为4.79m×4.61m，设计水头为10.30m（考虑一定的水锤作用），底槛高程为24.30m，孔口数量共计4孔。

闸门采用平面定轮钢闸门，共4扇，门叶尺寸（宽×高）5.30m×4.80m，选用双主横梁，在两根主梁间设2块（宽×高）1.55m×1.95m的小拍门，拍门四周设P型橡皮止水。闸门采用双吊点布置，吊耳布置在顶横梁上，顶横梁与主横梁端部及边梁等高。支承采用悬臂式滚轮支承，轮体材料为ZG310-570，轮轴材料为40Cr，轴套材料为钢基铜塑复合材料FZ-8，摩擦系数取0.14。闸门承受单向水头作用，止水布置为单向止水，顶、侧止水采用P型橡皮，底止水采用I型切角橡皮。

快速闸门动水启闭，启闭机设计选用QPKY-2×200kN液压启闭机，共4套，启门速度为2.5m/min，闭门速度8m/min，行程为5.5m。液压缸内径D=180mm，活塞杆直径φ=100mm，有杆腔工作压力P=12.8MPa，无杆腔工作压力P=1.0MPa。设计选用油泵型号为PVH74QIC，额定压力为 25MPa，额定流量为 74ml/r，配套电机为QA200L4A-B35，额定功率为30kW。液压系统主要元器件选用进口优质产品。

该系统共设两个液压泵站，放置在启闭平台下部的空箱室内，两个泵站互为备用，中间用管路连通。液压泵站采用不锈钢油箱及管路。

五、出口事故检修闸门及启闭设备

为了保证水泵及电机在出现事故时能迅速切断流道内水流，防止水流倒灌而对水泵电机造成的破坏，在快速闸门后设置事故检修闸门。其主要参数如下：孔口尺寸（宽×高）为5.688m×4.883m，设计水头为10.20m，底槛高程为24.30m，孔口数量共计4孔。

闸门采用平面定轮钢闸门，共4扇，门叶尺寸（宽×高）6.12m×5.08m，选用双主横梁，闸门采用双吊点布置，吊耳布置在顶横梁上，顶横梁与主横梁端部及边梁等高。支承采用悬臂式滚轮支承，轮体材料为ZG310-570，轮轴材料为45#钢，轴套材料为钢基铜塑复合材料FZ-2A，摩擦系数取0.14。闸门承受单向水头作用，止水布置为单向止水，顶、侧止水采用P型橡皮，底止水采用I型切角橡皮。

事故检修闸门动水启闭，启闭机设计同出口快速闸门启闭机。

六、防洪闸门及启闭设备

防洪闸门设在泵站出口的防洪闸上，用来挡下级湖的洪水。平时闸门开启，汛期闭门挡洪。其主要参数如下：孔口尺寸（宽×高）为8.0m×6.5m，防洪水位（100年一遇）为闸上36.82m，闸下30.90m，防洪水位（300年一遇）为闸上37.49m，闸下31.70m，底槛高程为27.50m，孔口数量共计4孔。

防洪闸门采用平面定轮钢闸门，共4扇，门叶尺寸设计取（宽×高）8.18m×6.75m，设计选用5根主横梁，闸门采用双吊点布置，吊耳布置在顶横梁上。支承采用悬臂式滚轮支承，材料为ZG310－570，轮轴材料为 40Cr，轴套材料为钢基铜塑复合材料FZ-8，摩擦系数取0.14。闸门承受单向水头作用，止水布置为单向止水，顶、侧止水采用P型橡皮，底止水采用I型切角橡皮。

防洪闸门动水启闭，启闭机设计选用QP-2×250kN卷扬式启闭机，扬程为13.5m。

七、金属结构防腐设计

除不锈钢或复合不锈钢外，该工程所有闸门及埋件表面防腐采用喷Ce铝，喷涂前所有待涂装的钢结构表面均应清洁，去油、脂、疏松颗粒及其他污染物。表面应喷砂处理，达到Sa2.5级，粗糙度至少为50～70μm，然后喷涂两道Ce铝，其厚度不小于120um，最后再涂刷两道100um厚H52－9环氧云铁防腐封闭漆，两道80um厚J52－2氯化橡胶面漆。启闭机采用涂刷防护漆封闭。

八、结语

该工程所有金属结构已安装、调试完毕，通过了水下工程验收，并在机组试运行过程中表现良好。闸门封水良好，启门、闭门平稳，无大的噪音和震动，为泵站机组的平稳安全运行提供了良好的保障

中水淮河规划设计研究有限公司 233001 沂沭泗南四湖水利管理局 277000）