高砂水电站#9弧形闸门侧向偏移原因分析及处理

吴文栋

摘 要：文章叙述了高砂水电站#9弧形闸门在启闭过程中存在问题，并对发生侧向偏移的原因进行了简要分析，针对分析的结果确定处理方案，介绍了为解决弧门启闭过程中侧向偏移问题所采取的处理方法。

关键词：弧形闸门；侧向偏移；原因分析及处理；高砂水电站

中图分类号：TV663 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0155-02

1 高砂水电站概述

高砂水电站位于福建省沙县高砂镇境内的沙溪河干流上，坝址控制流域面积为11 329 km2，占沙溪流域面积的96%。1995年7月首台机组发电，1996年6月4台机组全部投产发电。电站枢纽工程由溢流坝、挡水坝段、厂房、户内式开关站和船闸组成，采用河床式布置，坝长316 m，设计坝高23 m；溢流坝段共设有9个溢流孔，溢流孔堰顶在水下深度为2.5 m，每溢流孔孔各设一扇16×15 m（宽×高）的弧形闸门，每扇弧形闸门启闭采用独立的一套液压启闭机进行控制，每扇弧门启闭靠弧门两侧的侧向轮进行导向限位；9扇弧形闸门共用一扇17×15 m（宽×高）平板滑动式闸门作为溢洪道检修门。

2 #9弧形闸门存在问题及其原因分析

2.1 存在问题

高砂水电站弧形闸门所选用液压启闭机为武进液压启闭机厂早期开发的产品，由于液压启闭机自身未设置自动纠偏装置，弧形闸门在门叶启闭时会发生左右侧向偏移现象，影响闸门的正常启闭，#9弧门近年来在启闭过程中发生侧向偏移现象尤为严重，当开度超过4 m时弧门在启闭过程中发生偏移，造成弧门门叶与侧轨之间产生刚性磨擦，在一定程度上影响弧形闸门侧水封的密封性和侧水封的使用年限，引起侧向水封严重漏水。

2.2 原因分析

根据现场观察，造成#9弧门侧向偏移的主要原因是#9弧形闸门门槽在安装施工阶段，安装单位未能准确控制安装尺寸所造成，门槽侧轨在混凝土浇筑后产生永久性缺陷。具体表现在以下两个方面：

①闸门左右两侧的侧轨凹凸不平，在接近闸门顶部及以上的扩散段尤为明显，闸门顶部以上的扩散段孔口尺寸放大过急过大，影响了闸门上部侧轮在扩散段侧轨的运行限位作用。

②弧形闸门侧轮与侧轨之间间隙未进行调整，造成侧轮间隙过大，特别是左侧下部侧轮间隙达20～30 mm，其他侧轮运行间隙有10～20 mm不等。因门叶水封座与侧轨缝隙过大，容易造成门体侧向偏移，从而引起闸门单侧漏水严重。

2.3 侧轨处理方案比较确定

为达到处理#9弧形闸门侧向偏移问题的目的，经过公司技术人员和施工单位多次就处理方案的进行讨论与研究，提出以下三种处理方案：

方案一：拆除现有#9弧形闸门侧轨，重新按设计要求制作安装弧形闸门侧轨。若实施此方案，则必须凿除原回填的二期砼，但因侧轨下部淹没在水下2.5 m深，还必须在侧轨下游进行围堰抽水，处理难度相当大，其工程量较大，处理费用也很高，此方案不可取。由于受现场施工处理条件的限制，

方案二：在现有侧轨的基础上，贴补一块相同弧度尺寸、厚度10 mm的平整钢板。实施该方案时制作安装容易实施，但仍存在围堰抽水和新贴钢板中空等问题，同时必须切除水封座板每侧10 mm宽度导致减少弧门孔口宽度，#9孔与其他8孔门槽无法达到统一，且对泄洪有一定的影响。

方案三：对侧轨采用局部修补的处理和侧轮组合件方案。该方案方便现场施工，既减少工程量，又不影响水电站的正常运行，同时与以上两种比较更为经济。但在施工中要制定完善的措施，施工中要认真把好每一道关。

经过技术经济全面比较后，最终确定采用方案三，即对侧轨采用局部修补的处理方案。

3 #9弧形闸门侧向偏移处理方法

3.1 侧轨局部修补的施工处理方法

①首先拆除闸门侧向水封。

②将经纬仪架在弧门支铰牛腿位置，透过弧门油缸与闸墩间隙，全面测量、检查弧门侧轨的不平度和垂直度，并做好记录。重点测量侧轮行走位置与水封接触面。

③根据检测记录，分析处理方法。取波浪的最经济值，确定砂轮打磨的位置以及焊条堆放位置。凸出5 mm以内，可采用砂轮打磨办法处理；凹入6 mm以内，可采用焊条堆焊过渡。

④处理后的侧轨凹凸不平度及垂直度均应在《水工金属结构制造安装及验收规范》所要求的±3 mm以内，且不允许出现局部凹凸，应平缓过渡。

⑤最后检查水封座与侧轨间隙全行程保持在10±2 mm；必要时切除或修补水封座板。

侧轨经现场处理后，测量弧门门叶水封座边缘与对应侧轨之间的间隙见表1。弧门门叶在落门状态，固定在弧门门叶的侧向轮底座与对应侧轨之间距离见表2。

3.2 侧轮处理方法

由于每扇弧形闸门设有4个侧轮，侧轮组合件示意图如图1所示。4个侧轮分别安装在弧形闸门两侧上部和下部的相应部位。目前4个侧轮与侧轨之间间隙过大且不均衡，其具体处理方法如下：

①按照图纸重新加工4个侧轮，确保轮子活动自如。

②在每个侧轮的底部外侧边缘焊4个M20调整螺栓，调整螺栓长度根据实际位置及需要调整的间隙确定。因侧轮位置空间较窄，操作空间较小，应注意调整螺栓与底板座之间的焊缝质量。

③割除原侧轮固定螺栓和拆除底部缓冲橡皮块。侧轮每调整一次，应在4个侧轮位置观察闸门启闭运行过程中，每个侧轮的间隙变化，再确定下一次调整间隙。注意不能在每个侧轮的固定位置一次性将间隙调整到位，应避免由于侧轨凹凸不平，在闸门启闭运行过程中出现卡死现象，造成事故。应在闸门启闭过程中确定每个轮子的调整量，并进行多次耐心调整。每次闸门的启闭行程只需将上部侧轮到达侧轨扩散段时即可。调整后的侧向轮最终尺寸见表3。

④调整后应保证闸门水封座与侧轨间隙全行程10±2 mm；当一侧侧轮靠到侧轨时，另一侧侧轮间隙间隙应保证在5～10 mm即可，必要时应采用千斤顶调整水封座与侧轨间隙。

⑤根据调整后侧轮位置，处理侧轮缓冲橡皮块厚度，必要时垫上钢板以增加缓冲橡皮厚度。上好并拧紧固定螺栓，割除调整螺栓。

4 结 语

#9弧形闸门存在侧向偏移问题于2012年3月份结合小修按照处理方案进行了处理，经处理后#9弧形闸门开启时侧向偏移现象明显改善，在设计允许16 m开度范围内启闭试验正常，彻底消除了弧形闸门门叶与侧轨之间的刚性磨擦和弧门在启闭中产生抖动、卡阻现象，说明按照方案三的处理方法是可行的，有效的。经过一个汛期运行考验，高砂水电站#9弧形闸门启闭平稳，为电站安全度汛提供了保障，同时对电站彻底处理另外几扇弧形闸门侧向偏移问题提供参考经验。

参考文献：

[1] SLJ 201-80，水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范[S].