松溪供水工程金属结构设计方法简析

张医娟

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

松溪供水工程包括水源工程和输水工程两部分，水源工程口上水库位于昔阳县东冶头镇口上村附近松溪河下游河道上，坝址距县城35km。输水工程从口上水库库区取水，经东冶头、界都，至昔阳县城，线路全长29.2km。其建设任务是：以农村人畜饮水、农业灌溉为主，兼顾工业和城镇生活用水，供水范围为昔阳县城、界都乡、赵壁乡及东冶头镇。

2 工程建设必要性分析

昔阳县是山西省水资源较为贫乏的地区之一，随着经济社会的发展，水供需矛盾日益突出，《山西省晋中市滹沱河流域水资源配置规划》《昔阳县水资源开发利用配置研究》中均提出在松溪河口上村附近规划建设1座水库。

松溪供水工程供水区分布于松溪河两岸，为工业企业和人口密集地区，该地区的发展在全县经济发展中起着举足轻重的作用。分析昔阳县水资源开发利用现状，结合水资源总量可知，全县水资源开发利用总量占水资源总量的11%，其中地表水开发利用量占地表水资源量的14.6%，开发利用程度较低，松溪河尚有很大的开发潜力。

目前，松溪供水工程供水区供用水基本持平，随着社会的发展，水供需矛盾将日益突出，成为制约全县社会发展的“瓶颈”，因此必须大力开发有限的地表水资源，兴建水库枢纽工程蓄水、供水，满足经济社会发展的用水需求。

3 金属结构布置

松溪供水工程金属结构包括泄洪排沙底孔的平板事故检修闸门、弧形工作闸门及启闭设备、溢流表孔的平板检修闸门、弧形工作闸门及启闭设备、库区取水泵站的拦污栅、叠梁挡沙闸门及启闭设备。

泄洪排沙底孔进口设平板事故检修闸门2扇，潜孔弧形工作闸门2扇，检修闸门选用2台QPG—2×2000kN高扬程固定卷扬式启闭机起吊，工作闸门启吊选用QHSY—2×1250kN液压启闭机。

溢流表孔设露顶叠梁检修闸门1扇，弧形工作闸门5扇。叠梁检修门选用1台2×100kN电动葫芦起吊。工作闸门选用QLHY—2×630kN液压启闭机。

库区取水泵站进口设置1套拦污栅和1套叠梁挡沙闸门，二者共用1套门槽和启闭设备，设1个门库。选用1台50kN电动葫芦起吊。

3.1 泄洪排沙底孔闸门

泄洪排沙底孔设2孔，每孔设1扇平板事故检修闸门和1扇弧形工作闸门。闸底高程610.0m，正常蓄水位643.0m，设计水头33.0m。

泄洪排沙底孔平板事故检修闸门孔口尺寸为8.0m×6.3m（宽×高），检修平台高程 647.9m，启闭机平台高程661.7m，由闸门、短拉杆、门槽和启闭机4部分组成。闸门形式采用滑动式平板钢闸门，双吊点，下游封水，运行方式为动闭静启，门上设充水阀来完成。闸门由门体结构、充水阀、封水、自润滑滑块和吊耳组成。闸门封水材料选用橡胶止水，门体采用Q345A钢材制作，门槽埋件选用Q235B钢材。闸门总水压力16420kN，计算闸门持住力3220kN，选用1台QPG—2×2000kN高扬程固定卷扬式启闭机起吊，启闭机启门容量4000kN，启闭机扬程41m。

泄洪排沙底孔弧形工作闸门孔口尺寸为8.0m×5.0m（宽×高），门槽顶部高程622.0m，启闭机平台高程624.4m，由闸门、门槽和启闭机3部分组成。闸门形式为潜孔式弧形钢闸门，闸门结构布置为直支臂、圆柱铰，双吊点，面板外缘曲率半径10m，支铰高度距底槛以上6.5m，运行方式为动水启闭。

闸门由门体结构、封水、支臂、支铰、滑块和吊耳组成。闸门门体、支臂选用Q345A钢材制作，封水材料选用橡胶止水，支铰材料采用ZG35。门槽埋件选用Q235B钢材。闸门总水压力15340kN，计算启门力1467kN，闭门力-18.2kN。选用 QHSY—2×1250kN液压启闭机，启闭机启门力2500kN，闭门力250kN，活塞杆最大工作行程5.0m。启闭机设置油泵电机组2台。

3.2 溢流堰闸门

溢流堰设5孔，共用1套叠梁检修闸门，每孔设1扇弧形工作闸门。堰顶高程637m，正常蓄水位643m，设计水头6m。

溢流堰叠梁检修闸门孔口宽8.0m，检修平台高程647.9m。电动葫芦梁底高程653.9m，由闸门、门槽、工字钢轨道和启闭机4部分组成。闸门采用滑动式平板钢闸门，双吊点，下游封水，运行方式为静水启闭，由门体结构、封水、滑块和吊耳组成。闸门封水材料选用橡胶止水，门体采用Q235B钢材制作，门槽埋件选用Q235B钢材制作。闸门总水压力1468kN，计算闸门启闭力110kN。选用1台2×100kN电动葫芦起吊，启闭机启门容量200kN，启门高度18m。

溢流堰弧形工作闸门孔口宽8.0m，检修平台高程647.9m，由闸门、门槽和启闭机3部分组成。闸门形式为露顶式弧形钢闸门，结构布置为斜支臂、圆柱铰，双吊点。面板外缘曲率半径9m，支铰高度距底槛以上5m。运行方式为动水启闭。闸门由门体结构、封水、支臂、支铰、铸铁滑块和吊耳组成。闸门门体、支臂选用Q235B钢材制作，封水材料选用橡胶止水，支铰材料采用ZG35。门槽埋件选用Q235B钢材。闸门总水压力1556kN，计算启门力590kN，闭门力-29kN。启闭设备选用QLHY—2×630kN液压启闭机。启闭机启门力2×630kN，活塞杆最大工作行程5.0m。启闭机设置油泵电机组2台。

3.3 库区取水泵站闸门

库区取水泵站进口设1套拦污栅和1套叠梁挡沙闸门。底槛高程622.0m，校核洪水位646.43m，设计水头24.43m。检修平台高程649.3m，电动葫芦轨顶高程654.0m。拦污栅和叠梁挡沙闸门共用1套门槽和启闭设备。

库区取水泵站进口拦污栅孔口尺寸2m×10m（宽×高），拦污栅型式为直立式，单吊点，由栅体和吊耳结构组成。拦污栅每节1.3m，共8节，采用Q235B钢材制作。

库区取水泵站进口叠梁挡沙闸门孔口尺寸为2.0m×7.8m（宽×高），由闸门、自动抓梁、门槽、轨道和启闭机组成。叠梁门每节长1.3m，共6节。闸门采用滑动式平板钢闸门，单吊点，下游封水，运行方式为静水启闭。设1个门库。闸门由门体结构、封水、滑块和吊耳组成。闸门封水材料选用橡胶止水，门体采用Q235B钢材制作，门槽埋件选用Q235B钢材。闸门总水压力1110kN，选用1台50kN电动葫芦起吊，启闭机启门容量50kN，启吊高度30m。

4 结语

综上所述，松溪供水工程金属结构设计本着满足运行要求、最大限度减少工程量的原则，采取一系列措施大量减少土建开挖量和金属结构设备量，节约了工程投资。金属结构布置新颖，技术难度高，在众多水利工程中极具特色，设计过程中克服了诸多技术难题，进行了大量设计优化，以一流的设计质量通过了实践检验，可为类似工程施工提供参考。