筱溪水电站工程金属结构布置与设计

白广强

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 概述

筱溪水电站工程位于资水干流中游湖南省邵阳市新邵县筱溪乡境内，坝线位于龙口溪峡谷出口段，筱溪河入口上游0.7 km处。坝址下距冷水江市16 km，上距新邵县城44 km，距邵阳市58 km。

本工程为《资水流域规划报告》（1995年）中资水干流柘溪上游段的第四个梯级，下接浪石滩电站库尾，上与晒谷滩电站尾水衔接。是一个以发电为主，兼顾航运等综合利用的水电工程。正常蓄水位198.0m，总库容 1.4亿m3，电站装机135MW，航道等级Ⅵ级。

本工程总平面布置主要建筑物从右至左依次为右岸挡水坝段、电站厂房、溢流闸坝段、升船机、左岸挡水坝。坝顶设7.0m宽公路桥连接两岸交通，闸墩上设液压启闭室。溢流坝段右岸与厂房连接,左岸与升船机相连。枢纽总体布置如图1所示。

图1 筱溪水电站工程平面总布置图

本工程金属结构主要包括溢流坝、发电厂房、升船机等三大部分。溢流坝段共布置8孔溢流闸，每孔设有1扇溢流坝工作门，8孔共设1扇溢流坝检修门，在厂坝连接处设有1孔冲砂孔；电站厂房位于右岸，为河床式厂房，总装机为135MW轴流式机组,其中3台为40MW，1台为15MW，在电站进口处依此设置有浮式拦污栅、电站拦污栅、进水口检修闸门，进水口事故工作门，尾水检修闸门；通航建筑物为垂直垂直式升船机。

2 溢流坝金属结构设计

（1）溢流坝工作门。溢流坝共8个泄洪孔，工作门选为弧形闸门型式。泄洪孔孔口尺寸为 14m×12.2m（宽×高），底槛高程 EL.186.286m，设计水头11.714m，最大开启高度16.764m，弧面半径15.0m，支铰中心高程196.5m，闸门采用双主梁斜支臂式，为了增加稳定性主梁、支臂均采用双腹部梁。支臂与主梁和支铰活动铰均为螺栓连接，同时在支臂与主梁连接处在主梁上设有抗剪。弧型工作门门页主要材料为Q345B，支铰主材为ZG340-640，侧水封为“P”型，底水封为“I”型水封。 溢流坝工作门采用QHLY2×1 250 KN液压启闭机启闭。油缸全行程为6.7m，工作行程为6.6m，闸门开启时间约17min。

液压启闭机泵站布置在闸墩顶部，泵站布置采用一套泵站控制两扇弧门方式，为了保证泄洪安全每套泵站设有两套油泵电机组，一台工作，一台备用。

（2）溢流坝检修门及其启闭设备。为了满足溢流坝工作弧形闸门门槽检修，在每孔弧形工作门前面均设有检修门门槽。检修门门页共用1套。孔口尺寸14m×13m（宽×高），孔口数量共8孔，底槛高程EL.185.54m，设计水头12.46m。该闸门为露顶叠梁式闸门，分四节叠梁，静水闭门，上节门平压阀充水平压启门。闸门采用滑块支承，下游侧止水，门页主要材料为Q235B，下三节支承滑块材料ZG270-500，为了减少启门时摩阻力，上节门支承滑块材料选用HT200。闸门平时分节锁定在门槽顶部。

溢流坝检修门采用2×250 kN单向门机配合自动吊梁启闭。门机起升容量为2×400 kN，总扬程27 m，轨上扬程 7m，轨距 4.0m，起升速度（0.3～3.0）m/min 大车行走（2.0～20）m/min，门机右侧设有 1 个200 kN副钩，用于启闭冲砂孔检修门。溢流坝工作门及检修门布置如图2。

（3）大坝冲砂孔工作门。该闸门设置于厂坝联结部位的溢流坝段，为潜孔式布置，底坎高程167.0 m，正常蓄水位198.0m，校核水位203.05m，孔口尺寸为3m×4.3m，设计水头31.0m，校核水头36.05 m，孔口数量1孔，闸门数量1扇。该闸门为平面定轮门，为避免污物堵塞门槽导致封水不严，该门采用上游面封水，该闸门动水启闭，采用加适量铸铁配重方式动水闭门。主要结构件材料为Q235B,主轮材料为ZG310-570。该门由1台PQ800 kN卷扬式启闭机配合拉杆进行操作，启闭机扬程8.0m。

图2 溢流坝工作门及检修门布置图

（4）大坝冲砂孔检修门。为便于冲砂工作门及其埋件的检修，在大坝冲砂工作门前设有一道检修门，闸门为潜孔式布置，底坎高程167.0m，正常蓄水位198.0m，孔口尺寸为3m×5m，设计水头31.0m，孔口数量1孔，闸门数量1扇；该门为滑块支承平面钢闸门，闸门采用下游侧止水。该门为静水启闭，门上设有平压充水阀。大坝冲砂孔检修闸门主要结构件材料为Q235B。闸门利用溢流坝检修门2×250 kN单向门机上的200 kN副钩进行操作。闸门不工作时，锁定在门槽上部。

3 电站厂房部分金属结构设计

电站装机4台，3台大机组，1台小机组。机组的进水口依次布置有浮式拦污排、电站进口拦污栅、单轨悬挂式清污机、进口检修闸门、进水口事故工作门和尾水检修门。

（1）浮式拦污排。浮式拦污排主要用于拦截水流表层污物，斜拉于电站厂房左侧进水口导墙与右岸岸坡边墩上的两浮式支座之间,支座中心连线与坝轴线夹角为59°，支座中心直线距离约202m，浮排曲线长度约 202.6m，可工作于（196.0～200.18）m水位之间。浮排由双钢丝绳、自浮栅页、浮筒和梯架等组成，工作高度1.4m（水面上0.3m，水下1.1m），浮排可兼作检修维护时的工作便桥使用。浮式拦污排主要结构件材料为Q235B。

（2）电站进口拦污栅。进水口拦污栅主要用于拦截容重为1.0左右的污物。采用单机双孔倾斜布置,栅面与水平面夹角为75°，4台机（含0#机）共有7套拦污栅。单拦污栅孔口尺寸为7.275m×17.0m，栅页为5节迭梁式，上面设4节为清污导板，单孔共9节。拦污栅结构设计水头4.0m，栅条净距200 mm，栅页主梁高度750mm。栅页和清污导板由2×320 kN进水口检修门启闭台车静水斜拉操作，操作时采用钢丝绳水下挂钩方式。进水口拦污栅主要结构件材料为Q235。

（3）单轨悬挂式清污机。2×40kN单轨悬挂式清污机安装于电站进口204m高程平台排架上，用于清除附着在进水口拦污栅面的污物。清污机清理的污物将卸至204m高程平台的翻斗车上运到岸上处理。

（4）进水口检修闸门及其启吊设备。4台机（含0#机）共7个进水孔口，设计共用2套检修闸门，闸门孔口尺寸为7.275m×9.514m，闸门至底坎设计水头为32.35m。闸门分3节制造，平时锁定存放于门槽顶部。进水口检修门采用静水启闭，在第一节门页的顶部设有2个平压充水阀。闸门在闭门操作时，应先关闭机组导叶（或进口事故门），切断水流后再进行闭门操作；开启时，则应先提起平压充水阀，待闸门前后平压后才能继续提门操作。水口检修闸门主要结构件材料为Q345B。进水口检修门的启闭使用2×320 kN单向台车结合自动吊梁进行操作。

（5）进口事故工作闸门及其启吊设备。4台机（含0#机）共7个孔口设有7套事故工作闸门，闸门孔口尺寸为7.275m×9.333m，闸门至底坎设计水头为32.35m。闸门分3节制造,整体联结启吊，平时由快速门启闭机将门页悬吊于孔口以上0.5m左右，随时可以事故闭门。进口事故工作闸门采用动闭静启，水柱下门。在门页的顶部设有2个平压充水阀，开启时，则应先提起平压充水阀，待闸门前后平压后才能继续提门操作。进水口事故工作闸门主要结构件材料为Q345。进口事故工作闸门的启闭采用QPK2 000/1 000 kN快速门启闭机进行操作。

（6）尾水检修闸门及其启闭设备。尾水检修闸门与进水口检修闸门相对应，7个孔口共用2套尾水检修门。闸门孔口尺寸为7.2m×7.4m，考虑施工期挡下游20年一遇洪水，闸门至底坎设计水头为26.521m。考虑到制造和运行方便，闸门分2节制造，平时锁定存放于门槽顶部。尾水检修闸门静水启闭操作。第一节门启门时，应先提起平压充水阀，待闸门前后平压后才能继续提门操作。尾水检修闸门主要结构件材料为Q235B。尾水检修门采用2×250 kN单向门机配合自动吊梁启闭。门机起升容量为2×250 kN，总扬程40m，轨上扬程8.5m，轨距4.5 m。电站厂房部分金属结构布置详见图3。

图3 电站厂房部分金属结构布置图

4 升船机

筱溪水电站升船机为垂直式升船机，采用承船厢干运船只的过坝方式，其4×500 kN升船机过坝门机用于承船厢的垂直启吊和水平过坝运输。该设备装设于溢流坝左侧坝顶，轨顶高程204.0m，露天作业。上游最高通航水位 198.00m，上游最低通航水位196.00m，下游最高通航水位181.33m，下游最低通航水位175.30m。设计船型近期50 t级货船，远期100 t级货船。升船机轨距及相关水工结构尺寸按远期100 t级货船标准设计，升船机起升容量等相关参数按近期50 t级货船标准设计。

升船机型式为4吊点单向门式起重机。大车轨距13.0m，大车轮距约16.0m，额定起重量4×500 kN，最大起升高度：34m（轨上 9.5m、轨下 24.5m），起升速度（1～10）m/min（额定荷载时 5m/min），大车运行速度（2～20）m/min（额定荷载时 5m/min），运行距离约60m；门机工作级别为A7；起升机构工作级别为M8，大车运行机构工作级别为M7。

5 结 语

本工程金属结构的布置与设计，吸取了同类工程的设计经验，并充分考虑到本工程的运行要求，设备布置紧凑，从而保证了闸门、拦污栅及各类启闭设备的安全运行。