汾河二坝金属结构鉴定及除险加固设计

张承超

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

汾河二坝枢纽工程位于汾河中游清徐县长头村西。工程于1965年改建，1967年投入使用，至今已使用运行50余年，为避免长时间使用产生一些安全问题，需对其金属结构进行安全鉴定。鉴定内容包括：拦河闸检修闸门、拦河闸工作闸门及其配套启闭设备。经鉴定，工程金属结构部分老化、年久失修，不能发挥应有功能，必须进行除险加固。

2 金属结构现状及存在问题

2.1 现状

拦河闸检修闸门形式为空心钢叠梁闸门，8孔共用1套，共8节，每孔门槽顶部锁锭着1节叠梁。检修闸门槽布置在弧形闸门上游侧，门槽上部安装有1台电动葫芦及其运行轨道，以来回吊运叠梁，满足检修要求。拦河闸工作闸门共8孔，每孔净宽10 m，设置8扇弧形钢闸门挡水。闸底高程757.7 m，闸前灌溉水位764.4 m，挡水高度6.7 m，弧门高度7 m。弧门面板内缘曲率半径9 m，支铰布置在距闸底高5.5 m的闸墩牛腿处。每扇闸门静水总压力2 782 kN，其中泥沙压力783 kN，用一套2×225 kN弧形闸门启闭机起吊，共8套，启闭机安装高程769.4 m。工程投入运行50余年以来，仅对闸门止水进行过更换，1976年和2001年对闸门进行喷锌防腐处理及钢丝绳保养等维修养护工作。1986年对拦河闸启闭机房进行了改造，多年来因资金问题无法对工程进行必要的加固改造。

2.2 存在问题

2.2.1 拦河闸检修闸门存在问题

一是叠梁闸门无支承，无封水，漏水严重；因空心结构，放入门槽后上浮，影响闸门运行及检修。二是电动葫芦及运行轨道年久失修，锈蚀严重，且仅有1台电动葫芦，起吊不平稳，影响闸门运行。三是无水下自动抓梁，叠梁门抓放时靠人工操作，影响闸门运行及人身安全。

2.2.2 拦河闸工作闸门存在问题

拦河闸改建时，闸底高程较旧闸底下降了3.0 m，目前门前淤积严重，面板也有不同程度的锈蚀。若按照门前3 m淤泥、钢板腐蚀3 mm估算，闸门将存在以下问题：一是面板厚度小于《水电水利工程钢闸门设计规范》要求。二是主梁支座截面剪应力、折算应力大于《水电水利工程钢闸门设计规范》要求。三是复核闸门启门力506 kN，现有启闭机容量2×225 kN，不满足《水电水利工程钢闸门设计规范》要求。四是启闭机减速器漏油，制动器老化，影响闸门启闭。五是闸门止水橡胶老化，漏水严重。

鉴于以上问题，依据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》《水利水电工程金属结构报废标准》规定，建议更新检修叠梁闸门及其启闭设备，增设自动抓梁。对弧形钢闸门及卷扬启闭机进一步检测，落实门前淤积深度，从而考虑更新闸门和启闭机的必要，消除工程安全隐患。复核闸门启门力506 kN，现有启闭设备容量2×225 kN，不满足《水电水利工程钢闸门设计规范》要求，建议更换。

3 金属结构设计

此次除险加固工程金属结构部分包括：对原有1扇拦河闸检修闸门、8扇拦河闸工作闸门及其配套启闭设备更新。对原有8孔拦河闸检修闸门门槽、拦河闸工作闸门门槽进行防腐维修。新建4孔拦河闸检修闸门、拦河闸工作闸门及其配套启闭设备。

3.1 拦河闸检修闸门及其配套启闭设备

拦河闸检修闸门为露顶式平板叠梁钢闸门。孔口宽度10.0 m，闸门高7.0 m，设计水头6.7 m。孔口数量由8孔增加到12孔，闸门数量1扇。闸底板高程757.7 m，检修平台高程766.4 m。检修闸门为双吊点，上游止水，操作方式为静水启闭，支承型式为滑块支承，滑块采用铸铁材料，止水采用橡胶水封，门体及门槽埋件材料均采用Q235B钢材制作。单节叠梁高度1.4 m，共设5节，可上下互换。门体和门槽等钢结构件焊接制作完毕，表面要喷砂除锈及喷锌防腐处理。

拦河闸检修闸门门槽使用原来8孔拦河闸检修闸门门槽和新建4孔拦河闸检修闸门门槽，并对原有8孔拦河闸检修闸门门槽进行防腐维修。

拦河闸检修闸门启闭方式为：闸门总水压力2 280 kN，选用2×10 kN电动葫芦配合自动抓梁启闭，启闭机扬程12 m。

3.2 拦河闸工作闸门及其配套启闭设备

新增拦河闸工作闸门为露顶式斜支臂弧形钢闸门。孔口宽度10.0 m，闸门高度7.0 m，设计水头6.7 m。孔口数量由8孔增加为12孔，闸门数量12扇。闸底板高程757.7 m，检修平台高程815.32 m，启闭机平台高程769.5 m。闸门支铰高度5.5 m，面板外缘曲率半径9.0 m，双吊点，支承型式为滑块支承，滑块采用铸铁材料，止水采用橡胶水封，门体及门槽埋件材料均采用Q235B钢材制作。门体和门槽等钢结构件，焊接制作完毕，表面需进行喷砂除锈及喷锌防腐处理。

拦河闸工作闸门门槽使用原来8孔拦河闸工作闸门门槽和新建4孔拦河闸工作闸门门槽。并对原有8孔拦河闸工作闸门门槽进行贴焊不锈钢、防腐、维修。

拦河闸工作闸门启闭方式为：闸门总水压力2 550 kN，选用HQ2×250 kN固定卷扬式启闭机起吊，启闭机扬程13 m。

4 结语

汾河二坝枢纽工程除险加固完成后,将成为设计洪水标准30年一遇，相应洪峰流量2 220 m3/s，设计洪水位763.55 m；校核洪水标准100年一遇，相应洪峰流量3 140 m3/s的大型水闸。