水库泄洪洞闸门及配套设施技术改造方案

孔祥桥

（广州市黄埔区木强水库管理所，广东 广州 510530）

1 工程概况

原木强水库输水涵管进水口启闭门盖在长时间使用之下适用性逐步减弱，长期位于水下，不利于日常养护工作的顺利开展，可见门盖及转动臂梁存在较大幅度的扭曲变形现象，门盖止水装置受损严重，难以正常使用，导致水库的涵管调蓄能力日益衰退。包含卷扬机和拉杆在内的启闭设备仍使用1960年建库时设备，年代久远，已超过设备折旧年限，尽管历史运营阶段内已经对其采取科学的养护措施，但相比于现阶段的水库输水涵管使用需求而言依然有较大差距。出于维持水库安全运行以及提高水库整体品质的基本目的，亟需从泄洪洞闸门及配套设施的实际状况切入，对其采取科学的技术改造措施。

2 库区工程地质条件概述

木强水库的岸坡坡度较为平缓，绝大部分介于15°～20°，区域内无明显的滑坡现象。库底基岩可维持稳定状态，库岸总体使用状况良好。水库库区呈长条树枝形，两岸地形以低山、丘陵居多。基岩以花岗岩为主，不存在过于复杂的岩性组成情况。水库自建成运营直至现今，库区外未见渗漏点。输水涵管进水口闸门的运行状况易受现场地质的影响，宜清除表层库区的淤积土，在条件许可下适当增加基础埋深，基础持力层可选择强风化花岗岩，原因在于其具有较高的承载力以及相对较低的压缩性。

3 基于泄洪洞闸门及配套设施应用现状的改造

3.1 启闭机改造

1）电气，根据水库运行需求，新建启闭机房、闸门并增设启闭设备。各类设施配置工作中，将其用电电压等级设为220/380V，用电拟按三级负荷考虑。电力来源为水库总电房，于该处接入380V低压电源，以满足新配置的启闭机和设备房的用电需求。

2）金属结构，放水涵闸闸门、检修闸门及拦污栅均采用金属结构形式，闸门为潜孔式平面钢闸门，如图1所示。根据工作闸门的运行需求，配置螺杆启闭机QL-320-SD，单机功率11kW。通过电动葫芦的调控作用使检修门顺利启闭，电机功率12kW。

3）施工导流，新建进水塔施工过程中需采取导流措施，根据《水利水电工程施工组织设计规范［附条文说明］》（SL303-2017），结合围堰结构型式及围堰挡水时段，本工程围堰设计水位采用枯水期5年一遇的洪水位。该部分进水塔与输水涵管连接，两装置共同作用将水库水位放空至旧死水位36.89m。经上述流程后拆除输水涵管进水口结构，通过此措施将输水涵管进水口高程降至新死水位，即34.89m。

图1 潜孔式平面钢闸门

为营造干地施工条件，需加强现场管控，进水塔施工期间应在临水侧设置袋装沙围堰，以发挥出挡水的作用；根据原输水涵管的结构特点，将导流钢管套入其中，从而发挥出输水涵管的导流作用。根据现场情况展开水文专业计算工作，最终将34.89m作为起调水位。

3.2 输水涵管

输水涵管敷设于大坝左坝肩处，以钢管为基础材料，内径1.2m，总长约120m，进口、出口的底高程依次为36.89m、27.86m。根据原建设情况可知，现状放水涵闸门采用斜拉转动门盖式闸门形式，并于下游侧配置启闭工作阀门，以期通过该装置调控水量。鉴于涵管进口闸门存在锈蚀、变形等质量问题的情况，加之手动启闭器工作效率低、启闭难度大，拟拆除原闸门，将其变更为竖井控制的方式。

输水涵管进水口闸门位于库区水下，该部分连接于输水钢管，易受到地基土变形的影响，需采取清淤措施和适当加大基础埋深。关于基础持力层的选择，较为合适的是强风化花岗岩，其具有承载能力强、压缩性低的基本特点，符合持力层的建设需求。

交通桥跨度较大，宜在中间处采取支墩连接措施，该桥供行人日常出行。支墩地基土可采用全～强风化花岗岩，其在承载力、抗变形能力方面均具有较好的表现，可维持相对稳定的状态。

3.3 启闭机房设计

新建启闭机房所处位置为管理楼西侧，且建设于大坝的上游。根据主坝的结构特点，于该处引出宽2.6m、长35.55m的人行桥，以便与新建启闭机房形成联通渠道。

1）新建启闭机房规模的控制，既有输水涵管进水口启闭门盖随使用时间的延长而逐步老化，长期位于水下，不利于日常养护工作的顺利开展，同时门盖与转动臂梁均存在质量问题，门盖处配置的止水装置受损严重，伴有较明显的漏水现象，不利于水库的正常涵管调蓄，与现阶段的发展需求相比存在较显著的差异。根据此方面的情况，需拆除旧有启闭机房和开关室，以水库的运行需求为导向，新建启闭机房，整合监测设备室和启闭机室并将其置于一起，以便给后续管理工作的开展创设良好条件。

新建启闭机房采取两层结构形式，首层高程50.65m，主要功能在于作为启闭机的安装及检修场所；二层高程54.80m，主要作为监控设备室使用。综合考虑到闸门的设备尺寸和启闭形式，将机房平面设置为方形，边长6.51m。

2）启闭机房位置及涵管轴线的控制，拟定出启闭机房的位置选择方案具体有三种：方案一，布置维持原涵管轴线在现状涵管进水口的位置；方案二，布置维持原涵管轴线在启闭塔向库区前移；方案三，布置现状观测塔西北角。

启闭机房建设规模较大，建基面高程达33.44m，在此基础上对各方案的可行性展开分析。方案一，启闭机房临近管理房，所布设的涵管轴线具有竖直的特点，但涉及的石方开挖工作量较大，需采取爆破处理措施，期间扰动性较强，易导致管理房及周边既有建筑物失稳，存在一定的安全隐患。方案二，气泵机房与管理房保持较大的间距，涵管轴线顺直，未涉及到石方的开挖作业，但局限之处在于围堰等临时工程的建设规模较大，施工周期相对较长。方案三，启闭机房与管理房保持较大的间距，涵管轴线弯接，转弯半径达15m，该值明显超过涵管直径的4倍，能够保证涵管的过流能力，施工期间无安全隐患，建设成本相对较低。从技术可行性、现场安全性，经济效益性三方面展开对比分析，认为方案三最为可行。

3）启闭机房建筑设计，功能性是启闭机房设计的基础目标，需要给施工者提供优质的作业空间。在满足此方面要求后优化建筑外形，使其与水闸主体建筑融为一体。

新建启闭机房长6.51m、宽6.51m，为西式建筑形式；楼梯设置于室内，此举可节省空间；屋顶施工选用西班牙瓦，于外墙稳定贴上米黄色麻面砖。新建启闭机房采取两层布置的结构形式，各层面积具有一致性，均为42.38m2。

4）人行桥的设计，由主坝处引出人行桥，桥面高程50.65m，于两侧设置拉杆，发挥出安全防护的作用，实现水库管养房与启闭机房的衔接。

5）启闭机房下部结构设计，启闭房建筑施工中以高程50.65m为分界基准，以上为建筑结构，以下部分采用竖井式结构形式。输水涵管底板处以C25钢筋混凝土为基础材料，形成8.53×6.51m（宽×高）、厚0.8m的平底板。涵管进口处设置为喇叭口，闸墩顶高程50.65m。

连接进水闸底板施工选择C25砼，形成的结构层厚度以0.5m较合适。以现状水库地形为基本参考，修建C25砼重力式挡导流墙，高度0.5m～3.0m不等，长度均设为6.25m。

4 施工期间的安全措施

4.1 技术措施

以项目施工情况为立足点，创建安全施工组织体系，明确每位施工人员的具体工作范围，挑选高素质技术人才为负责人，协调好各项生产要素的关系，营造安全、稳定且舒适的施工环境。日常工作中，负责人做好培训、考核等工作，把控施工方向，最大限度消除施工安全隐患［1］。

各参建人员必须经过安全培训，满足工程建设资质要求，提高建设团队的综合水平。

施工期间需定期检查，以及时发现不达标的设备并采取整改等措施，否则不可投入使用。安装期间应注重对路面和安装面实际情况的分析，若存在积水则及时清理干净，以免出现施工人员滑倒等情况。金属结构可通过倒链吊运至指定施工点位，需安排专员在现场指挥，协调好吊装物体与周边既有建筑物的空间关系，避免吊运过程中与其它结构发生碰撞或设备脱落等异常状况。施工人员悬空作业时，必须依据规范系安全带并佩戴相关防护用品。焊接和切割期间的温度较高，将产生大量火花，因此需避免烫伤。吊运难度较大，安排专业安全员，将待安装部分有序吊装到位。

4.2 环境措施

管理人员和施工人员的综合素质均会对工程施工质量带来影响，需落实持证上岗制度，以便提高施工的规范性。运抵现场的原材料需经过质量检验，满足要求后方可分类堆放，采取防雨、防晒等相关防护措施［2］。水电等管路的布设必须具有规范性，施工现场应配置照明系统。及时清理干净施工期间产生的废料、废水等各类废弃物。施工设备置于指定地点，不可阻碍施工道路。

5 结语

工作闸门在水利枢纽中具有举足轻重的地位，其必须处于安全运行的状态。文章结合工程实例，围绕泄洪洞闸门及配套设施技术改造工作展开分析，阐述具体的工作要点，希望能够提高水利枢纽的建设水平，推动现代化水工建设事业的发展。