深潜孔平板闸门钢丝绳破断原因分析及解决措施

齐业全

（安徽省响洪甸水库管理处，安徽 六安 237335）

1 水库的基本情况

响洪甸水库位于安徽省六安市金寨县境内，坝址位于西淠河的上游，是20 世纪50 年代兴建的集防洪、灌溉、供水、发电、航运、旅游等综合利用的大（Ⅰ）型水利枢纽工程。控制流域面积1400km2，蓄水总库容26.1 亿m3，承担淮河蓄洪错峰、下游农田灌溉、流域生态改善等重任，并为六安、合肥等地提供饮用水。响洪甸水库工程于1956 年4月开工新建，1958 年7 月基本建成，自水库运行以来，在防洪、灌溉、发电等方面发挥了巨大的效益。

水库枢纽工程由大坝、泄洪隧洞、发电引水隧洞、发电厂房和变电开关站等建筑物组成。拦河坝为等半径定圆心混凝土重力拱坝，最大坝高87.5m，坝顶高程143.4m，防浪墙顶高程144.5m，坝顶弧长367.5m，泄洪隧洞位于大坝右岸，全长303.9m，洞径7m，最大下泄流量630m³/s，钢筋混凝土衬砌。发电引水隧洞与泄洪隧洞相距约38m 平行布置，主洞总长257.02m，直径8.7m，不衬砌，末端接4 条直径3.6m的支洞并渐变到2.8m 的钢管，平行引入厂房。地面式发电厂房布置在大坝下游右岸约150m 处。

2001 年9 月，按水利部水库大坝安全鉴定和评价的有关规定和要求，由安徽省水利厅负责组织开展大坝的安全鉴定工作。2004 年5 月水利部大坝安全管理中心下达了《关于响洪甸水库三类坝安全鉴定成果的核查意见》，核定响洪甸水库大坝为三类坝。2008 年7 月，国家发改委批复了《安徽省响洪甸水库除险加固工程可行性研究报告》，2008 年12 月水利部批复了《安徽省响洪甸水库除险加固工程初步设计报告》。

2 泄洪隧洞进口侧事故门基本情况

2.1 泄洪洞事故门基本情况

响洪甸水库原有泄洪隧洞共设两道闸门，上游为进口侧斜置事故闸门，下游侧为液压式工作门。响洪甸水库大坝经多年运行后，陆续发现了一些安全隐患和缺陷，其中一项是原有泄洪洞进口侧斜置事故闸门不能满足设计水位条件下动水关闭的要求，平压阀失效，滚轮转动不灵活，导向轮锈死，部分焊缝焊接质量不满足规范要求等，影响闸门正常运行。

大坝除险加固时，在原有斜置事故闸门下游侧100m 左右增加新的垂直启闭平板事故闸门，原有斜置事故闸门仅作为检修门使用。除险加固后，原有泄洪洞共设三道闸门控制，自上游至下游为进口侧检修门、进口侧事故门和出口侧工作门。

新增事故闸门孔口宽6m、高7m，检修平台高程为130.5m，启闭机平台设在145m 高程，闸门地坎高程69m。

2.2 泄洪洞事故门基本参数

事故门启闭机主要技术参数是：双吊点固定卷扬式启闭机，持住力2×320t（两个吊点，每个吊点320t），启门力2×125t（两个吊点，每个吊点125t），启闭行程65m，电动机功率：2×63kW，外型尺寸（长×宽×高）：8.9m×3.7m×2.4m，设备重量124t。启闭机钢丝绳型号是44ZAB6×36SW+IWR1870。

事故闸门采用潜孔式7.3m×7.25m 平面滑动钢闸门，闸门上设两个吊点，从上游侧往下游侧看，两个吊点共采用了两个动滑轮组，穿了32 根钢丝绳，左右吊点各16 根，每个动滑轮组共绕钢丝绳上、下游各8 根，门体重100t。

闸门开度仪采用启闭机滚筒轴头齿盘式旋转编码器开度仪。

从上述参数可以看出，泄洪洞事故门启闭机启闭行程长，启闭行程65m，闸门地坎到检修平台高度为66m，到启闭机底部平台76m，属于深潜孔式启闭机，每根钢丝绳长约1000m，闸门两个吊头与钢丝绳等配件重量大。

3 闸门钢丝绳断裂情况及原因分析

3.1 闸门操作情况

在除险加固过程中和刚投入运行时，闸门钢丝绳断裂过两次。其中一次是除险加固工程结束不久，由于泄洪洞出口侧工作门混凝土与基岩接合部位渗水，安排了防汛应急修复项目。

根据运行规则，首先须关闭上游侧进口斜置检修门，随后开启下游出口侧工作门并排水，发现老泄洪洞上游仍有漏水，原因是进口侧检修门漏水，必须关闭进口侧事故门。操作事故门前，闸门开度显示为9837m，关闭后开度显示为0m，表明事故门已全部关闭。随后开展工作门混凝土检修施工，施工完成后，为检验灌浆后封水效果，安排对事故门进行了操作。

操作中，当闸门开度显示0.544m 时，突然听到异常响声，立即停止了闸门操作，并切断电源，安排专业人员下到闸门检修平台（130.5m 高程）进行检查，由于闸门井无照明，仅发现右侧钢丝绳明显松动，立即通知原建设、监理、设计等单位。

组织原监理、设计等单位人员下到检修平台检修摄像。由于闸门井高度超过50m（检修平台高程为130.5m，闸门门顶约77m 高程），拍摄图像较模糊，初步判断为钢丝绳异常。再次下检修平台拍摄，取得闸门上部钢丝绳滑轮组摄像资料，并进行了初步分析。

3.2 发现问题

从上游侧往下游侧看，两个吊点共采用了两个动滑轮组，穿了32 根钢丝绳，左右吊点各16 根，每个动滑轮组共绕钢丝绳上、下游各8 根；摄像初步发现左侧吊点滑轮组的最右端下游侧第一根钢丝绳断裂，但因为断点位于高程较高位置，未看到断头，仅发现断掉的余绳在闸门顶绕了一圈。右边吊点滑轮组的最左端下游侧第一根钢丝绳整根断裂，并且有断股，能看见悬在空中的断头。此外，该吊点最左端上游侧第一根钢丝绳斜向插入下游侧，估计与下游侧钢丝绳缠绕。

由于闸门井很深，检修平台无防护设施，受灯光限制，仅从摄像资料中看见接近闸门的上侧滑轮组附近的上述情况，闸门是否偏移、卡槽及其他情况尚无法摸清。

3.3 初步排查

一是组织专业人员对操作全过程进行排查，对操作专业人员的数量、资格、操作规程的使用、注意事项落实等进行了逐项排查，未发现不规范操作。二是对水库加固验收后的运行维护管理进行了全面梳理，委托专业化的响洪甸水电站设备检修公司进行维护管理，对启闭机、钢丝绳、闸门进行定期维护，验收后均进行了短行程的启闭操作。

3.4 原因分析

初步分析排查后，按照检修规程签发工作票、操作票，做好安全措施，检修施工单位利用吊篮下到闸门顶部。经过查看现场情况，发现闸门无偏移、卡槽等异常，两侧吊点滑轮组吊头均倾斜在闸门上端，钢丝绳均严重下垂，其中右侧吊头最左端下游侧第一根钢丝绳下垂尤为严重，环绕在吊头上。

分析有两种可能：一是闸门开度仪为齿盘式旋转编码器，安装在滚筒轴头上，在深潜孔闸门大行程运行时，受滚筒、钢丝绳等运行的影响，导致闸门开度仪误差大，闸门全关位置时启闭机没有停止，吊头与钢丝绳继续下降；二是由于闸门重量大，运行行程长，吊头和钢丝绳等闸门配件重量大，在闸门长时间关闭后，吊头和钢丝绳发生下滑。这两种情况均导致闸门吊头倾斜，过长的钢丝绳缠绕在吊头上，开启闸门时造成钢丝绳断裂。

4 处理方法

在原施工单位更换钢丝绳后，综合考虑钢丝绳断裂的原因，制定安全措施：一是增加一套钢丝绳旋转编码器开度仪，钢丝绳一端连接在闸门顶端，另一端连接重锤，确保闸门启闭过程中闸门开度仪不受滚筒钢丝绳的影响，确保闸门全关位置判断的准确性；二是在闸门全关位置时，在启闭机平台和钢丝绳之间加装闸门全关位置断开节点开关；三是在闸门全关时用油漆在启闭机平台处钢丝绳上作物理标记，确保万无一失。经过几年的运行，闸门启闭机均运行正常，没有出现类似问题■