汾河水库金属结构安全评价

2011-06-21裴翠梅

山西水利 2011年10期

裴翠梅

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

汾河水库枢纽工程是山西省境内最大的水库，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养鱼、工业供水、城市供水和水利旅游的大型水利枢纽。水库于1958年7月动工兴建，1961年6月投入运行，总库容7.21亿m3，控制流域面积5 268 km2。枢纽工程由拦河坝、溢洪道和输水洞三部分组成，后增建水电站、泄洪洞工程。水电站于1982年10月开工，1986年11月竣工验收并网发电。泄洪隧洞工程于1989年9月开工，1994年主体工程完成，1995年4月进口岩塞爆破成功后投入运行。

1 金属结构改扩建工程

1.1 溢洪道

溢洪道设弧形工作闸门2扇，在1959年加固改造。经过50余年的运行，溢洪道金属结构存在以下问题：闸门寿命已达到报废时间，水库大坝的加高致使闸门工作条件、运行方式发生变化，原来闸门已不能承受应有的荷载；闸门锈蚀严重，很大程度上降低了闸门钢结构的强度，不能保证闸门正常运行；闸门没有经受满负荷运行，从外观检查及初步计算，该闸门不能承受在设计水头下工作强度；与该闸门配套的启吊设备陈旧，机体笨重，运行不灵活，钢丝绳磨损、锈蚀严重，影响水库安全运行。

针对以上问题，在2008年汛前对该闸门和启闭机进行了以下改造：重新设计并更新2扇弧形闸门；保留原闸门门槽和闸门支铰部分，对门槽进行防腐处理，对支铰清洗注油维修；对启闭机进行维修，更换电机、制动系统及手动装置；增设闸门自动化控制系统。

1.2 输水隧洞

1958年输水隧洞开始施工，进口设平板事故检修门1扇、平压门1扇、拦污栅2扇，出口设直径2.2 m的锥形阀；1979年泄洪洞进行扩洞改造，将洞径由2.2 m扩大到4 m，拆除锥形阀，将主洞延长98.2 m，装弧形闸门1扇。

检修闸门、平压门和拦污栅经过近50余年的运行，拦污栅严重变形；事故闸门、拦污栅、平压门及启闭机钢丝绳锈蚀严重，很大程度上降低了结构的承载能力，影响工程的安全使用；事故闸门变形，影响了闸门止水，运行摩擦阻力增大，致使闸门不能正常工作；启闭机机体笨重、操作繁琐、启闭机制动器、齿轮、钢丝绳等磨损严重。机电设备及其控制系统设备陈旧老化、运行失灵，影响水库安全运行。

针对以上问题，2009年将平压门及拦污栅启闭机钢丝绳进行更换，2011年对输水隧洞事故检修闸门、拦污栅和启闭机进行了以下改造：更换事故检修闸门和拦污栅；对原拦污栅栅槽、闸门门槽进行防腐维修；更换闸门启闭设备，按新运行管理更换必要的电气设备并配置自动化控制设施。

1.3 泄洪隧洞

为提高水库防洪标准，充分发挥水库持续供水能力，兼顾水库排沙功能，1989年9月在大坝右岸增建一条内径为8 m的泄洪隧洞。泄洪隧洞进口设平板事故闸门2扇，出口设有弧形工作闸门1扇。2010年4月更换止水，并将该闸门局部锈蚀部位经砂轮除锈后进行涂刷防锈漆处理。

2 金属结构现状

汾河水库金属结构部分主要包括溢洪道弧形工作闸门2扇、输水隧洞弧形工作闸门1扇、滑动式平板事故检修闸门1扇、平压门1扇、拦污栅2扇、泄洪隧洞弧形工作闸门1扇、定轮式平板事故检修闸门2扇以及与各闸门（拦污栅）配套的启闭设备。

溢洪道工作闸门为露顶式弧形钢闸门，其孔口尺寸12 m×7 m，设计水头6.7 m，共2孔，闸门为双吊点起吊，选用2×225 kN弧门卷扬式启闭机。

输水隧洞进口设2扇斜拉式拦污栅，其孔口尺寸2.5 m×7 m，配1台2×75 kN卷扬式启闭机，同时起吊2扇拦污栅。拦污栅后面设平板事故检修门1扇，其孔口尺寸4 m×4 m，配1台1 000 kN卷扬式启闭机通过拉杆起吊，检修门胸墙上方设平压门，孔口尺寸0.8 m×0.8 m，配1台200 kN卷扬式启闭机。出口设弧形工作闸门，孔口尺寸3.6 m×3.6 m，配1台1 500 kN卷扬式启闭机。

泄洪隧洞进口设平板事故检修闸门2扇，其孔口尺寸3.2 m×8 m，各配1台3 600 kN卷扬式启闭机。出口设弧形工作闸门1扇，孔口尺寸7 m×6.5 m，配1台2×1 250 kN卷扬式启闭机。

3 金属结构运行状况及存在问题

3.1 运行状况

汾河水库管理局对水库枢纽中所有金属结构的检修和维护工作到位，每年例行检修，对闸门防锈喷锌脱落部分及时修补，止水橡皮每5年更换1次，因此各闸门没有发生气蚀、腐蚀、磨损、变形、漏水等现象，埋件及多数闸门支承部分在运行中也满足设计要求。目前溢洪道弧形工作门、输水隧洞平板事故检修闸门、平压门、拦污栅、泄洪隧洞平板事故检修闸门、弧形工作闸门开启闭灵活，闸门运行正常。