小湾电站工程弧形工作闸门充压水封安装调试技术

周桂芬

水利水电第四工程局有限公司

1.概述

1.1 工程施工概述

云南小湾水利枢纽工程主坝为双曲拱坝，坝高295米，整个拱坝从坝趾到坝顶共设置有2个导流底孔、3个导流中孔、2个放空底孔、6个泄洪中孔以及5个泄洪表孔起导流和泄洪功用。

导流中、底孔和放空底孔弧形工作闸门结构与后续安装的弧形工作闸门结构相同，均是由铰轴、支臂、门叶以及门槽组成,但由于小湾工程具有高水头的特征,在止水装置设置方面有异于其他弧形工作闸门，即安装在门体部位的常规止水和安装在门槽部位的伸缩式充压水封止水；常规止水,即安装在门体部分的“P”型顶止水和侧止水以及“刀”型底止水；可伸缩式充压水封，即安装在门槽侧水封座凹槽内的“山”型水封。前者利用常规止水橡皮和门槽止水面的预压缩量来完成止水，后者则利用镶嵌在门槽内的伸缩式水封通过水头高度和空压机补压与弧门面板间形成压缩量来完成止水作用。本文就导流中、底孔及放空底孔充压水封安装及调试工序及其过程中出现的问题进行汇总，给后续充压水封安装施工提供切实可行的理论依据。

1.2 工程技术特性

现场弧形工作闸门在设计上采用单吊点、直支臂、圆柱铰，整个闸门由铰轴、支臂以及门叶三部分组成。从整个安装过程来看充压水封的安装包括两部分：一为水封安装; 二为安装后的调试。

充压系统控制元件包括：电控信号柜、供水水箱、充压管路、离心泵、泄压阀（安全阀）、过滤器、空压机、储能罐、电接点压力表、电动闸阀等元件。

2.伸缩式充压水封安装与调试难点分析

⑴伸缩式充压水封在设计方面为整体框架式，水封体型大、吨位重，由于导流中底孔弧形工作闸门安装方式为潜孔式，现场液压启闭机底板混凝土的浇筑先于水封的安装施工，那么在启闭机底板与闸室形成的封闭空间内如何解决水封的吊装入槽及就位问题来保障水封的安装质量。

⑵充压水封在设计上门叶面板与侧水封座面间有5mm的间隙，以避免水封泄压后闸门启闭过程中对水封的摩擦或撕裂，施工中控制好侧水封座与面板的曲率半径及他们之间的间隙，保障止水橡皮压缩的均匀性就显得尤为重要。

⑶导流中底孔充压管路全部采用￠60*5的不锈钢管，管道设计压力为1.5MPa,管路耐压试验压力为工作压力的1.25倍,另外管路上布置的压力表、电动闸阀、单向阀和泄压阀等元件与管路通过法兰连接，故施工中保证管路和电控元件间的密封性是顺利进行调试和运行的首要条件。

⑷侧水封座上面固定充压水封的不锈钢压板的装配质量以及伸缩式充压水封在不锈钢水封压板间的自由伸缩和伸缩均匀是保障止水质量的前提，也是充压水封安装最关键最重要的工序。

⑸闸门启闭信号和充压管路充泄压信号传输的灵敏度是保障水封安装质量的关键所在。

图1 充压水封、侧水封座与门叶面板间的关系

3.充压水封的安装

3.1 充压水封的整体吊装、就位与调整

弧形工作闸门充压水封为“山”型结构，由于受体型的影响一般在后方粘接为整体结构，平面尺寸为6600*8630mm，水封截面为“山”型，水封中部为头部，两端部为水封支臂部分，吊装时用麻绳或纤维绳将水封框架缠绕捆绑以增加水封整体受力防止撕断。用起吊设备将充压水封吊装到位后将水封顶部固定在门叶底止水位置，随门叶开启而将水封提起至就位位置进行调整。安装时要将水封整体均匀分布在整个水封槽内，强度要在其允许范围内，其水封物理机械性能如下：

水封扯断强度≥200kgf/cm2；扯断伸长率≥50%；硬度（邵氏）65±5°；回弹率43%；老化系数（70°*72hr）≥0.85；使用温度范围：-40～+60℃

3.2 不锈钢水封压板的安装与调整

不锈钢压板的安装顺序从底坎止水座开始，经侧水封座止水槽到门楣部位，就位时要遵循两个原则：一、不锈钢压板与侧水座配钻孔必须吻合；压板底面与门槽水封座面完全接触，且水封支臂部分的压缩量达到设计值，水封头部不能高出水封压板顶面；二、不锈钢压板与水封头部两侧的间隙要均匀（导流中底孔在蓝图设计为2mm），宽度不能小于设计值（水封头部理论设计宽度为60mm），压板间隙和错台应小于0.5mm，紧固时对称紧固，避免橡皮支臂单侧受力而产生外翻或单侧挤压而造成自由收缩受阻。

4. 水封耐压性能的检查及系统模拟调试

水封耐压性能的检查包括两部分：一部分为整个充压管路全部敷设完毕于二期混凝土回填前对充压系统（含侧水封座及其内腔的充压管路）进行耐压试验。另一部分混凝土浇筑完成后对整体水封（包括启闭机底板管路部分及其附件、门槽闸室管路部分、门楣充压部分、侧水封座管路部分、底坎管路部分等）进行打压和耐压试验。

4.1 充压系统的模拟调试

在进行充压水封试验前应先进行系统模拟调试，系统模拟试验包括水位控制器的调整、电动闸阀的模拟动作、水泵的试运转、蓄能罐充压及控制元件的调整，使其动作准确无误，运行控制正常自如，满足要求后再进行充压水封的充压试验。

4.2 闸门水封的打压与保压试验

闸门再完成混凝土的二次回填后，即进行打压与保压试验，打压时以0.5PMa为分级级别逐步进行，直至到工作压力2.0PMa，此时检查各充水管路以及门楣、底坎与侧水封座等部位的渗漏情况，如有问题应及时进行处理。之后进行系统保压试验，该保压试验由空压机动作来完成，以泄压不超过额定工作压力的15% 为合格。

4.3 闸门水封的耐压试验

将闸门关闭到位后进行加压，缓慢施加背压到水封与门叶面板接触后分级加压（每级为0.1PMa）每级保压十分钟后再进行加压，一直到额定工作压力后保压24小时，检测系统是否泄漏，压力是否降低，各充压元件的工作是否正常。再将系统压力加压到额定工作压力的1.25倍，检测系统是否泄漏，压力是否降低，各充压元件是否工作正常。试验过程中如果有异常变形、变位应立即停止试验，查明情况后再继续进行试验工作。

5.结束语

通过充压水封的安装与调试过程中出现的问题汇总和处理措施的应用，使充压水封的安装与调试工作进行的相当顺利，通过导流底孔弧形工作闸门的下闸蓄水和封堵事实证明了充压水封的止水效果，当然也为今后的泄洪中孔及泄洪表孔充压水封的安装调试积累了一定的经验。