小型水库闸门破坏形式及解决对策

2014-04-02艾天琪

黑龙江水利科技 2014年4期

关键词：预埋件水工悬臂

艾天琪

(六枝特区水务局，贵州六枝553400)

1 闸门破坏的原因分析和处理措施

解决水工钢闸门振动可以有2种方法:①优化闸门结构;②改善闸门的出流、进流条件。

1.1 泄水建筑物的总体布置

泄水建筑物的总体布置应遵循以下3点原则:①泄水建筑物的总体布置的前提是减少闸门的剧烈运动。由于闸门长期受到水流的作用，在水动力的荷载作用下很容易产生剧烈震动，从而使闸门的材料受到破坏，使闸门的使用功能下降。②总体设置上，应该充分利用水工模型试验，尽量避免下游出口处出现回流、明满流交替水流。其中，采取闸门段下游确保明流，而上游在各种工况条件下确保沿程正压，是比较理想的设置方式。具体的改善措施就是使通气量增加，设置防涡栅，同时采用强度较高的材料等。③最大可能地消除门底和门顶在使用过程中同时泄水的情况。

1.2 闸门段水力设计

闸门的作用是调节水流，因此，会破坏水流的连续性，从而导致水流不平稳。为了避免这种现象，闸门的临水面要尽量采用流线型设计，减少水流对闸门的冲击作用。

1.3 闸门的结构设计

结构设计时应充分了解闸门运行工作状况。在设计中应充分考虑并适当加大安全系数。在水荷载产生作用的情况下，止水、漏水等会发生强烈的震动，而门叶也会出现变形的情况，这就需要在设计的时候加强刚度[1]。在动水发生作用的时候，过大的不均匀破坏和变形，强烈的振动往往会从支臂表现出来。

1.4 零部件设计

在零件设计的时候需要采用新的连接方式，比如使用电渣焊、二氧化碳保护焊、高强度螺栓连接方法等，这些方法能够确保焊接的性能，大大减弱变形的情况。考虑到水库闸门的实际情况，底止水可以采用刚度较大的橡皮带。

1.5 闸门的运行管理

振动和响声是闸门管理运行中应特别引起注意的两种情况。在调度运行的过程中，应该尽量减少门叶振动情况的存在。此外，应重视局部开启工作情况，多孔闸门采用各孔开度不同的方法达到一定的泄量。

2 实例分析小型水库闸门破坏型式及解决对策

2.1 小型水库闸门破坏型式

2.1.1 闸门无法正常开启

由于使用的年限较长，悬臂闸门的支撑摩擦系数不断增大，而且，20世纪70年代使用的除锈方法和材料已经远远不能满足目前的要求。建设水库时，考虑到水流的冲刷作用，悬臂闸门采用的是刚度较大的橡胶止水带，但是这种止水带会使水摩擦阻力增大许多。悬臂闸门一般不全部开启，因为，只要一开启就会出现较大的下吸力。由于悬臂闸门安装不合理或是制造精度较低，闸门常常无法正常开启。水库采用卧管取水，闸门开启，易产生负压，导致闸门及其它部件损坏。闸门运行多年后，悬臂闸门的背面有大量泥沙或污物沉集，使启门力变大。启闭机的启闭力没有经过计算，当水库蓄满水后，导致闸门损坏。由于水库是建设在山区的，所以，一旦发生洪水，一些泥沙、树枝就会堵塞进水口，从而使闸门产生负压，破坏闸门。一般采用手摇绞车作为启闭设施，人工无法操作，很容易破坏闸门。

2.1.2 闸门腐蚀严重，闸门无法正常使用

闸门止水漏水引起缝隙空穴。虽然在制作悬臂闸门时已经对其表面进行了防腐喷漆，但是使用多年以后，受到外界因素的影响，闸门会受到腐蚀，影响其使用功能[2]。因此，相关工作人员必须对所有闸门进行检查，如果发现不合格的闸门，需要立即更换。

2.1.3 悬臂闸门振动破坏

很多原因都可能造成悬臂闸门震动，比如在放水的时候，不能完全开启闸门，这是因为闸门关闭时需要借助闸门的自重，这时的水流就不容易控制，容易引起振动。消力井及卧管设计不科学，因为小型水库具有较小的水流量，而较大的水流量则会使闸门出现振动。由于闸门没有关闭严实，预埋件或闸门止水老化，都会出现负压而影响闸门的正常功能。此外，制作时浇铸和焊接质量太差、选材不当等也都会对闸门造成破坏。

2.2 解决小型闸门破坏的对策

2.2.1 对小型水库闸门的设计施工要重视

目前的水利工程建设过程中，对于建筑物的质量要求较高。止水及预埋件往往被忽视。所以，在闸门设计施工的过程中，要加强对闸门及金属结构的重视力度。

2.2.2 大力推广新材料“新技术、新工艺”

根据上面的分析可以发现，支承、材料、预埋件、止水、启闭方式以及启闭机等都与闸门的破坏有关。当前的小型水库基本都是20世纪70年代建设的。当时的钢铁材料较为缺乏，且水闸经过长时间的运行，以致发生启闭机超载现象。小型水库的止水闸门特别容易损坏，因为其使用频率高，运行条件差。在升高水头的时候，需要增大预压缩量，从而增加了启闭的磨损程度，容易破坏止水。这种止水在闸门关闭后，对止水进行充压，迫使止水推出。在以前的水库建设中，一些铸铁材料具有预埋件，预埋件都是对浆砌石卧管上的水泥浆磨平而成，因此，其止水性能较差。现在为了保证混凝土和水的紧密结合，预埋件设计都应该采取钢板材料。

以前的闸门虽然采取了相应的防锈措施，但施工工艺较差，现在采用新的金属喷涂工艺，再加封闭材料，可以大大提高闸门的防锈能力。闸门启闭方式以前是一根钢丝绳启闭卧管上所有闸门，在洪水期间，特别容易产生安全事故，因此，在小型水库除险加固中，每扇闸门对应一根钢丝绳。保证可以在最不利工况下的闸门开启。

2.2.3 要与水工设计紧密结合

由于在小型水库的设计过程中，金属结构与水工设计之间没有联系，使得金属结构与水工之间结合得很不好，这种情况会导致以后小型水库的使用中闸门被破坏。因此，水工建筑物设计之前应该充分了解闸门的启闭状况。

2.2.4 要加强运行管理

由于资金配置不足，导致小型水库的管理很不到位，一旦闸门出现问题，因为无法被及时发现和解决，从而使得闸门的受损程度越来越严重。因此，应该设立专门的管理人员来管理维修闸门。