新疆喀群三级水电站工程金属结构设计

李泽同

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

喀群三级水电站位于莎车县孜热甫夏提乡境内，电站由西岸输水总干渠引水，尾水投入勿甫渠首引洪渠并汇入勿甫总分水闸前。引水系统布置在西岸总干渠的右岸，是一座布置在灌溉渠道上的引水式电站。工程主要由节制引水闸、引水渠道、压力前池、压力管道、电站厂房及尾水渠等主要建筑物组成。发电引用流量80.0m3/s，装机容量20.0MW，保证出力7.2MW，多年平均发电量1.1851亿kW·h，装机利用小时数5920小时。喀群三级水电站工程等别为Ⅳ等工程，工程规模为小（1）型。

根据喀群三级水电站工程水工建筑物的布置，金属结构设备设置在节制引水闸和水电站各水工建筑物上，共有各类孔口28个，设有平板闸门15扇，回转捞冰清污机3台，舌瓣闸门1扇，阀门4个。固定卷扬式启闭机10台，固定卷扬式弧形闸门启闭机1台，台车式启闭机2台，电动葫芦1台，单向门机1台。各类闸门、拦污栅共重159t，埋件共重119t，各类启闭设备共重约133t，整个工程金属结构耗钢量约为411t。防腐总面积约为4800m2。

2 节制引水闸金属结构

节制引水闸距电站前池3.4km，设有三孔节制闸、三孔引水闸，每孔各设一道检修闸门和一道工作闸门。节制闸底板高程为1359.40m，引水闸底板高程为1359.631m。

节制闸检修闸门：共三孔，孔口尺寸均为5m×2.6m（宽×门高，下同），设计水头2.3m。三孔共用一扇平板检修闸门。检修闸门与工作闸门结构相同。闸门静水闭门，小开度充水平压后静水启门，三孔共用一台容量为2×50kN-8m的台车式启闭机操作。

节制闸工作闸门：孔口尺寸5m×2.6m，设计水头2.3m，共三孔，每孔各设一扇工作闸门。闸门采用上游面板，上游封水悬臂轮支承的露顶式平板钢闸门。闸门门叶结构材料采用Q235D，埋件结构材料采用Q235B。主轮直径为Φ500mm，主轮材质为ZG270-500，采用自润滑滑动轴承，轴材料采用45#钢，设侧向支承，双吊点，吊点距为4.59m。闸门动水启闭，采用容量为2×50kN－8m的固定卷扬式启闭机操作。

引水闸检修闸门：共三孔，孔口尺寸均为6m×2.3m，设计水头2m。三孔共用一扇平板检修闸门。检修闸门与工作闸门结构相同。闸门静水闭门，小开度充水平压后静水启门，三孔共用一台容量为2×50kN-8m的台车式启闭机操作。

引水闸工作闸门：孔口尺寸6m×2.3m，设计水头2m，共三孔，每孔各设一扇工作闸门。闸门采用上游面板，上游封水悬臂轮支承的露顶式平板钢闸门。主轮直径为Φ500mm，主轮材质为ZG270-500，采用自润滑滑动轴承，轴材料采用45#钢，设侧向支承，双吊点，吊点距为5.59m。闸门门叶结构材料采用Q235D，埋件结构材料采用Q235B。闸门动水启闭，采用容量为2×50kN－8m的固定卷扬式启闭机操作。

3 水电站金属结构概述

水电站金属结构设备分别设置在排冰退水闸闸室、压力前池进水口、冲沙洞进口及电站尾水出口处。

电站引水渠冬季采用输冰运行方式，前池采用水力排冰和机械排冰相结合的排冰工程技术，在前池进水口侧面沿渠道来水方向布置排冰退水闸，排冰退水闸共1孔，设一道检修闸门和一道舌瓣工作闸门。排冰闸底板高程1356.00m。冲沙涵管位于排冰退水闸下方，共二条，进口底板高程1350.50m，各设一台直径为Φ800mm蝶阀作为检修阀和一台直径为Φ800mm的刀阀作为工作阀。

电站安装三台机组，压力钢管采用单机单管布置型式。前池进水口按水流方向依次设有检修闸门→回转式捞冰清污机→快速闸门，机组出口尾水管末端布置尾水闸门。一台机一个尾水管出口，在每一个尾水出口处设一道检修门槽，共设二扇检修闸门。

回转式捞冰清污机为拦污清污一体机，通过回转带齿耙的栅块将污物或浮冰捞到排冰道上，利用水泵泵水将污物或冰块排至退水渠，保证机组的顺利运行。

4 排冰退水闸闸门及启闭机

检修闸门：孔口尺寸8m×5m，设计水头4.7m，共1孔，设一扇平板检修闸门。闸门采用上游面板，上游封水钢基铜塑滑道支承的露顶式平板钢闸门。门体设有直径为Φ200的导向侧轮，双吊点，吊点距为6.6m。闸门门叶结构材料采用Q235B，埋件结构材料采用Q235B。闸门靠自重静水闭门，门顶设两个直径为Φ200mm的充水阀，充水阀与启闭机联动，行程为250mm。启门前由充水阀充水平压，待上下游水位差小于1m后，静水启门。闸门采用容量为2×160kN－8m的固定卷扬式启闭机操作。

工作闸门：孔口尺寸8m×4.7m，设计水头4.7m，共1孔，设1扇舌瓣工作闸门。闸门采用上游面板，上游封水，闸门门叶结构材料采用Q235D，埋件结构材料采用Q235B，铰座材料选用ZG270-500，铰轴直径Φ120mm，材料为45#钢，选用自润滑圆柱轴承。侧水封采用方头P型橡皮，底水封采用固定在底坎上的10mm厚条形橡皮，设导向侧轮，双吊点，吊点距为6.5m。闸门动水启闭，任意开度运行，该闸门采用容量为2×320kN-8m的固定卷扬式弧门启闭机操作。为防止钢丝绳长期浸泡在水中，闸门配有拉杆。

排冰退水闸舌瓣工作闸门冬季有操作要求，为防止闸门与侧导板冻结，设有侧向电加热箱。

5 压力前池闸门及启闭机

进口检修闸门：共三孔，孔口尺寸为4.5m×9m，设计水头8.7m，三孔共用一扇露顶式铸铁滑块支承的平板叠梁钢闸门，上游面板，上游封水，闸门共分三节，每节叠梁均设4个直径为Φ200的导向侧轮。闸门门叶结构材料采用Q235B。闸门利用自重静水闭门。起门时先提起第一节叠梁，待上下游水位基本相等后，再逐节起吊。启闭设备容量以动水开启最上节叠梁的启门力来确定。闸门启闭共用一台2×100kN-12m的电动葫芦借助于自动抓梁操作。在前池一侧设有门库，平时叠梁存放在门库内。

回转式捞冰清污机：共三孔，孔口尺寸为4.5m×9.8m，每孔各设一道固定回转式捞冰清污机，该机械由支承框架、回转栅叶、板式滚子链、动力传动装置等组成。回转式捞冰清污机由设在闸墩上的电动机驱动，经过传动机构，带动固定在传动轴上的链轮转动，传动轴支承在调节轴承上；由链轮传动机构带动板式滚子链沿框架竖梁回转，各个栅叶通过支承板装配在板式滚子链上，板式滚子链回转的同时带动栅叶回转，污物和冰块即由栅叶上的栅齿在回转中捞出水面，并经过链轮顶部落到排冰道上，利用水泵泵水将其排至退水渠。栅体结构按2m水位差设计，栅叶按栅块结构分节制造、运输，在工地与传动机构共同组装成整体。

进口快速闸门：共三孔，孔口尺寸为2.8m×2.8m（宽×高，下同），设计水头9.2m，每孔各设一扇悬臂轮支承平板钢闸门，上游面板，下游封水，选用Φ500mm悬臂轮支承，主轮材质为ZG270-500，采用自润滑滑动轴承，轮轴材料采用45#钢，设Φ200侧轮导向。闸门门叶结构材料采用Q235B。门叶整体制造、运输，在闸顶平台上吊装入槽。闸门靠自重和水柱压力动水下门，小开度充水平压，待上下游水位差小于1m后，静水启门。闸门分别采用200kN-8m的快速闸门启闭机操作。闸门平时停在孔口上方0.5m处待命，在机组发生事故时2min之内关闭孔口。为防止启闭机动滑轮和钢丝绳长期浸泡在水里产生锈蚀，闸门和启闭机采用拉杆相连。

尾水闸门：孔口尺寸为5.17m×2.606m，设计水头7.5m。采用滑动支承平板钢闸门。尾水管出口底板高程1322.10m，闸门采用上游封水，反向设四个弹性反轮。闸门门叶结构材料采用Q235B。闸门静水启闭，启门前利用机组排水管充水平压，用一台2×50kN-16m的电动葫芦借助自动抓梁操作。

6 防腐

为使工程建成后，延长整个工程金属结构设施的使用寿命，减少维护工作量，该工程的所有闸门门叶、拦污栅栅体及埋件外露表面均应进行喷锌防腐处理。埋件与砼接触的表面除锈后涂涮以TN-922#强力胶为添加剂的水泥浆。

［1］DL/T 5039-95水利水电工程钢闸门设计规范[S].

［2］DL/T 5018-94水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范[S].