闹德海水库潜孔平板闸门闭门力不足的探讨与解决办法

张福利

(辽宁省闹德海水库管理局，辽宁 阜新　123099)



闹德海水库潜孔平板闸门闭门力不足的探讨与解决办法

张福利

(辽宁省闹德海水库管理局，辽宁 阜新123099)

【摘要】闹德海水库在2007年加固后，40m潜孔平板工作闸门关闭不严，产生严重漏水，经过现场分析，采取简单易行的方法进行处理后，工作闸门关闭自如，闸门关闭后封水效果良好。此处理方法可为其它类似工程提供借鉴。

【关键词】潜孔闸门； 闭门力不足； 探讨； 解决办法； 闹德海水库

1工程概况

闹德海水库位于辽河右侧一级支流柳河上游的辽宁省彰武县满堂红乡闹德海村。为一调洪滞沙、工农业供水综合利用的水利枢纽，始建于1942年，坝型为直线式混凝土重力坝，控制流域面积4051km2。新中国成立后历经1965年加固、1970年改建、1991年加固、2007年加固，现坝高44.5m，坝长仍为167m，最大库容2.23亿m3，为柳河干流上唯一已建的大型控制性工程，属大(2)型水库。闹德海水库对削减柳河洪峰和减轻下游泥沙灾情发挥了非常显著的作用，同时闹德海水库又是盘锦灌区、阜新市城市居民生活用水的主要水源地。保护下游150万亩农田，沈山、高新、大郑三条铁路，八三输油管道，沈锦、沈承二条公路，京四高速公路，以及彰武、新民二座县城。水库一旦失事，将给下游农田、城乡、公交设施等带来毁灭性灾害。

水库枢纽建筑物由挡水坝段、溢流坝段、5个排沙底孔、2个泄洪中孔、输水洞组成。挡水坝顶高程194.00m，坝顶宽4m，上游坝坡1∶0.1，下游坝坡1∶0.8。溢流坝为克奥Ⅱ型开敞式实用堰，溢流堰净宽53.6m，堰顶高程181.50m，堰上设6个1.40m桥墩。

为了充分利用水资源，解决缺水问题，闹德海水库于1995年提出延长水库蓄水期方案，在保持水库多年冲淤基本平衡的前提下，增加了城市和农业供水量，提高了水库的经济效益。由于历次加固、改建受资金等条件的限制，未能补建坝下消能工以及对相应设施进行进一步改造。

2不同运用方式下的建设历程与实际运用

2.1大坝1942年原建

闹德海水库原建工程为直线式混凝土重力坝，最大坝高38m，坝长167m，中间为溢流堰段，堰顶高程181.50m，呈梯形断面，底口长62m，顶口长68m，两端为挡水坝，挡水坝也是由两岸向河心呈梯形口状，两坝头坝顶高程188.00m，与溢流堰相连处挡水坝顶高程为187.00m。设有5个底孔、2个中孔、2个表孔。原建是一座拦洪滞沙自然调节的水库,各孔均未设通气孔,曾因未设通气孔,在大洪水库水位变化时泄水底孔产生明满流过渡导致孔壁混凝土气蚀破坏。

2.2大坝1965年加固

在原挡水坝顶加高顶宽1.0m、底宽2.05m的混凝土子埝，子埝顶高程至191.00m。同时补强底孔断面和裂缝冲沟，使大坝防洪标准达百年一遇,运用方式没有改变。

2.3大坝1970年改建时闸门启闭机及配套工程的建安

主要是对水库的运用方式进行改造，将5个底孔、2个中孔安装闸门，在溢流堰顶设置6个桥墩(计划在溢流堰顶安装闸门，提高正常蓄水位，实际没有安装)。水库运用方式由全年敞排变为“冬蓄春放、汛期敞排”。经过多年运用，库容较为稳定，每年春季可向下游灌区供水5000万～7000万m3。

门槽为斜坡式，坡度与上游坝面相同为1∶0.1，3号、5号底孔门槽混凝土胸墙高程为163.00m，与6号、7号中孔进口底高程相同,高出河底12m，设计目的是防止异重流产生的泥沙淤积将闸门槽填满，导将闸门全部埋在淤沙之中不能启闭，此高程确定的根据是实际发生的坝前泥沙淤积曾达到近10m，并留有安全高度,在整体上与中孔底高程一致,从作用上达到了设计的目标，美观上达到了整体协调一致的效果。设置了工作闸门后通气孔，运用方式为中孔调低水位，再开启底孔泄水、排沙。

1号、2号、4号底孔门槽设置仅为满足水流要求收缩式断面的过渡，未设通气孔，顶高程为154.00m，洞顶上设置作为启闭和固定闸门的钢筋混凝土框架，闸门启闭形式为人工手拉葫芦启闭，操作过程为：秋季蓄水时先行关闭，春季放空水库后人工手拉葫芦开启并锁定在钢筋混凝土框架上，闸门为下游水封，上游沙封，各孔闸门在设计运用方式下启闭自如。

1976年新建输水洞，位置在大坝上游左岸距大坝150m处，进口为竖井式，洞身断面为圆形，洞径3m，洞长450m，最大引流量30m3/s。

2.4大坝1991年加固实施的闸门启闭机改造更新及配套工程的建安

3号、5号底孔门槽胸墙同6号、7号中孔与1970年改建时相同，增设1号、2号、4号底孔门槽，与原底孔门槽结构相同，改造成固定卷扬式启闭机机械低水位静水启闭。主要原因是坝高低于规范规定的防洪标准，大坝经50年运行，混凝土老化，坝体渗漏严重，坝顶无交通桥。此次加固主要项目有：挡水坝顶高程提高到194.00m，溢流坝上桥墩加高加长，增设交通桥，大坝上游面设沥青混凝土防渗面板，二坝头进行帷幕灌浆，改造4台闸门启闭机,新购安装2台启门力为150t和1台50t固定卷扬式启闭机,运用方式为中孔调水，底孔调水排沙，3号和7号底孔可在任意水位下启闭闸门，因1号、2号、4号底孔启闭机启门力均在50t，没能增设工作闸门后通气孔，闸门只能在低水位160.00m以下静水启闭，至此全部泄水底孔和中孔达到机械启闭闸门，因此闸门均未设检修门及配套设施。闸门全部实现机械启闭后满足了运用方式由“冬蓄春放、汛期敞排”向长年蓄水成功过渡设施保证。

2.5大坝2007年加固实施的闸门启闭机改造更新及配套工程的建安

主要内容为：闸门槽由原来的斜坡式改造成直立式，增设检修闸门及配套闸门槽，门槽胸墙高度提升到179m，增设坝下消能工；绕坝渗流帷幕灌浆；不稳定岸坡处理；增设排沙底孔、中孔检修闸门及配套工程；抬高工作桥，取直交通桥；输水洞进口改造，洞身回填固结灌浆；坝体缺陷、裂缝处理；工程观测设施改造；水文、泥沙观测工程；码头等。

3闸门闭门力不足分析

在2007年水库枢纽工程加固过程中，在临时落闸蓄水后，次年春进行启闭机与闸门整体安装调试中发现闸门不能自由下落关闭落实，对产生原因进行分析，并充分论证后确定简单有效又切实可行解决方案，并通过了实际实施中验证。

3.1门槽由斜坡改为直立是否产生闭门力不足分析

门槽由斜坡(1∶0.1)改为直立只能在增加了门上水柱重量的同时相对减小闸门与门槽的摩阻力，对闸门下落关闭是有利的，因此门槽由1∶0.1斜坡改为直立不是产生闭门力不足的原因。

3.2门槽结构型式变化是否产生闭门力不足分析

因工作门槽前加检修门槽使工作门槽变成了独立封闭的竖井，胸墙顶高程由原来的163.00m高程提高到179.00m高程，在启闭闸门槽充水时门上水柱要小很多，特别是上游沙封也起到封水的作用，又因为改造时更新的都是新的门槽埋件和闸门水封，封闭的效果更好，摩阻力也就明显加大，门槽设置的双侧沙封、水封，需要在门槽内设置水平的相应配套的胸墙板，这样闸门下落时门前后都有胶封的阻力，从而影响闸门下落关闭时的充分自由闭门，是造成闭门力不足一大原因。

3.3闸门水封、沙封是否是产生闭门力不足分析

因为门槽与闸门都是更新的，上下游均设止水胸墙板，配合间隙要小得多，阻力加大，上游沙封封水效果好，门上充水水柱不足，在闸门未全部落入主轨上下游胸墙板内时，闭门力不足造成闸门关闭不严。现工程设计中已很少采用上下游都设P型水封的方式。

3.4门槽施工中是否产生混凝土跑模、闸槽边导轨是否产生变形分析

经过仔细查未发现门槽混凝土有跑模现象，门槽边导轨无变形产生，对闸门及水封没有卡阻现象，闸槽埋件安装误差在规范规定许可值之内，因此闸门槽一、二期混凝土，闸槽主附轨胸墙板等金属结构埋件，不是产生闭门力不足的原因。

3.5闸门自重是否是产生闭门力不足的原因分析

闸门重量没有改变，在改造前运行一直正常，从未有闸门关闭下落时不严现象发生，因此闸门自重不应该是产生闸门关闭不严的原因。

4解决办法

4.1门槽结构可否进行变更

如果改变门槽结构降低胸墙高度，工作闸门和以前一样会关闭自由，但检修门槽就起不到下落闸门封水的预期效果，此方案不可行。

4.2闸门增加配重

由于闸门尺寸小，增加配重也达不到预期的效果，故没有采用。

4.3闸门水封处理

闸门水封高出主轮部分严格按规范要求进行重检，未发现超标现象。

4.4闸门沙封处理

上下游胸墙及水封沙封形成的阻力较大，上游沙封对封水没有影响，只是浑水入库时或异重流发生时坝前有淤沙填埋现象发生，因设置了混凝土胸墙，闸门上淤沙也起不到关键作用，闸门行走由主轮、反轮、侧轮固定，割除沙封水平段后，既不影响封水，也不影响封沙。在割除上淤沙封水平段后，闸门非常顺利地下落关严，并没有漏水现象发生。

4.5封水效果检测

经实地检测没有漏水现象，此方案可行，经过逐一处理，各闸门现启闭自如，运行正常。

5结论

经实地认真考察分析后，最后选取的处理闸门上游沙封，处理工作简单易行，通过实验对闸门上游沙封门顶部分水平段P形止水的O形圈部分进行割除，以达到闸门槽内迅速充水目的，同时也消除了沙封与门槽上游胸墙板的摩擦阻力，达到了闸门顺利充分关闭的目的。

处理方法既简单又实用，不影响闸门的封水效果。对所有底孔闸门进行处理后，各孔闸门关闭自如，在5年来的春检、汛后检修时未发现任何不正常现象，5年来汛期调控水位时频繁起闭，运行效果良好。

Discussion and solutions on insufficient closing force of down-hole flat gate in Naodehai Reservoir

ZHANG Fuli

(Liaoning Naodehai Reservoir Administration,Fuxin 123099,China)

Abstract：After Naodehai Reservoir was reinforced in 2007,40m down-hole flat working gate cannot be sufficiently closed,and serious water leakage is produced.Simple and feasible method is adopted for treatment after site analysis.Working gate is closed flexibly.The water sealing effect is sound after the gate is closed.The treatment method provides reference for other similar projects.

Key words：down-hole gate; insufficient closing force; discussion; solution; Naodehai Reservoir

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.06.019

中图分类号：TV663+.1

文献标志码：A

文章编号：1005-4774(2016)06-0070-03