格里桥水电站表孔弧门形体尺寸复核和漏水原因分析

2024-03-06王曾兰全志杰苟开君

水利建设与管理 2024年1期

王曾兰全志杰苟开君

(1.杭州国电机械设计研究院有限公司, 浙江杭州 310030;2.贵州乌江清水河水电开发有限公司, 贵州贵阳 550002)

1 工程概况

格里桥水电站大坝泄洪闸门共有左、中、右3孔,每孔各设一道工作闸门并共用一套检修闸门,工作闸门采用弧形闸门。溢流表孔孔口尺寸为12m×22m(宽×高),设计水头为17.5m,总水压力为24118kN。闸门型式为两主横梁斜支臂弧形闸门,弧面半径19m。主框架为斜支臂π形框架,主梁及支臂均为实腹式箱形梁结构,支铰形式为球铰。侧止水采用L型止水橡皮,底止水为条形止水橡皮。门叶两侧均设有侧轮装置。闸门设置双吊点,吊耳设在门叶下主横梁两侧。溢流表孔弧形闸门动水启闭,由2×3000kN-9.5m后拉式液压启闭机操作,活塞杆直接与闸门吊耳连接。

2 测量方法

弧形闸门位于全开状态,利用全站仪免棱镜方式[1]对门槽埋件和弧门侧水封进行测量。门槽埋件测量起始点为门槽底高程点,沿门槽埋件工作面向上间隔一定距离取点,测出门槽埋件上各测量点的三维绝对坐标值。水封测量起始点为弧门门顶位置,沿弧门侧水封工作面开始向下间隔一定距离取点,测出弧门侧水封上各测量点的三维绝对坐标值。

2.1 门槽埋件三维坐标测量方法

利用格里桥水电站两个已知观测点JD2和JD3的三维坐标,采用后方交会法,在表孔弧门后方梁上设立6个测量基准点(每孔2个基准点)T1～T6。利用全站仪免棱镜方式,测量表孔弧门两侧埋件的三维坐标。其中,T1基准点测量左表孔闸门右侧门槽埋件三维坐标,T2基准点测量左表孔闸门左侧门槽埋件三维坐标,T3基准点测量中表孔闸门右侧门槽埋件三维坐标,T4基准点测量中表孔闸门左侧门槽埋件三维坐标,T5基准点测量中表孔闸门右侧门槽埋件三维坐标,T6基准点测量中表孔闸门左侧门槽埋件三维坐标。弧形闸门现场测量基准点布置见图1。

图1 弧形闸门现场测点布置

2.2 弧门侧水封三维坐标测量方法

弧门侧水封埋件测量方法:采用已知观测点JD2转点至大坝坝面T7基准点,利用T7基准点再次转点得到水封测量基准点T8-11,见图1。其中,T8基准点测量左表孔左侧水封面三维坐标,T9基准点测量左表孔右侧和中表孔左侧水封面三维坐标,T10基准点测量中表孔右侧和右表孔左侧水封面三维坐标,T11基准点测量右表孔右侧水封面三维坐标。

3 测量数据及数据分析

3.1 测量数据

左、中、右表孔测量数据包括门槽埋件、弧门侧水封的测量数据。其中,左表孔共测量188个数据,中表孔共测量188个数据,右表孔共测量181个数据。将三个表孔弧门的门槽埋件、侧水封测量点数据导入AutoCAD中,建立X、Y二维坐标平面图,形成门槽埋件、侧水封的轮廓图,见图2。

图2 弧形闸门门槽埋件、侧水封数据轮廓

3.2 数据分析

通过弧门的门槽埋件、侧水封测量点数据,分析门槽埋件、侧水封的垂直度、跨度能直观反映弧门的运行现状,从而找到闸门漏水的根本原因。

3.2.1 左表孔门槽埋件垂直度和跨度分析

通过左表孔门槽埋件测量数据计算出其垂直度和跨度,对左表孔门槽埋件垂直度和跨度进行分析,分析结果见表1。

表1 左表孔门槽埋件垂直度和跨度分析

由表1的数据可知,门槽左、右两侧埋件垂直度均超标。其中,门槽左侧埋件超标严重,大部分测量点的垂直度都超过3mm,且门槽向外侧偏;右侧埋件只有局部测量点的垂直度超标,超标情况较左侧埋件好。门槽左、右侧埋件的跨度平均值11.993m小于设计值12m±0.002m约5mm。

3.2.2 中表孔门槽埋件垂直度和跨度分析

通过中表孔门槽埋件测量数据计算出其垂直度和跨度,对中表孔门槽埋件垂直度和跨度进行分析,分析结果见表2。

表2 中表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

由表2的数据可知,门槽左、右两侧埋件垂直度均超标。其中,门槽左侧埋件超标严重,大部分测量点的垂直度都超过10mm,且门槽向内侧偏;门槽右侧埋件超标严重,大部分测量点的垂直度都超过3mm,且门槽向内侧偏。门槽左、右侧埋件的跨度平均值11.995m小于设计值12m±0.002m约3mm。

3.2.3 右表孔门槽埋件垂直度和跨度分析

通过右表孔门槽埋件测量数据计算出其垂直度和跨度,对右表孔门槽埋件垂直度和跨度进行分析,分析结果见表3。

表3 右表孔门槽埋件垂直度和跨度分析

由表3的数据可知,门槽左、右两侧埋件垂直度均超标。其中,门槽左侧埋件超标严重,大部分测量点的垂直度都超过6mm,且门槽向外侧偏;门槽右侧埋件超标严重,大部分测量点的垂直度都超过4mm,且门槽向外侧偏。门槽左、右侧埋件的跨度平均值12.004m大于设计值12m±0.002m约2mm。

3.2.4 左表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

通过左表孔门侧水封测量数据计算出其垂直度和跨度,对左表孔门侧水封垂直度和跨度进行分析,分析结果见表4。

表4 左表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

弧门左、右侧水封的跨度平均值为11.988m,比设计值12m±0.002m小约10mm。因弧门频繁开启,侧水封出现朝弧门内侧翻、局部成波浪的塑性变形,使侧水封的实测跨度值偏大。

左表孔弧门侧水封跨度11.988m,与门槽埋件跨度11.993m至少相差5mm,匹配度一般。

3.2.5 中表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

通过中表孔门侧水封测量数据计算出其垂直度和跨度,对中表孔门侧水封垂直度和跨度进行分析,分析结果见表5。

表5 中表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

弧门左、右侧水封的跨度平均值为11.997m,比设计值12m±0.002m小约1mm。中表孔弧门侧水封跨度11.997m接近设计值,与门槽埋件跨度11.995m匹配度较好。

3.2.6 右表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

通过右表孔门侧水封测量数据计算出其垂直度和跨度,对右表孔门侧水封垂直度和跨度进行分析,分析结果见表6。

表6 右表孔弧门侧水封垂直度和跨度分析

弧门左、右侧水封的跨度平均值为11.999m,与设计值12m±0.002m匹配。右表孔弧门侧水封跨度11.998m,与门槽埋件跨度12.004m相差6mm,匹配度一般。

4 闸门漏水原因分析及处理方案

4.1 闸门漏水原因分析

4.1.1 门槽埋件

通过门槽埋件垂直度数据分析可知,门槽埋件垂直度超标,侧水封压缩量不足以克服垂直度误差,水封在埋件止水工作面未压紧而使闸门漏水[2]。右表孔跨度大于设计值,使侧水封的压缩量未达到设计压缩量,因侧水封压缩不足而发生闸门漏水。埋件表面局部存在凹凸不平,在凹处容易出现水封未压紧而漏水现象。门槽埋件长期处于水或潮湿的环境中,导致门槽埋件止水表面锈蚀严重、凹凸不平[3]。

4.1.2 弧门侧水封

左、中、右表孔弧门侧水封垂直度均有超标。弧门水封经长期运行出现朝弧门内侧翻、局部成波浪形,导致弧门侧水封垂直度严重超标。左表孔弧门侧水封跨度11.988m,与门槽埋件跨度11.993m至少相差5mm,匹配度一般;中表孔弧门侧水封跨度11.997m,接近设计值,与门槽埋件跨度11.995m匹配度好;右表孔弧门侧水封跨度11.998m,与门槽埋件跨度12.004m相差6mm,匹配度一般。由弧门侧水封与门槽埋件跨度的匹配度可知,除中表孔弧门侧水封与门槽埋件止水面的预压缩量满足设计要求的5mm外,左表孔和右表孔都不能达到此要求。

4.1.3 弧门运行情况

通过现场运行观察,弧门在运行过程中往一侧偏移,导致该侧水封被挤压而发生塑性变形或破损,使侧水封失去压缩量,弧门产生局部漏水。弧门运行过程中,启闭机的纠偏效果不佳,导致弧门往一侧偏移挤压水封,使水封朝内侧倒而不能恢复。