李 勝，陳 紅

（中國(guó)水電顧問集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，北京 100024）

吉沙水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備分別布置在泄水建筑物、引水建筑物及施工支洞部位，設(shè)有各種門槽、柵槽共7孔，各種閘門和攔污柵共11扇，各種啟閉機(jī)6臺(tái)，自動(dòng)掛脫梁1套、起吊梁1套及清污耙斗1套。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備總工程量約242 t。

1 泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)布置

（1）泄洪沖沙底孔位于泄洪沖沙底孔壩段右側(cè)，共1孔，底坎高程3 112.00 m，孔口寬3.0 m、高4.5 m。單獨(dú)運(yùn)行時(shí)用以沖沙清淤，汛期與表孔聯(lián)合運(yùn)行，宣泄洪水。其進(jìn)口設(shè)置1道事故閘門，孔口尺寸為3 m×6.024 m(寬×高，下同)，設(shè)計(jì)水位為正常蓄水位3 132.00 m。事故閘門采用平面定輪閘門，啟閉機(jī)采用400 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，布置在3 147.00 m高程的壩頂啟閉機(jī)室內(nèi)。平時(shí)該閘門用鎖定梁鎖定在閘門孔口上方。泄洪沖沙底孔出口處設(shè)置1套弧形工作閘門，設(shè)計(jì)水位及操作水位均為正常蓄水位3 132.00 m，支鉸高程為3 118.00 m，弧面半徑8 m。啟閉機(jī)采用320 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，布置在3 130.00 m高程的啟閉機(jī)室內(nèi)。

（2）沖沙孔位于泄洪沖沙底孔壩段左側(cè)，共1孔，底坎高程3 112.00 m，孔口寬度1.0 m。在沖沙孔從上游至下游分別布置1道事故閘門和1道工作閘門。事故閘門和工作閘門處的孔口尺寸均為1 m×1.5 m，設(shè)計(jì)水位為正常蓄水位3 132.00 m。工作閘門和事故閘門結(jié)構(gòu)尺寸及形式完全相同，采用平面定輪閘門。事故閘門、工作閘門分別由1臺(tái)160 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)操作，均布置在3 147.00 m高程的壩頂啟閉機(jī)室內(nèi)。平時(shí)事故閘門用鎖定梁鎖定在閘門孔口上方。

1.2 泄洪沖沙底孔閘門及啟閉機(jī)

（1）泄洪沖沙底孔事故閘門為單吊點(diǎn)平面定輪閘門。閘門支承跨度3.4 m，下游止水，止水跨度3.12 m，總水壓力3 617.8 kN。整扇門葉在高度方向分為2個(gè)運(yùn)輸單元，均采用Q235-B材料，工地安裝時(shí)再用焊接方法將各單元焊成整扇門葉。每節(jié)門葉布置4套主輪裝置，整扇門共布置8套。主輪裝置為簡(jiǎn)支式滾輪支承，輪徑440 mm，滾輪采用ZG310-570材料。軸承采用雙金屬鑲嵌自潤(rùn)滑軸承，軸徑100 mm（即軸承內(nèi)徑）。該閘門操作方式為動(dòng)閉靜啟，利用水柱動(dòng)水下門，啟門時(shí)利用設(shè)在門葉頂部φ200 mm的充水閥充水平壓后啟門，設(shè)計(jì)不平衡水位水位差為3 m。

（2）事故閘門采用400 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。該啟閉機(jī)為單吊點(diǎn)，由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其主要由卷揚(yáng)裝置、動(dòng)滑輪裝置、定滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負(fù)荷顯示及過載保護(hù)裝置及機(jī)架等組成，額定啟門力400 kN，揚(yáng)程26 m，起升速度1.733 m/min，在啟閉機(jī)室現(xiàn)地啟閉閘門。

（3）泄洪沖沙底孔工作閘門采用雙主橫梁、直支臂、圓柱鉸、Q235-B焊接結(jié)構(gòu)的弧形閘門。閘門設(shè)計(jì)總水壓力3 375.8 kN。面板外緣半徑為8 m，門葉結(jié)構(gòu)整節(jié)制造。主橫梁、直支臂均為工字形斷面，在橫向平面內(nèi)構(gòu)成п框架。上、下兩支臂在縱向平面內(nèi)構(gòu)成V形框架。支鉸軸直徑為280 mm，材料為40Cr，支鉸軸承采用銅基鑲嵌自潤(rùn)滑軸承。閘門側(cè)水封采用1道P60-B型橡塑復(fù)合水封，底水封采用平面水封，頂水封除門體頂部設(shè)1道P60-A型水封之外，在門楣埋件上設(shè)置1道Ω型水封。閘門運(yùn)行工況為全關(guān)、全開和局部開啟3種。在門葉梁格中澆注質(zhì)量約10 t的鐵砂混凝土配重，以便閘門順利閉門。

（4）工作閘門采用320 kN固定卷揚(yáng)式單吊點(diǎn)啟閉機(jī)啟閉，由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其結(jié)構(gòu)主要由卷揚(yáng)裝置、動(dòng)滑輪裝置、定滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負(fù)荷顯示及過載保護(hù)裝置及機(jī)架等組成，額定啟門力320 kN，揚(yáng)程7 m，起升速度1.649 m/min；它可在啟閉機(jī)室現(xiàn)地啟閉閘門，并可在集中控制室遠(yuǎn)方操作閘門。

1.3 沖沙底孔閘門及啟閉機(jī)

（1）沖沙孔工作閘門和事故閘門結(jié)構(gòu)尺寸及形式完全相同，均采用平面定輪閘門。閘門支承跨度1.44 m，面板和止水裝置設(shè)置在上游側(cè)，止水跨度1.1 m，總水壓力約357.6 kN。門葉結(jié)構(gòu)材料采用Q235-B，工字形斷面主梁。整扇閘門共設(shè)4套滾輪，采用懸臂式滾輪支承。主輪材料采用ZG310-570，輪徑480 mm，輪軸材料為40Cr。軸承采用雙金屬鑲嵌自潤(rùn)滑軸承。事故閘門操作方式為小開度提門充水，靜水啟門，工作閘門操作方式為動(dòng)水啟閉，閉門時(shí)均須加2.587 t鑄鐵配重動(dòng)水閉門，計(jì)算啟門力75.7 kN。

（2）事故閘門和工作閘門均采用160 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。該啟閉機(jī)為單吊點(diǎn)，由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其結(jié)構(gòu)主要由卷揚(yáng)裝置、動(dòng)滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負(fù)荷顯示及過載保護(hù)裝置及機(jī)架等組成，額定啟門力160 kN，揚(yáng)程26 m，起升速度1.655 m/min；它可以在啟閉機(jī)室現(xiàn)地啟閉閘門，并可在集中控制室遠(yuǎn)方操作閘門。

2 引水建筑物金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 引水建筑物金屬結(jié)構(gòu)布置

吉沙水電站采用 “一洞一井一管二機(jī)”的布置形式，共安裝2臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組。引水建筑物金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要布置在引水隧洞進(jìn)水口、引水隧洞調(diào)壓井以及2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)施工支洞處。

（1）進(jìn)水口底坎高程3 116.00 m，設(shè)有1道攔污柵、1道事故閘門。攔污柵共1孔，孔口尺寸為5.5 m×6.6 m，設(shè)計(jì)水位差3 m。為清除柵前污物，攔污柵前設(shè)有一套清污耙斗。攔污柵、清污耙斗均由400 kN臺(tái)車式啟閉機(jī)啟閉和吊運(yùn)。設(shè)有1扇備用攔污柵以供攔污柵檢修時(shí)用，備用柵平時(shí)放在攔污柵庫里。在攔污柵下游側(cè)的水平段內(nèi)設(shè)置1道事故閘門，孔口尺寸3.3 m×3.3 m，為滿足校核水位下發(fā)電的要求，閘門設(shè)計(jì)水位及操作水位均為校核洪水位3 136.10 m，由400 kN臺(tái)車式啟閉機(jī)配合液壓掛脫梁?jiǎn)㈤]和吊運(yùn)。閘門平時(shí)鎖定在各自孔口上部的3 137.00 m高程的平臺(tái)上。臺(tái)車式啟閉機(jī)布置在進(jìn)水口3 145.70 m高程的啟閉機(jī)平臺(tái)上。

（2）2號(hào)、4號(hào)及6號(hào)施工支洞進(jìn)口處各設(shè)置1道密封門，密封門的開啟和關(guān)閉均由人工在無水狀態(tài)下操作。

2.2 進(jìn)水口攔污柵及起吊設(shè)備

進(jìn)水口攔污柵為平面直立式，采用滑動(dòng)支承，柵條斷面10 mm×100 mm，柵條間距150 mm。根據(jù)運(yùn)輸尺寸的要求，沿柵葉高度方向分為2節(jié)，每節(jié)高3.3 m，為Q235-B焊接結(jié)構(gòu)，節(jié)間采用吊板鉸接。攔污柵的頂部設(shè)有拉桿、起吊梁與臺(tái)車式啟閉機(jī)動(dòng)滑輪裝置相連。攔污柵共制作2扇，1扇安裝在柵槽內(nèi)，另1扇供攔污柵檢修時(shí)用，平時(shí)放在攔污柵庫里。

攔污柵由進(jìn)水口400 kN臺(tái)車式啟閉機(jī)配合起吊梁、拉桿吊運(yùn)。臺(tái)車式啟閉機(jī)主要由起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、臺(tái)車架等組成。該啟閉機(jī)揚(yáng)程25 m，起升速度1.733 m/min，行走速度7.821 m/min。臺(tái)車式啟閉機(jī)配備1套清污耙斗，清污耙斗采用液壓式，垂直運(yùn)行。耙斗為輪式支承，兩側(cè)均設(shè)置側(cè)輪。

2.3 進(jìn)水口事故閘門及啟閉機(jī)

進(jìn)水口事故閘門為單吊點(diǎn)平面滑動(dòng)閘門。閘門支承跨度3.8 m，下游止水，止水跨度3.44 m，總水壓力2 259.7 kN。閘門結(jié)構(gòu)為Q235-B焊接件，整扇制造。閘門共設(shè)4套自潤(rùn)滑主支承滑道，每套自潤(rùn)滑滑道長(zhǎng)300 mm。該閘門操作方式為動(dòng)閉靜啟，利用水柱動(dòng)水下門，啟門時(shí)利用設(shè)在門葉頂部φ300 mm的充水閥充水平壓后啟門。為縮短充水時(shí)間，啟門時(shí)不平衡水壓差設(shè)計(jì)為10 m以內(nèi)，且當(dāng)水庫水位低于3 126.00 m時(shí)，事故閘門可以直接利用小開度提門充水。事故閘門采用進(jìn)水口400 kN臺(tái)車式啟閉機(jī)配合自動(dòng)掛脫梁進(jìn)行啟閉。

2.4 調(diào)壓井事故閘門及啟閉機(jī)

調(diào)壓井事故閘門為單吊點(diǎn)平面滑動(dòng)閘門。其支承跨度3.5 m，下游止水，止水跨度3.09 m，總水壓力7 701 kN。閘門結(jié)構(gòu)為Q235-B焊接件，整扇制造。閘門共設(shè)4套自潤(rùn)滑主支承滑道，每套自潤(rùn)滑滑道長(zhǎng)500 mm。閘門操作方式為動(dòng)閉靜啟，利用水柱動(dòng)水下門，啟門時(shí)利用設(shè)在門葉頂部φ300 mm的充水閥充水平壓后啟門，不平衡水壓差為3 m。

事故閘門采用2 000 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。啟閉機(jī)為單吊點(diǎn)，由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其結(jié)構(gòu)主要由卷揚(yáng)裝置、動(dòng)滑輪裝置、定滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負(fù)荷顯示及過載保護(hù)裝置及機(jī)架等組成。啟閉機(jī)額定啟門力2 000 kN，揚(yáng)程110 m。為避免高壓管道事故的擴(kuò)大，事故閘門的閉門時(shí)間要求控制在30 min以內(nèi)，且啟閉揚(yáng)程較高。為此，啟閉機(jī)采用雙速電機(jī)，以使孔口以上啟閉速度為4.2 m/min，孔口以下啟閉速度為2.1 m/min。全揚(yáng)程閉門時(shí)間約20 min。平時(shí)閘門懸掛在最高涌浪水位以上。該啟閉機(jī)可以在啟閉機(jī)室現(xiàn)地啟閉閘門，并可在集中控制室遠(yuǎn)方操作閘門。

2.5 施工支洞密封門

引水隧洞與2號(hào)、4號(hào)及6號(hào)施工支洞交叉處各設(shè)置一道密封門，閘門處孔口尺寸為1.0 m×1.8 m，設(shè)計(jì)水頭均按3孔中最高擋水水頭108 m設(shè)計(jì)。密封門門葉兩側(cè)設(shè)置4套活動(dòng)扳手，轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)扳手可使密封門處于關(guān)閉狀態(tài)和打開狀態(tài)。密封門采用無水人工操作。平時(shí)密封門處于關(guān)閉狀態(tài)。

3 結(jié)語

吉沙水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備均已完成制作、安裝及設(shè)備調(diào)試，并通過竣工驗(yàn)收。各扇閘門止水效果良好，閘門啟閉運(yùn)行平穩(wěn)，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運(yùn)行正常。該水電站各部位金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的布置與設(shè)計(jì)，為以后同類型水電站的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。