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        潁上閘防污調(diào)度閘主體設(shè)計(jì)方案與運(yùn)管

        2023-10-23 02:28:22余啟楊
        小水電 2023年5期
        關(guān)鍵詞:灘面箱涵啟閉機(jī)

        余啟楊

        (潁上閘管理處,安徽 潁上 236200)

        1 工程概況

        安徽省潁上節(jié)制閘位于潁上縣城東3 km,坐落在102省道上,是潁河最下級(jí)控制工程,承擔(dān)流域的防洪泄洪,為淮河中游調(diào)峰及削峰發(fā)揮了巨大的作用。該閘設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,設(shè)計(jì)流量為3 350 m3/s,分洪流量為850 m3/s,最大流量為4 200 m3/s,校核流量為4 350 m3/s。運(yùn)行條件是:正常蓄水位24.00~24.50 m,最高蓄水位25.0 m。潁上閘設(shè)防水位24.80 m,警戒水位26.50 m,保證水位28.45 m,最大庫容為8 300萬m3,控制面積為潁河流域5 360 km2,設(shè)計(jì)灌溉面積為35萬畝[1](1畝=1/15 hm2)。

        2 工程分析

        為達(dá)到遠(yuǎn)期規(guī)劃50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),本次潁上閘除險(xiǎn)加固工程實(shí)施中需考慮來水閘擴(kuò)建(簡稱擴(kuò)孔)的位置。鑒于右側(cè)堆土區(qū)已被新建潁上船閘占用,而本次加固工程中調(diào)度閘和將來擴(kuò)建的節(jié)制閘僅能布置于現(xiàn)節(jié)制閘兩端泄洪引橋下;考慮調(diào)度閘頻繁運(yùn)用,布置于左岸泄洪橋下離管理房較近,便于運(yùn)行管理。按照初設(shè)安徽省水利廳的批復(fù)中關(guān)于優(yōu)化調(diào)度閘布置的要求,調(diào)度閘擬布置于左岸,因此將來擴(kuò)孔布置于左岸泄洪引橋下較為適宜。

        另外,為滿足河道防污調(diào)度閘和水生態(tài)的要求,基本同意在左岸泄洪道引橋部位新增一座小型防污調(diào)度閘。同時(shí),規(guī)劃將來可以結(jié)合小水電開發(fā),進(jìn)一步優(yōu)化防污調(diào)度閘位置和布置。調(diào)度閘擬采用2孔箱涵式結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)每孔流量為21.5 m3/s,總流量為43 m3/s。

        3 主體設(shè)計(jì)方案

        3.1 主要水工建筑物設(shè)計(jì)

        新建防污調(diào)度閘布置于現(xiàn)有潁上閘左岸(東側(cè))灘面上,為避免灘面交通橋橋面以及橋樁與調(diào)度閘施工的相互影響,調(diào)度閘主體結(jié)構(gòu)布置于潁上閘左岸(東側(cè))灘面兩跨公路橋橋樁之間;防污調(diào)度閘中心線距潁上閘閘室外邊約31.6 m,洞首布置于上游進(jìn)水口處,洞首距交通橋上游側(cè)邊線距離為46.8 m。

        調(diào)度閘采用鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu),洞首共2孔,布置于上游進(jìn)水側(cè),底板面高程為18.86 m(與上游河底等高),洞首頂高程為24.86 m,順?biāo)飨蜷L度為15 m,垂直水流向?qū)挾葹?1.40 m,洞首設(shè)工作閘門與攔污柵各一道。

        洞首上下游采用鋼筋混凝土箱涵連接,箱涵采用2孔,根據(jù)上下游出水口水位,上游箱涵洞身底板面高程為18.86 m(與上游河底等高),洞身尺寸為4.5 m×3.3 m(寬×高);下游箱涵洞身底板面高程為15.80 m(與出水口等高),洞身尺寸為6.6 m×3.7 m(寬×高)。

        由于灘面位置有限,為避免基坑大開挖對(duì)潁上閘邊閘孔及上下游連接段的影響,箱涵西側(cè)(灘面交通橋范圍以外)采用重力式水泥土墻進(jìn)行基坑支護(hù),水泥土墻中心線距箱涵邊墻距離為4.6 m。水泥土墻寬度為4.0 m,采用水泥土攪拌樁格柵布置,水泥土攪拌樁直徑60 cm,最小搭接厚度25 cm,頂高程為24.86 m,底高程為10.86 m;水泥含量15%,抗壓強(qiáng)度1.0 MPa。箱涵兩側(cè)交通橋4根橋樁四周采用φ80@60高壓旋噴樁防護(hù),高壓旋噴樁頂高程為24.86 m,底高程為10.86 m,灌漿壓力不小于30 MPa[2_3]。

        3.2 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        3.2.1 閘門及啟閉機(jī)

        防污調(diào)度閘共布置2孔,洞首布置工作閘門與攔污柵各一道。

        工作閘門采用平面定輪鋼閘門,采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉,底板高程18.860 m,胸墻底高程22.16 m,單孔凈寬4.5 m。工作閘門為4.65 m×3.42 m,門體材料為Q235B,采用滾輪支承,主滾輪材料為ZG270—500;主滾輪軸采用45號(hào)鋼,軸承采用FZ—5系列產(chǎn)品,側(cè)限位采用MGD材料。閘門承受單向水頭作用,采用單向止水形式,止水橡皮采用SF6674系列產(chǎn)品;側(cè)止水采用P型,底止水采用H型。埋件采用16Mn材質(zhì)的焊接工字鋼并在止水作用面加貼不銹鋼板。工作閘門選用快速卷揚(yáng)式啟閉機(jī),型號(hào)為QPK—2×80 kN。

        上游洞首設(shè)攔污柵,共2孔,凈寬4.5 m,底板高程18.86 m,頂高程24.06 m。攔污柵尺寸為4.872 m×5.2 m,每扇攔污柵分2節(jié),每節(jié)2.6 m;通過排架牛腿下安裝的QW—2×50 kN移動(dòng)式啟閉機(jī)和自動(dòng)抓梁起吊安裝。

        3.2.2 電氣設(shè)計(jì)

        (1)供電電源與配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        防污調(diào)度閘工程共2孔,采用繩鼓式啟閉機(jī),每臺(tái)啟閉機(jī)配套1臺(tái)7.5 kW的電動(dòng)機(jī)。閘上主要用電負(fù)荷為啟閉機(jī)用電及控制、照明用電等。工程電源由潁上閘低壓系統(tǒng)接入,通過電纜引入啟閉機(jī)房。閘上配電采用單母線接線方式,2臺(tái)動(dòng)力箱之間電纜跨接。引接電纜采用防水電纜,過潁上閘處采用橋架敷設(shè),地面采用穿管敷設(shè)的方式。

        (2)主要設(shè)備的選擇

        閘上配置2臺(tái)動(dòng)力箱,是型號(hào)為XL—21的落地式動(dòng)力箱。

        (3)設(shè)備布置

        動(dòng)力箱均就近布置于啟閉機(jī)旁。

        (4)照明

        照明設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為啟閉機(jī)房等室內(nèi)照明。該閘的照明控制箱選用PZ—30型暗裝,內(nèi)配小型空氣斷路器,所有的照明線路均為穿管暗敷。為了方便檢修和維護(hù),在機(jī)房裝設(shè)若干只三相及單相插座。PZ—30型照明控制箱及各類開關(guān)終端面板的底口距地1.4 m,保護(hù)型用電插座距地0.3 m。

        (5)啟閉機(jī)的控制

        啟閉機(jī)的控制方式按現(xiàn)場手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程操作的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        (6)繼電保護(hù)

        根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》(GB 14285—93)規(guī)定,對(duì)電動(dòng)機(jī)配置了必要保護(hù)裝置。熱繼電器對(duì)電機(jī)進(jìn)行速斷保護(hù),低壓斷路器自身所具有的保護(hù)功能作為保護(hù)區(qū)段的后備保護(hù)。

        (7)防雷與接地

        為了確保用電的安全,控制箱、啟閉機(jī)等機(jī)電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分均應(yīng)可靠接地,其接地電阻要求R≤4 Ω。

        啟閉機(jī)房的屋面均裝設(shè)避雷帶作為防直擊雷的保護(hù),其人工接地裝置應(yīng)充分利用閘底板鋼筋及柱內(nèi)鋼筋等自然接地裝置進(jìn)行實(shí)施。

        3.3 房屋設(shè)計(jì)

        本工程建筑面積45.6 m2,主要為啟閉機(jī)房面積。啟閉機(jī)房為1層,其與灘面之間采用旋轉(zhuǎn)鋼樓梯銜接。啟閉機(jī)房建筑風(fēng)格為與潁上閘啟閉機(jī)房建筑風(fēng)格相近的徽派風(fēng)格,外墻面采用灰色面磚飾面。

        根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,防污調(diào)度閘上游側(cè)進(jìn)水口兩側(cè)錐坡與現(xiàn)有護(hù)坡、翼墻之間采用現(xiàn)澆30 cm厚C30混凝土護(hù)坡(變坡比)銜接,坡頂高程24.86 m,底高程根據(jù)現(xiàn)場情況確定?;炷料略O(shè)10 cm厚砂石墊層,坡頂、坡腳設(shè)C30混凝土格埂,格埂尺寸為40 cm×60 cm,與現(xiàn)有節(jié)制閘上游側(cè)圓弧翼墻之間超挖部分采用8%水泥土回填。下游側(cè)出水口兩側(cè)錐坡與現(xiàn)有護(hù)坡之間采用預(yù)制塊護(hù)坡銜接,預(yù)制塊規(guī)格擬采用40 cm×50 cm×10 cm,護(hù)坡坡比為1∶3,坡頂高程22.26 m,底高程根據(jù)現(xiàn)場情況確定。預(yù)制塊護(hù)坡下設(shè)10 cm厚砂石墊層,坡頂、坡腳設(shè)C30混凝土格埂,格埂尺寸為40 cm×60 cm。

        4 工程運(yùn)用管理

        防污調(diào)度閘主要功能為滿足小流量用水和生態(tài)放水的要求,根據(jù)防污調(diào)度閘出口布置(漿砌塊石防護(hù)),為確保小流量泄水安全,防污調(diào)度閘閘門的開啟度需根據(jù)上下游水位情況確定;閘門最大開度與上下游水位關(guān)系如圖1所示,且各工況下的閘門開度均能滿足設(shè)計(jì)43.0 m3/s要求。同時(shí),為進(jìn)一步確保水流的平順,建議兩孔閘閘門同時(shí)同步勻速開啟。

        注:上游水位23.86 m為潁上閘閘上正常蓄水位,24.86 m為最高蓄水位。

        當(dāng)潁上閘灘面漫水行洪時(shí),水位超過灘面高程24.86 m時(shí),防污調(diào)度閘閘門應(yīng)關(guān)閉。

        5 試運(yùn)行情況及效益

        初期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)閘門有不同程度的漏水,經(jīng)與建管處協(xié)調(diào)溝通,增設(shè)檢修閘門。檢修閘門完成后,組織施工作業(yè)人員對(duì)工作閘門門槽及底檻平整度、垂直度進(jìn)行檢測;經(jīng)檢測門槽及底檻的平整度、垂直度均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。對(duì)工作閘門側(cè)止水及上部底部橡膠止水完整性進(jìn)行檢查,經(jīng)現(xiàn)場查看未出現(xiàn)破損現(xiàn)象;經(jīng)與建管處和設(shè)計(jì)溝通,對(duì)閘門自重進(jìn)行復(fù)核,發(fā)現(xiàn)閘門自重不足,工作閘門關(guān)閉不到位、落不到底導(dǎo)致閘門出現(xiàn)不同程度的漏水。經(jīng)設(shè)計(jì)單位重新驗(yàn)算,每扇閘門需增加荷重1.2 t,方能滿足自重要求。按照設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)要求,讓施工單位每扇閘門增作了1.2 t的自重塊后,防污調(diào)度閘工作閘門漏水問題才得以徹底解決。從近階段試運(yùn)行情況來看,工程運(yùn)行狀況良好,特別是在2019年安徽省遭受50年一遇的干旱時(shí),該工程滿足小流量防污調(diào)度的要求,工程效益明顯。

        6 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

        由于工程位置的限制,新建防污調(diào)度閘距現(xiàn)有潁上閘邊閘孔較近,且主洞身位于灘面交通橋下方,緊靠交通橋橋樁,為避免大開挖對(duì)相鄰建筑物的影響,同時(shí)結(jié)合施工條件的限制,箱涵西側(cè)(灘面交通橋范圍以外)采用格柵式水泥土墻進(jìn)行基坑支護(hù),箱涵兩側(cè)交通橋4根橋樁四周采用高壓旋噴樁防護(hù),確保了工程的安全施工,并為今后類似工程的設(shè)計(jì)提供了參考經(jīng)驗(yàn)[3]。

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