王曾蘭 全志杰 茍開(kāi)君

(1.杭州國(guó)電機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司, 浙江 杭州 310030;2.貴州烏江清水河水電開(kāi)發(fā)有限公司, 貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 工程概況

格里橋水電站大壩泄洪閘門(mén)共有左、中、右3孔,每孔各設(shè)一道工作閘門(mén)并共用一套檢修閘門(mén),工作閘門(mén)采用弧形閘門(mén)。溢流表孔孔口尺寸為12m×22m(寬×高),設(shè)計(jì)水頭為17.5m,總水壓力為24118kN。閘門(mén)型式為兩主橫梁斜支臂弧形閘門(mén),弧面半徑19m。主框架為斜支臂π形框架,主梁及支臂均為實(shí)腹式箱形梁結(jié)構(gòu),支鉸形式為球鉸。側(cè)止水采用L型止水橡皮,底止水為條形止水橡皮。門(mén)葉兩側(cè)均設(shè)有側(cè)輪裝置。閘門(mén)設(shè)置雙吊點(diǎn),吊耳設(shè)在門(mén)葉下主橫梁兩側(cè)。溢流表孔弧形閘門(mén)動(dòng)水啟閉,由2×3000kN-9.5m后拉式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作,活塞桿直接與閘門(mén)吊耳連接。

2 測(cè)量方法

弧形閘門(mén)位于全開(kāi)狀態(tài),利用全站儀免棱鏡方式[1]對(duì)門(mén)槽埋件和弧門(mén)側(cè)水封進(jìn)行測(cè)量。門(mén)槽埋件測(cè)量起始點(diǎn)為門(mén)槽底高程點(diǎn),沿門(mén)槽埋件工作面向上間隔一定距離取點(diǎn),測(cè)出門(mén)槽埋件上各測(cè)量點(diǎn)的三維絕對(duì)坐標(biāo)值。水封測(cè)量起始點(diǎn)為弧門(mén)門(mén)頂位置,沿弧門(mén)側(cè)水封工作面開(kāi)始向下間隔一定距離取點(diǎn),測(cè)出弧門(mén)側(cè)水封上各測(cè)量點(diǎn)的三維絕對(duì)坐標(biāo)值。

2.1 門(mén)槽埋件三維坐標(biāo)測(cè)量方法

利用格里橋水電站兩個(gè)已知觀測(cè)點(diǎn)JD2和JD3的三維坐標(biāo),采用后方交會(huì)法,在表孔弧門(mén)后方梁上設(shè)立6個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)(每孔2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn))T1～T6。利用全站儀免棱鏡方式,測(cè)量表孔弧門(mén)兩側(cè)埋件的三維坐標(biāo)。其中,T1基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量左表孔閘門(mén)右側(cè)門(mén)槽埋件三維坐標(biāo),T2基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量左表孔閘門(mén)左側(cè)門(mén)槽埋件三維坐標(biāo),T3基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量中表孔閘門(mén)右側(cè)門(mén)槽埋件三維坐標(biāo),T4基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量中表孔閘門(mén)左側(cè)門(mén)槽埋件三維坐標(biāo),T5基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量中表孔閘門(mén)右側(cè)門(mén)槽埋件三維坐標(biāo),T6基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量中表孔閘門(mén)左側(cè)門(mén)槽埋件三維坐標(biāo)。弧形閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

圖1 弧形閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布置

2.2 弧門(mén)側(cè)水封三維坐標(biāo)測(cè)量方法

弧門(mén)側(cè)水封埋件測(cè)量方法:采用已知觀測(cè)點(diǎn)JD2轉(zhuǎn)點(diǎn)至大壩壩面T7基準(zhǔn)點(diǎn),利用T7基準(zhǔn)點(diǎn)再次轉(zhuǎn)點(diǎn)得到水封測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)T8-11,見(jiàn)圖1。其中,T8基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量左表孔左側(cè)水封面三維坐標(biāo),T9基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量左表孔右側(cè)和中表孔左側(cè)水封面三維坐標(biāo),T10基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量中表孔右側(cè)和右表孔左側(cè)水封面三維坐標(biāo),T11基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量右表孔右側(cè)水封面三維坐標(biāo)。

3 測(cè)量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析

3.1 測(cè)量數(shù)據(jù)

左、中、右表孔測(cè)量數(shù)據(jù)包括門(mén)槽埋件、弧門(mén)側(cè)水封的測(cè)量數(shù)據(jù)。其中,左表孔共測(cè)量188個(gè)數(shù)據(jù),中表孔共測(cè)量188個(gè)數(shù)據(jù),右表孔共測(cè)量181個(gè)數(shù)據(jù)。將三個(gè)表孔弧門(mén)的門(mén)槽埋件、側(cè)水封測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD中,建立X、Y二維坐標(biāo)平面圖,形成門(mén)槽埋件、側(cè)水封的輪廓圖,見(jiàn)圖2。

圖2 弧形閘門(mén)門(mén)槽埋件、側(cè)水封數(shù)據(jù)輪廓

3.2 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)弧門(mén)的門(mén)槽埋件、側(cè)水封測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù),分析門(mén)槽埋件、側(cè)水封的垂直度、跨度能直觀反映弧門(mén)的運(yùn)行現(xiàn)狀,從而找到閘門(mén)漏水的根本原因。

3.2.1 左表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度分析

通過(guò)左表孔門(mén)槽埋件測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出其垂直度和跨度,對(duì)左表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 左表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度分析

由表1的數(shù)據(jù)可知,門(mén)槽左、右兩側(cè)埋件垂直度均超標(biāo)。其中,門(mén)槽左側(cè)埋件超標(biāo)嚴(yán)重,大部分測(cè)量點(diǎn)的垂直度都超過(guò)3mm,且門(mén)槽向外側(cè)偏;右側(cè)埋件只有局部測(cè)量點(diǎn)的垂直度超標(biāo),超標(biāo)情況較左側(cè)埋件好。門(mén)槽左、右側(cè)埋件的跨度平均值11.993m小于設(shè)計(jì)值12m±0.002m約5mm。

3.2.2 中表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度分析

通過(guò)中表孔門(mén)槽埋件測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出其垂直度和跨度,對(duì)中表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 中表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

由表2的數(shù)據(jù)可知,門(mén)槽左、右兩側(cè)埋件垂直度均超標(biāo)。其中,門(mén)槽左側(cè)埋件超標(biāo)嚴(yán)重,大部分測(cè)量點(diǎn)的垂直度都超過(guò)10mm,且門(mén)槽向內(nèi)側(cè)偏;門(mén)槽右側(cè)埋件超標(biāo)嚴(yán)重,大部分測(cè)量點(diǎn)的垂直度都超過(guò)3mm,且門(mén)槽向內(nèi)側(cè)偏。門(mén)槽左、右側(cè)埋件的跨度平均值11.995m小于設(shè)計(jì)值12m±0.002m約3mm。

3.2.3 右表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度分析

通過(guò)右表孔門(mén)槽埋件測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出其垂直度和跨度,對(duì)右表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 右表孔門(mén)槽埋件垂直度和跨度分析

由表3的數(shù)據(jù)可知,門(mén)槽左、右兩側(cè)埋件垂直度均超標(biāo)。其中,門(mén)槽左側(cè)埋件超標(biāo)嚴(yán)重,大部分測(cè)量點(diǎn)的垂直度都超過(guò)6mm,且門(mén)槽向外側(cè)偏;門(mén)槽右側(cè)埋件超標(biāo)嚴(yán)重,大部分測(cè)量點(diǎn)的垂直度都超過(guò)4mm,且門(mén)槽向外側(cè)偏。門(mén)槽左、右側(cè)埋件的跨度平均值12.004m大于設(shè)計(jì)值12m±0.002m約2mm。

3.2.4 左表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

通過(guò)左表孔門(mén)側(cè)水封測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出其垂直度和跨度,對(duì)左表孔門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 左表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

弧門(mén)左、右側(cè)水封的跨度平均值為11.988m,比設(shè)計(jì)值12m±0.002m小約10mm。因弧門(mén)頻繁開(kāi)啟,側(cè)水封出現(xiàn)朝弧門(mén)內(nèi)側(cè)翻、局部成波浪的塑性變形,使側(cè)水封的實(shí)測(cè)跨度值偏大。

左表孔弧門(mén)側(cè)水封跨度11.988m,與門(mén)槽埋件跨度11.993m至少相差5mm,匹配度一般。

3.2.5 中表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

通過(guò)中表孔門(mén)側(cè)水封測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出其垂直度和跨度,對(duì)中表孔門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 中表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

弧門(mén)左、右側(cè)水封的跨度平均值為11.997m,比設(shè)計(jì)值12m±0.002m小約1mm。中表孔弧門(mén)側(cè)水封跨度11.997m接近設(shè)計(jì)值,與門(mén)槽埋件跨度11.995m匹配度較好。

3.2.6 右表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

通過(guò)右表孔門(mén)側(cè)水封測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出其垂直度和跨度,對(duì)右表孔門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 右表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度和跨度分析

弧門(mén)左、右側(cè)水封的跨度平均值為11.999m,與設(shè)計(jì)值12m±0.002m匹配。右表孔弧門(mén)側(cè)水封跨度11.998m,與門(mén)槽埋件跨度12.004m相差6mm,匹配度一般。

4 閘門(mén)漏水原因分析及處理方案

4.1 閘門(mén)漏水原因分析

4.1.1 門(mén)槽埋件

通過(guò)門(mén)槽埋件垂直度數(shù)據(jù)分析可知,門(mén)槽埋件垂直度超標(biāo),側(cè)水封壓縮量不足以克服垂直度誤差,水封在埋件止水工作面未壓緊而使閘門(mén)漏水[2]。右表孔跨度大于設(shè)計(jì)值,使側(cè)水封的壓縮量未達(dá)到設(shè)計(jì)壓縮量,因側(cè)水封壓縮不足而發(fā)生閘門(mén)漏水。埋件表面局部存在凹凸不平,在凹處容易出現(xiàn)水封未壓緊而漏水現(xiàn)象。門(mén)槽埋件長(zhǎng)期處于水或潮濕的環(huán)境中,導(dǎo)致門(mén)槽埋件止水表面銹蝕嚴(yán)重、凹凸不平[3]。

4.1.2 弧門(mén)側(cè)水封

左、中、右表孔弧門(mén)側(cè)水封垂直度均有超標(biāo)。弧門(mén)水封經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)朝弧門(mén)內(nèi)側(cè)翻、局部成波浪形,導(dǎo)致弧門(mén)側(cè)水封垂直度嚴(yán)重超標(biāo)。左表孔弧門(mén)側(cè)水封跨度11.988m,與門(mén)槽埋件跨度11.993m至少相差5mm,匹配度一般;中表孔弧門(mén)側(cè)水封跨度11.997m,接近設(shè)計(jì)值,與門(mén)槽埋件跨度11.995m匹配度好;右表孔弧門(mén)側(cè)水封跨度11.998m,與門(mén)槽埋件跨度12.004m相差6mm,匹配度一般。由弧門(mén)側(cè)水封與門(mén)槽埋件跨度的匹配度可知,除中表孔弧門(mén)側(cè)水封與門(mén)槽埋件止水面的預(yù)壓縮量滿足設(shè)計(jì)要求的5mm外,左表孔和右表孔都不能達(dá)到此要求。

4.1.3 弧門(mén)運(yùn)行情況

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行觀察,弧門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中往一側(cè)偏移,導(dǎo)致該側(cè)水封被擠壓而發(fā)生塑性變形或破損,使側(cè)水封失去壓縮量,弧門(mén)產(chǎn)生局部漏水。弧門(mén)運(yùn)行過(guò)程中,啟閉機(jī)的糾偏效果不佳,導(dǎo)致弧門(mén)往一側(cè)偏移擠壓水封,使水封朝內(nèi)側(cè)倒而不能恢復(fù)。

4.2 處理方案

4.2.1 門(mén)槽埋件處理

門(mén)槽埋件跨度和垂直度大于設(shè)計(jì)值部位采用不銹鋼板對(duì)超標(biāo)位置進(jìn)行補(bǔ)焊,小于設(shè)計(jì)值部位采用磨光機(jī)打磨處理。與此同時(shí)調(diào)整門(mén)槽埋件與弧門(mén)側(cè)水封配合間隙[4],通過(guò)調(diào)整水封的安裝位置使得兩者貼合緊密。

4.2.2 弧門(mén)側(cè)水封處理

a.弧門(mén)水封更換?；￠T(mén)水封已出現(xiàn)老化、磨損量過(guò)大、變形量超標(biāo)、壓縮量未達(dá)到設(shè)計(jì)壓縮量等問(wèn)題,已無(wú)法滿足止水要求,需進(jìn)行更換。

b.水封選型優(yōu)化?；⌒伍l門(mén)水封原設(shè)計(jì)采用L型(內(nèi)R直角)水封,水封止水靠整個(gè)水封側(cè)面止水,閘門(mén)運(yùn)行過(guò)程中水封與止水埋件接觸面大,運(yùn)行阻力大,水封磨損加劇,水封壓縮的量較其他型號(hào)小。根據(jù)該弧形閘門(mén)運(yùn)行頻率高的特點(diǎn)建議選用L1型[5-6](外R內(nèi)直角)水封,其接觸面小,運(yùn)行摩擦阻力小,磨損減緩。

4.2.3 弧門(mén)設(shè)備處理

現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)弧門(mén)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生往一邊偏的現(xiàn)象,建議優(yōu)化啟閉機(jī)的糾偏程序,減少閘門(mén)往一邊運(yùn)行的現(xiàn)象。調(diào)整閘門(mén)測(cè)量的位置,使閘門(mén)與門(mén)槽埋件緊密貼合。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文從表孔弧門(mén)的形體測(cè)量入手,得到閘門(mén)的實(shí)際形體尺寸,通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)分析表孔弧門(mén)的漏水原因并提出解決表孔弧門(mén)漏水的處理方案,為類(lèi)似表孔弧門(mén)水封漏水處理提供參考。