德泽坝后水电站金属结构设计

　　摘要：本文介绍了德泽坝后水电站工程导流隧洞、泄洪隧洞、发电放空隧洞、溢洪道及坝后电站闸门与启闭机设计及布置。

　　1.工程概况

　　牛栏江德泽坝后水电站工程是牛栏江—滇池补水的配套工程，引用水库汛期弃水和生态流量发电的坝后式电站，电站装机容量20MW，电站距沾益公路里程72km、距曲靖市84km、距昆明市173km。

　　电站主体建筑物由多年调节水库、有压引水隧洞、压力钢管道和厂区枢纽组成；电站引水压力钢管从水库放空洞引取，接至水轮发电机组。

　　2.金属结构设计概述

　　导流隧洞与泄洪隧洞共用出口段、进口段部分，导流隧洞底槛高1669.489m，比泄洪隧洞底槛低55.514m。在导流段进口设封堵闸门1套，进口段为龙抬头结构，龙抬头段底槛高程1725m。

　　在泄洪隧洞进口段(龙抬头段)设事故检修闸门1套、工作闸门各1套

　　发电放空隧洞是一多功能隧洞，主要功能是水库的放空及发电。根据发电放空隧洞的功能及各种要求，在隧洞进口设置了一取水塔，在取水塔的底部进口设挡水闸门1套，满足水库放空需要；在取水塔上死水位以下6m处设置发电取水孔，取水孔上设拦污栅1套及事故快速闸门1套，满足发电用水的要求；在发电放空隧洞出口设置放空锥形阀1套，满足水库泄放的功能；在生态旁通岔管末端安装锥形阀1套，满足排放生态流量的要求。

　　溢洪道弧形闸门堰顶高程为1781.0m，由于库水位低于堰顶高程时间大于2个月，因此不设检修闸门，只设一套弧形闸门即可。

　　坝后电站共两台混流式机组，有两条尾水通道，设两孔检修闸门，共用一套移动式电动葫芦启闭操作。

　　2.1导流隧洞金属结构及启闭设备

　　导流洞封堵闸门设置在隧洞进口的龙抬头段的竖井内，闸门为焊接钢结构，主梁为实腹式焊接组合梁，门叶分4节制造和运输，在工地焊接成整体。采用下游止水，顶、侧水封采用“P”形水封，底水封采用板形水封。闸门主支承采用16套MGC材料的滑道支承，侧轮装置为悬臂式结构，侧轮直径φ250mm，反向支承为HQ滑块。闸门操作条件为低水头动水利用闸门自重下门，永久封闭孔口不再提门。导流封堵闸门的门槽型式采用I型结构，深宽比为2.14。闸门的用途为：施工期间导流，闸门锁定在高程▽1685.486的检修平台上，当需要封堵导流隧洞时低水位动水关闭闸门封堵孔口。闸门主材为Q235，埋件主材Q235，主轨材料为Q235。

　　闸门采用QPG1600kN固定式卷扬机，扬程为17m，布置在▽1700.686m的平台上，其吊头通过动滑轮与闸门连接。启闭机上设有机械和电气等保护和控制装置，采用现地控制。

　　2.2泄洪隧洞金属结构及启闭设备

　　2.2.1事故检修闸门与启闭机设计及布置

　　泄洪隧洞事故检修闸门设置在隧洞进口的龙抬头段的竖井内。闸门为焊接平面定轮钢结构，门叶分上、下两节制造和运输，在工地焊接成整体。闸门为上游止水，顶、侧水封采用“P60”形水封，底水封采用板形水封。主梁为实腹式焊接组合梁。闸门采用滑动轴承的滚轮支承，每侧布置4个，轮子直径1000mm，主轮跨度6200mm，主轮材料为ZG340-640，轴套采用NGC钢背复合型轴套。侧轮装置为悬臂式结构，侧轮直径φ200mm，反向支承为HQ滑块。闸门上设有充水阀，充水阀型式为闸阀，直径DN200，通过改造后的拉杆与吊头连接。充水阀行程为200mm，为确保充水阀关闭，专门设置了充水阀加重块。

　　事故检修闸门门槽为Ⅱ型门槽，槽深900mm，槽宽1800mm，宽深比2.0，下游侧带错距比。门槽埋件设主轨、反轨、底槛、门楣等焊接结构件和铸钢件，主要焊接材料为Q235，铸钢主轨材料为ZG340-640；门槽埋件分为工作段及非工作段；工作段设至底槛以上12000mm，下游支承段采用铸钢主轨，上游反轨装置为Q235，非工作段上、下游都设较简单的护轨结构，材料为Q235。埋件采用二期砼埋设，二期砼标号C30。

　　事故检修闸门的操作条件为加重块加重后动水闭门，充水阀充水平压后静水启门。闸门的用途为：正常工况下，闸门锁定在高程▽1796.30的检修平台上，当后边的工作闸门及隧洞需要检修或者发生事故时，此闸门动水关闭。

　　由于此闸门自重及加重块较重，专门设计了锁定装置及轨道。锁定梁为“工”字形结构，两边的边梁上各带2个支承轮，可以使空载时移动便利；中间的横梁为箱型结构，负责锁定闸门。在支承轮架的顶部设有弹性橡胶垫，当闸门处于锁定状态时，橡胶垫压缩，闸门自重及加重块重量通过位于边梁上的支承块传至轨道及混凝土中，减少对轮子的压力。锁定梁的两端设有手柄，离地面高度大约1m，方便人工操作。

　　闸门采用QPG2500kN固定式卷扬机，扬程为70.0m，布置在▽1808.30m的平台上，其吊头通过动滑轮与事故闸门连接。电气控制采用“一控一机”的布置，固定卷扬式启闭机由起升机构、机架、电气控制装置等部件组成。起升机构均设置有高度指示装置、主令控制装置和荷重测控装置，可保证启闭机安全运行。启闭机为现地操作。为满足减少启动电流冲击及精确控制充水阀提升行程的要求，卷扬机采用了变频降压启动方式。

　　2.2.2弧形工作闸门与启闭机设计

　　泄洪隧洞工作闸门为弧形工作闸门，闸门为双主横梁、直支臂焊接钢结构闸门。主横梁为箱型断面，支臂为箱型断面，弧门半径为10000mm。弧门支铰为圆柱铰（自润滑轴套），支铰高6500mm，支承距3200mm。在弧门两侧的边梁上各布置有侧导向轮。弧门的侧止水为 “P60”水封，底止水为板形水封。门槽底槛埋件和侧轨埋件均为钢结构件，侧轨上设有不锈钢水封座板。为保证止水可靠，顶止水为双道止水设计分别位于门叶和门楣上。当闸门全部关闭时，靠门叶上的顶止水与门楣的座板压紧止水；当闸门开启时，门楣上的转动止水紧贴面板，防止水流射出。闸门主材Q345，埋件主材Q235。

　　每扇闸门采用一套QHSY1600kN/320 kN的液压启闭机，行程为7.62m，液压启闭机油缸的转动吊点布置在操作平台的机架上，下吊点与闸门的吊头铰接。液压泵站布置在泵房里，每套泵站设有两台互为备用的油泵电动机组。液压启闭机设置有液压和电气等多套保护和控制装置。启闭机操作采用现地控制和远方监控方式。

　　2.3坝后电站金属结构及启闭设备

　　二台机组尾水管出口处设置2孔尾水孔，每孔设1扇尾水检修闸门，闸门为潜孔式平面滑动钢闸门，门叶采用钢板焊接的实腹式主梁结构，主梁为工字梁断面，闸门主要板材材料为Q235。滑道选用高分子复合材料，摩擦系数低，强度高, 单侧滑块长400mm，支承距4070mm，计算最大线荷载5.67MPa；侧轮采用简支式支承，侧轮直径φ150mm。闸门采用下游止水，顶、侧水封为“P60”形橡塑水封，底水封为板形橡胶水封。门槽为I型门槽，门槽深450mm，宽800mm，门槽宽深比1.78。门槽埋件采用主轨、反轨、底槛、门楣等焊接钢结构。门槽埋件主要材料为Q235，采用二期砼埋设，二期砼标号C25。

　　闸门主要用途为机组检修时下闸挡水。操作条件为静水启闭，闸门采用2×100kN移动式电动葫芦启闭机，扬程为12m,布置在▽1670.30m的平台上,通过拉杆与闸门吊耳连接操作。

　　3.结语

　　牛栏江德泽坝后水电站2013年投入运行，所有金属结构设备已正常运行3年，闸门水封良好，启闭灵活可靠，能满足正常运行要求。

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