新疆玛纳斯河肯斯瓦特水利枢纽工程泄洪洞深孔弧形工作闸门止水设计.docx

广西水利水电GXWATERRISOURCESHYDROPOWERENGINEERING2012(2)

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·规划设计·

新疆玛纳斯河肯斯瓦特水利枢纽工程

泄洪洞深孔弧形工作闸门止水设计

陈红艳

(新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院，新疆石河子832000)

[摘要]结合新疆肯斯瓦特水利枢纽高水头深孔泄洪洞弧形工作闸门的特点，介绍该闸门止水设计及材料选择。闸门侧、底止水按常规设计，顶止水通过方案比选，最终推荐门叶P型水封+门楣转铰式水封方案，止水材料选用橡塑复合水封。

[关键词]闸门；止水；设计；材料

[中图分类号]TV663.2[文献标识码]B[文章编号]1003-1510(2012)02-0056-02

1工程概况

肯斯瓦特水利枢纽工程位于新疆玛纳斯河中游，枢纽东距乌鲁木齐市约192km,距石河子市70km;设计总库容1.91亿m3,为大(2)型水利综合枢纽工程，其主要任务为防洪、灌溉、发电。水利枢纽由拦河坝、右岸溢洪道、右岸泄洪洞、发电引水系统及电站厂房等组成。

2泄洪洞弧形工作闸门主要特性

依据水工建筑物布置及工程运行要求，泄洪洞进口设置平板事故闸门及弧形工作闸门。弧形工作闸门孔口尺寸4m×4.1m,设计水头72.98m,总水压力17583.1kN。采用直支臂圆柱铰弧形钢闸门，弧面半径8m,支铰高度6m。闸门水封采用橡塑复合水封，为防止闸门局部开启时门顶射流，门顶采用转铰式水封装置。

3水封型式的选择

3.1闸门运行条件分析

根据工程施工组织安排，泄洪洞承担施工期导流作用，此时闸门需局部开启。另外水库运行期，泄洪洞工作闸门仅在汛期泄洪时完全开启，其余时段均处于挡水状态。由于闸门承受水头较高，一旦水封漏水，将会引起闸门震动、闸门及埋件空蚀、气

蚀等现象，影响泄洪洞结构安全。因此，闸门止水设计至关重要。

3.2止水型式的选择

新疆肯斯瓦特水利枢纽深孔泄洪洞弧形工作闸门侧、底止水按常规设计，侧止水结构型式见图1。顶水封拟采用两道P型水封与门叶P型水封加门楣转铰式水封两种方案进行比选。

图1侧止水结构型式

3.2.1两道P型水封方案(方案一)

方案一是在弧门门叶及门楣埋件上各设一道P型水封，水封预压缩量为3mm,结构型式见图2。

图2方案一

[收稿日期]2012-03-12

[作者简介]陈红艳(1979-),女，甘肃静宁人，新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院工程师，学士，从事水利水电建筑工程及金属结构设计工作。

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该方案结构型式简单，维修方便，但对弧门面板加工精度及门楣安装精度要求相对较高。例如：新疆玛纳斯河红山嘴一级水电站渠首的弧形工作门，门顶水封采用两道P型水封，在安装门楣埋件时，施工单位发现水封压缩量很难达到设计值，施工较困难。

3.2.2门叶P型水封+门楣转铰式水封方案(方案二)

方案二顶止水由安装在门叶上固定式P型水封与安装在门楣上可以绕铰转动的转铰水封组成。固定式水封依靠闸门自重压在门楣上，压缩量为5mm。转铰式水封借助于弹簧压片及上游水压力使止水压紧在面板上，达到封水的效果，具体结构型式见图3。该方案具有以下优点：①对面板平整度要求不高，制造加工简单；②有效解决了门顶射水，而且能够适应闸门的径向变形对水封止水效果的影响；③结构型式简单，门顶漏水量小。

图3方案二

该方案顶止水结构被运用于新疆察汗乌苏水电站工程泄洪洞弧形工作门上，经实践证明具有较好的止水效果。

3.2.3推荐方案

通过比较可以看出，方案二施工简单，适应变形能力强，方案一安装较困难。因此，推荐方案二：门叶P型水封+门楣转铰式水封方案。

4水封材质的选择

由于玛河水含推移质较多，要求水封具有良好的耐磨及抗拉伸能力。另外，冲砂闸弧门承受水头较高，闸门启闭所需力较大，需采用摩擦系数较小的止水材料。

橡塑复合水封其机械性能及耐磨性较常规水封有很大提高，另外其表面增加聚四氟乙烯涂层，

摩擦系数约是常规水封的0.1-0.3倍，橡皮摩阻力减小为原来的0.1-0.3倍，使启闭机容量大大降低。因此，本闸门止水材料选用橡塑复合水封。

5顶止水与侧止水连接设计

由于该闸门顶、侧止水不在同一平面，其连接角隅处易发生射水，为减少射水，将此处顶止水下面增加一厚的橡皮垫板，橡皮垫板紧贴面板及顶止水，并与顶止水粘结，其长度略超出孔口宽度5-10mm。顶止水及与连接处顶止水结构型式分别见图4、5。

图4顶水封

图5边角处顶水