SHANXI WATER RESOURCES
李凯凯
（山西张峰水库建设管理局，山西晋城048215）
［摘要］张峰水库位于沁河干流上，是一座以城市生活和工业供水为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大（二）型水库枢纽工程，主要建筑物有大坝、泄洪洞、溢洪道等。大坝设计洪水为100年一遇，2000年一遇洪水校核。大坝泄洪洞弧形工作闸门泄洪运行过程中，出现小流量泄洪振动、无法补气和闸门上浮等问题。为确保泄洪运行安全，对工作闸门运行问题进行了分析和及时维修处理，保证了闸门的正常运行。
［关键词］张峰水库；泄洪振动；无法补气；闸门上浮
［中图分类号］TV697.3+2［文献标识码］C［文章编号］1004-7042（2019）01-0038-03
1工程概况
张峰水库泄洪洞平面上呈直线布置，由压力洞段、闸室段、挑流段等组成。可满足下游河道20年一遇安全泄洪流量800m3/s，最大泄洪流量1159m3/s。闸室段长27.7m，宽11.6m，底板高程703.0m，液压站工作平台高程722.5m，闸室竖井地面高程771.3m。泄洪闸设平板事故检修闸门和弧形工作门各一扇，事故检修门孔口尺寸（宽×高）6.5m×7.5m，弧形工作门孔口尺寸（宽×高）6.5m×6.5m。
弧形工作闸门为直支臂圆柱铰弧形钢闸门，采用“P”型橡皮封水，四边封水，门顶设置两道封水，第一道封水距底槛高度6.65m，第二道封水距门底槛高度7.2m。闸门总宽6.5m，高7.6m总重122.4t。闸门总水压力27765kN，启闭设备为QHSY液压启闭机，启门容量2500kN，闭门容量400kN。
2主要问题及原因分析
2.1通气问题
工作闸门检修完毕后，检修闸门抬升过程中检修闸与工作闸间充水时，工作闸门顶止水出现气流响声和射水现象；主要原因是未设置通气孔，两闸门之间充水时，产生高压气体将橡胶止水冲开，导致工作闸门顶止水出现气流响声和射水现象，造成橡胶止水过早损坏。工作闸门后设置有通气孔，但是与启闭机室未分开布置，泄洪时补气易产生较大气流，工作人员进入启闭机室检查时，易产生安全问题，造成人员伤亡。液压站阀组件锈蚀严重，液压站空气湿度几乎达到饱和状态，导致阀组锈蚀，电气元件损坏，系统维护检修困难。2.2小流量开启时震动问题 2007年泄洪洞工作闸门调试完成，至2017年汛期泄洪运行3次，最大泄流320m3/s，闸门开启高度2.0m，泄洪过程中发生2次开度仪损坏，1次开度连接装置断裂；通过运行发现，工作闸门开启至700~1300mm运行时振动较大，开度仪易损坏。
通过泄洪运行检查，发现工作闸门上部固定的止水橡胶，在闸门开启时脱离止水座，此时完全依赖下部门楣处止水橡皮止水；因充水时高压气体冲击下部止水橡皮，使得橡胶止水过早损坏，部分止水控制精度超过4mm（见闸门安装质量检查表1）已经失效，高压水流冲出损坏段从门顶射出，此时门顶与门底同时过流，加剧闸门振动。
2.3闸门底止水回弹及闸门上浮问题及原因分析
工作闸门关闭后，开度显示会有少许回弹，分析底止水没有预压缩，底部出现射水现象，会对闸底板产生破坏；泄洪运行过程中闸门开至1400mm至1720mm时，开度仪数据跳动，闸门出现上浮现象。
分析原因主要是：油缸存在内漏问题，当油泵停止工作时，使得液压缸压力下降，止水橡皮产生回弹，当底止水橡皮没有预压缩时，接触面产生射水问题；闸门上浮与闸门振动有关，当闸门处于震动状态时，侧封水橡胶与门槽埋件之间为动摩擦，其摩擦系数远小于静摩擦系数，因此，止水橡胶能提供的摩擦阻力距不足以抵消闸门上托力，最终闸门出现上浮现象。3处理措施
3.1增设通气孔
为将闸门后侧通气孔与启闭机室分离，保障泄洪
山西水利
期间运行管理人员安全和方便系统维护检修，对原液压站设备进行拆除，将722.5m 液压站移至地面771.3m 高程，重新购置安装一套液压站，
管路向下延伸接入液压油缸。
检修闸门与工作闸门中间的
“排气孔”安装在原门楣止水座后部的底板上，钻孔布置3根内径100mm 排气管，排气管顶高程至765m ，管材采用无缝不锈钢管，固定在胸墙下游侧。
弧形工作闸门后侧“补气”问题，将原地面补气孔
封堵，利用旧液压站拆除位置开孔，开孔面积约8m 2，采用有机玻璃钢与启闭机室进行分离，封堵至
754m 高程形成塔筒，上侧使用有机玻璃钢通风管道接至原设计通气孔765.0m 高程。
通气孔计算采用《水利水电工作钢闸门设计规
范》面积计算公式：A a ≥Q a /［V a ］
Q a =0.09V w A 式中：A a ———通气孔的断面面积，m 2；
Q a ———通气孔的充分通气量，m 3/s ；
［V a ］———通气孔的允许风速，m/s ，采用40m/s ，对
小型闸门可采用50m/s ；V w ———闸门孔口的水流速度，m/s ；A ———闸门后管道面积，m 2。
3.2
小流量开启震动问题
由于闸门与埋件安装精度不能满足设计要求，使
闸门产生振动，导致止水橡胶损坏，
高压水流从门顶射出，门顶与门底同时过流，加剧了闸门振动。首先对闸门原安装精度和止水安装位置进行了现场测量，见表1、2，根据现场测量数据绘制了止水结构图，
按照实测数据计算偏差值，现场采用钢板调平、橡胶调整厚度、面板修磨等方式进行处理，
止水橡皮安装严格按照《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》确保橡胶止水安装质量；并将工作闸门胸墙橡胶和闸门顶封水“P ”型封水橡胶的橡胶材料改造为聚四氟乙烯复
合“Ω”型60水封，压板为翘头形状；并将其它侧止水橡胶一并更换。
门楣一道止水改造方案：①面板止水位置平面度最高点12mm ，最低点15mm ，面板局部向上游3mm ，
为有效止水，
在门楣Ω60橡胶与δ18橡皮垫板间增设橡皮调整垫，厚度0~3mm ；②门楣止水位置平面度最高点12mm ，最低点15mm ，门楣止水凸向下游侧3mm ，面板止水与门楣止水间增设调整垫0~6mm ，总调整垫厚度0~9mm 。调整垫调平调直，
调整垫与原止水板焊接，焊接后贴焊一层10mm ×250mm ×6492mm 钢止水
座板，止水座板四周为10~18mm 角焊缝，止水座板与调整垫板采用塞焊法施焊，焊后对止水座进行修磨，使其光滑，焊接后止水座板平面度应小于1.0mm ，门楣止水座至面板外缘面76±1，平行度小于1.0mm 。
门楣二道止水改造方案：①面板止水位置平面度最高点9.5mm ，最低点15mm ，面板局部凸向上游
5.5mm ，为有效止水，将面板局部凸向上游处修磨，修磨后面板止水位置平面度小于2.0mm ；②门楣止水位
项次允许偏差项目设计值
允许偏差实测值
123456
7
8910
u盘外壳1
底槛工作面平面度
1.0mm/m
1
1
0.5 2.52
底槛工作面直线度 2.0mm
81
8081
81
81
818079.579
3
面板右端至侧止水座间距
56
±2.0mm 51
49.553
53
51
50515254
53
4
面板左端至侧止水座间距
56±2.0mm
60
59
60
60
61.5
63
61
59
57
59
5
面板外形宽
6380
±2.0mm 63826377637963796378637563766
侧止水座间距
6492
±2.0mm 64926491649164927
面板一道止水位置平面度
2.0mm
151412.51415.515
12.513
1314.58
面板二道止水位置平面度
2.0mm
1512
13.513.51210.5101311.514
9
门楣一道止水位置平面度
1.0mm/m 1
00.5
1
2
0.51
0.50
0.510
门楣二道止水位置平面度
0.5mm/m 0
0.50.50.50.5
0.5
0.5011
门楣一道止水位置直线度
1.0mm
15
1412.513
14.51212.5131414.512
门楣二道止水位置直线度
1.0mm
15
16
17
17.519
18
18
17.51715.513
门楣一道止水位置至面板间距
76
±1.0mm
88.587.586.58990.588.591.590.5
92.5
9314
门楣二道止水位置至面板间距
79
±1.0mm
98
100
99.5
989899
10499
98.5
98
表1
闸门安装质量检查表
技术与应用·2019年第1期
置平面度最高点19mm ，最低点15mm ，门楣止水凸向上游侧4mm ，为有效止水，门楣止水位置凹陷处补焊调整垫板，厚度0~4mm ，调整板与原止水座焊接后，贴焊一条8mm ×200mm ×6492mm 不
绣钢止水座，止水座为8~11mm 角焊缝，止水座与调整板间采用塞焊法施焊，焊后对止水座进行修磨，使其光滑，焊接后止水座板平面度应小于1.0mm ，门楣止水座至面板外缘面
81±1，平行度小于1.0mm 。3.3
闸门底止水回弹及闸门上浮问题处理方案
彩灯控制电路闸门底止水之所以产生回弹，
主要因为液压启闭机存在内漏问题，并且小量的内漏亦是启闭机设计规范所允许的，也是很难避免的。为较好的解决闸门上
浮方案，现场采用配重及保压两种方案并行的措施。弧形闸门启闭力计算采用《水利水电工程钢闸门设计规范》启门力计算公式：
Fw =1R 1
［n T （T z dr 0+T zs r 1
）+P 1r 3-n G Gr 2］式中：F w ———闭门力，t ；
R 1———配重力臂，11m ；
n T ———摩擦阻力安全系数，1.2；T zd ———铰轴摩阻力（摩擦系数f 为0.15，闸门总水
压力P 为2808.14t ），T zd =f ×P =421.22t ；
r 0———铰轴摩阻力臂（支铰轴轴径540mm ），0.27m ；
T zs ———止水摩阻力，T zs =T 侧zs +T 顶zs =49.0475t ；
r 1———止水摩阻力臂，13m ；P t ———上托力，P t =（0.06+0.029）×1.05×49×6.5=29.76t ；
r 3———上托力力臂，13m ；
n G ———闸门自重修正系数，0.95；
G ———闸门自重，90t ；
r 2———闸门自重力臂，9.3m 。
计算配重应不小于45t ，新建液压站设有保压系统，因此配重设为40t ，配重全部使用钢制配重，以便于固定在闸门上。
启门力F Q 计算公式：
F Q =1R 2
［n T （T zd r 0+T zs r 1码装拉链
）+n G Gr 2+G j r 1+P r r 2］式中：F Q ———启门力，t ；
R 2———启门力臂，12m ；
n T ———摩擦阻力安全系数，1.2；T zd ———铰轴摩阻力，421.22t
r 0———铰轴摩阻力臂，0.27m
T zs ———止水摩阻力，49.0475t ；r 1———止水摩阻力臂，13m ；P t ———上托力，29.76t ；r 3———上托力力臂，13m ；
n 'G ———闸门自重修正系数，1.05；
G ———闸门自重，90t ；r 2———闸门自重力臂，9.3m ；G j ———闸门配重，40t ；
R 1———配重力臂，11m ；
P x ———下吸力，0t 。
闸门无法依靠自重闭门，增加配重40t 后，启门力
1850kN ，小于闸门启闭机额定启门力2500kN ，启闭机满足要求。
首先在闸门下游两根主横梁上方增设配重块，并
用支架固定，配重40t ，其次，在新设液压系统内设置保压装置。弧形工作闸门门厚1.2m ，单纯配重会使得
闸门主横梁双腹板上下受力不均，
降低闸门主梁的强度及稳定性；单纯使用保压装置，会使得保压系统压力过高，从而提高运行维护成本。本次采用配重加保
压方式。4
结语
为提升水库防洪科学化、灵活性
项次闸门开启高度/mm 实测值
1
抗石击涂料2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1全闭时10110099
10010198
103
105104
106
108
109
2
600
101
100
102
101
101
101105
106
104
105
108
1113160010310210110010199
碳浆
1031051061091101124260097.5
10098100100
102102106105110111112536009595969797981001021041071081106460095959496969697101100106105
106
756009291
92090.59095
94
9598
102
8
全开时93
94.5
95
96
9495100
107108表2
闸门门楣平面至面板外缘尺寸
（下转第42页）
调度，充分发挥兴利调度效益，实现泄洪洞在800m3/s（下游河道安全泄量）以下泄洪安全，解决泄洪洞工作闸门在小开度泄洪震动。通过增设通气孔、止水橡胶改造、增加配重保压装置和新建液压站的处理措施，极大地提高了闸门运行的稳定性和调度的可靠性，止水橡胶改造解决闸门门顶与门底同时过流问题，是消除震动和不安全因素的关键，在闸门后期运行过程中应加强检查，发现问题应及时
进行处理，保证闸门运行安全，确保水库防洪调度安全。
［作者简介］李凯凯（1985-），男，2010年毕业于太原理工大学水利水电工程专业，工程师。
［收稿日期］2018-11-20；［修回日期］2018-12-26
相关变化规律，及时调整和完善设计方案。
一是做到勤观测，定期分析现场的工程地质及地下水的变化情况，根据变化规律及时制定和调整施工工艺。 二是不良地质段实行短开挖，在岩层状况差的开挖段，应适当减小开挖进尺，衬砌支护应紧随作业面快速施工，在作业技术手段上采用多爆点，弱爆破方法，以便得到规整断面，保证初期支护质量。
三是进行强支护，强支护是指在施工中使用小导管注浆、长管棚及格栅拱等方法，对洞身及周边进行强支护。强支护是预防塌方的主要措施，而及时支护又是避免塌方的重要方法。 2.2塌方处理措施
地下隧洞工程产生塌方的原因是非常复杂的，通常都是由多种因素混合而成，因此解决的方式各有不
同，需要视情况而定。通过总结施工研究经验，得到通用规律，减小施工损失，常用的几种塌方处理方法见表1。
处理方法适用条件主要施工程序
喷锚法小塌方或墙塌方、处理塌方时综合治理中用搭建作业平台；清理岩面；安装锚杆；挂钢筋网；喷混凝土；安装锚索
挑梁法掌子面前沿顶拱小塌方且当边墙和掌子面店铺无法到底
梁支点位置时的塌方
在支撑或顶梁直底掌子面处加一排挑梁；设木垛，填塌方；出渣
钢管棚架法大、中型地下工程大塌方及冒顶事故水平钻孔；埋设钢管；在钻孔内和钢管内灌浆；塌方段分段开挖出渣；塌方段分段衬砌
插筋排架法塌方堵塞全部工作面、塌穴情况不明的大塌方，也是实现护
顶法，混凝土纵梁法和环形异洞法等处理方法的重要施工
程度之一
架设钢
支撑；在顶拱设计开挖线以外钻孔；安装钢筋支架形成掌子面
超前支护；出渣；喷混凝土
对顶支撑法塌穴面前沿顶拱发生小塌方以后，边墙和掌子面均无法
到梁支点位置时的塌方
加固塌方两端；安装钢顶撑；塌穴喷锚；出渣；分段衬砌；塌穴回填及加
固
护顶法塌方堵塞高度超过掌子面顶部的顶拱塌方由地表钻孔或开挖旁通洞进入塌穴上部空腔；平塌穴下部塌渣；灌注水泥砂浆护拱或浇筑混凝土护拱；出渣并作临时支护；护顶（或衬砌）；回填护顶以上塌穴
导洞灌浆法埋置深度较大的地下工程塌方导洞开挖；在导洞内钻孔灌注；分段扩大；分段衬砌
环形导洞法大型地下工程的大塌方或冒顶事故
挖导洞并回填混凝土，作边墙顶拱环形支护结构；中央核心塌体出
渣；抑拱衬砌
表1塌方处理的常用方法
3结语
隧洞施工是一项复杂的且易受外部环境影响的施工过程，合理选择施工工艺对施工过程的质量和安全起着非常重要的作用。
［参考文献］
衣架制作［1］李小滨.浅谈隧洞混凝土衬砌施工技术及质量控制［J］.农业科技与信息，2018（22）：115-116.
［2］尚琰.水库引水隧洞开挖与支护施工方法［J］.珠江水运，2018（22）：67-68.
［3］白永年.中国堤坝防渗加固新技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.
［4］张潜.塑性混凝土防渗墙施工技术在水利工程中的应用［J］.
中国标准化，2017（16）：204-205.
［作者简介］肖俊聪（1988-），男，2011年毕业于广东工业大学土木工程专业，工程师。
［收稿日期］2018-11-08；［修回日期］2018-12-17
（上接第40页）
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