东武仕水库整体深水封堵设计探析

□李海民

东武仕水库整体深水封堵设计探析

□李海民

邯郸市东武仕水库位于磁县县城西北约7km的滏阳河上，1958年1月动工兴建，1959年基本建成，开始蓄水；1970～1974年4月扩建为大型水库，总库容为1.52亿m3；1993年12月～1999年8月进行了除险加固达到现状规模；东武仕水库是一座以防洪、供水为主，兼顾发电、旅游、养殖等综合利用的大（2）型水利枢纽工程，是邯郸市工业、农业、发电等最重要的水源地之一。

1.水库运行存在的问题及实施水下封堵的必要性

由于水库建成已久，水库泄洪洞、输水洞等主要建筑物都存在影响工程自身安全的缺陷和管理设施老化等问题，尤其泄洪洞担负着汛期泄洪唯一出口任务。为水库的防洪安全，水库下游人民生活、生命财产安全，2010年8月水利部核查批准东武仕水库需再次除险加固。本次除险加固主要包括：泄洪洞进口检修闸门改为事故闸门，更换台车启闭机和门机轨道，弧形工作闸门更换止水、压板、防腐等。

泄洪洞除险加固施工期间水库不能放空，需在泄洪洞检修闸门上游采取水下临时封堵措施，以保证施工的干场作业及时顺利实施。在考察研究、方案比较基础上，提出了在泄洪洞进口利用两个闸门中墩实施双悬臂组合式钢叠梁整体深水封堵设计方案。

2.水下封堵设计的基本思路

东武仕水库泄洪洞共3孔，孔口尺寸4.0m×4.0m（宽×高），中墩厚1.8m，设有2个中墩2个边墩，泄洪洞进口上游两侧混凝土导墙连接左右边墩，闸墩中墩为75.72°倾斜结构，中墩上侧门楣为圆弧形曲面。

根据上述情况，拟采用组合钢叠梁闸门进行3孔整体封堵，因检修闸门上游闸墩和导墙无门槽，封堵位置设计在泄洪洞进口处，组合钢叠梁闸门依次堆放于闸墩上游，利用2个闸墩中墩做钢叠梁闸门支承点，左右侧为5.7m的悬臂结构，每根钢叠梁长度为泄洪洞进口宽度即15.6m。

3.水下封堵设计

3.1 设计参数

本次设计为潜孔平面钢叠梁闸门；进口闸底板高程为84.5m；设计水位为104m，设计水头为19.5m；孔口数量为3孔，闸门数量为1扇。

3.2 钢叠梁结构设计

选择平面钢叠梁型式，门叶结构材料Q235，宽度15.6m，高度9.6m。考虑到倾斜长度及单节起重重量，每节梁高度为1.6m，分6节。每节钢叠梁设置了3根主梁，19根纵梁；其面板厚16mm，主梁长度15.3m。采用支撑水封支撑在中墩，边梁采用悬臂框架结构。，材的抗弯容许应力，按规范选取。根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）及总水压力可估算面板厚度，面板厚度为δ=12mm。对底节钢叠梁受力最大的区格进行验算，面板不利点的折算应力符合规范要求。

3.3 水封设计

水封设计是关键部位，钢叠梁所承受的水压力通过支撑水封传递到中墩混凝土上。中墩混凝土表面凹凸不平，支撑水封接触面为倾斜圆弧面，接触面相对较小，为使压应力均衡分配，确保支撑水封在大的变形下不会断裂破坏，需对水封进行专门非标准设计。设计制造了外“PL”型顶、侧异形水封。采用了复合材料异型水封，夹高强尼龙帆布（2层），材质外层为SD007内层为SD005，水封表面涂抹了带自润滑功能的四氟材料。加大了支撑面和封水面，达到封水严密的目的。

3.4 平压装置设计

组合式钢叠梁闸门为静水启闭，在第3节钢叠梁闸门设1个充水平压阀装置，通过四通连接出水管，3个出水管口对应布置在泄洪洞3孔同一水平位置。平压蝶阀，公称通径DN150，安装于钢叠梁上游侧，接1.5m长的弯管，端部设滤网，以保证潜水员平压操作时不被吸附。

3.5 加压平压设计

钢叠梁闸门在加压及平压时，以下游孔口水位控制为主，在检修闸门启闭机孔口处设置观测点，进行水位观测，控制3孔内的水位高差，中孔水位始终低于边孔水位不大于1～2m，两边孔水位差不大于0.5m，直到水下封堵叠梁门后洞内水放空或充满为止。

4.存在的问题及处理措施

4.1 设计水位的确定

本次东武仕水库除险加固水工设计水位为104m，主要考虑坝后排水暗管施工。根据水库防汛要求，要求汛限水位在104m以下，为保证水库泄洪安全，泄洪洞汛期不能施工；主汛期过后开始蓄水，根据历年的统计到每年的11月，蓄水到107m，第二年1月到108m。因此设计水位确定为108m，校核水位109m，可满足施工要求。

4.2 风险评估与措施设计

本次水下封堵设计，水下条件复杂，闸墩前没有门槽，钢叠梁自由堆积放置；悬臂结构受力；施工平压时，若两边孔水位相差较大，将造成两侧水压力相差悬殊，有可能造成某节钢叠梁门旋转打开，将带来极大安全事故。如何规避平压带来的风险，非常重要。经反复斟酌调研，在每节钢叠梁上游两侧焊接拉板孔，分别用钢丝绳拉紧到进水塔侧墙固定，可满足要求。□

2014-08-18

李海民，男，汉族，河北省水利工程局，高级工程师。