2 闸门止水研究

2号泄洪洞弧形工作闸门属于规模较大的深孔弧门,根据国内设计经验,当设计水头在60.00m以下时,采用常规的止水方式,但是当水头达到70.00m以上时,常规的止水方式将难以满足闸门密封要求。高水头深孔弧形闸门的选型难点主要集中在闸门止水方式上,可以说止水形式决定了闸门布置形式,按照目前已建成的工程实例来看,深孔弧形闸门止水大概有3种类型,即偏心铰压紧式止水、充压伸缩式止水、转铰式止水。

(1)偏心铰式弧形闸门采用突扩式门槽,闸门止水预埋在门槽内,闸门关闭时,利用偏心铰机构推动闸门向上游方向移动,使面板压紧止水,闸门开启时,利用偏心铰机构推动闸门向下游方向移动一段距离,使闸门面板与止水脱离,以减小启闭力,为防止闸门在启闭过程中产生射水,胸墙上方设置一道防射水转铰止水,在闸门启闭过程中防射水橡皮始终贴紧面板,以保证高压水流不会形成缝隙流。

(2)充压伸缩式弧形闸门同样采用突扩式门槽,止水亦布置在门槽内,工作过程是利用流体向橡皮止水空腔内充压、泄压,使止水自身产生伸缩,进而止水与闸门面板之间压紧或者脱离,同样,为了防止缝隙流射水,顶部增设一道转铰式止水。

上述两类止水均采用突扩式门槽,止水布置于门槽周边,均能适应百米以上水头,优点是止水效果可靠,通过人为作用控制顶止水与闸门面板的接触,减小止水摩阻力,延长了止水使用寿命,目前在国内已经积累了不少的科研成果和经验。但是此类止水也存在着造价高、操作复杂、检修困难的缺点,同时突扩式门槽侧墙的水舌冲击区流态复杂,存在不稳定的压力分布区。

(3)转铰式止水是在闸门胸墙埋件上设置可以适应闸门径向变位的转动顶止水,闸门上布置一套常规止水,转铰式止水可以起到闸门启闭过程中防射水作用,该结构具有结构简单、操作方便的特点,多用于中高水头,而80.0m以上高水头闸门也不乏应用实例,如乌江渡放空洞闸门,三峡深孔、底孔闸门等。

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图1 转铰止水示意图

河口村水库2号洞工作闸门孔口尺寸水头均比三峡深孔弧门[孔口尺寸7.0m×9.0m(宽×高),操作水头85.0m]略小,而且三峡深孔弧门通过几年的工程实践检验,止水效果良好,综合上述各因素,最终确定河口村2号洞工作门止水形式为转铰式止水,见图1。顶止水采用P形橡皮,压缩4mm,防射水橡皮为U形橡皮,侧止水采用方头P形橡皮,压缩3mm,底止水为条形橡皮,压缩5mm,上述止水均为橡塑复合水封。考虑到弧门安装过程难免产生的误差,故防射水橡皮装配件同胸墙之间采用工地焊接,即待橡皮调整完毕后再同胸墙焊接件之间施焊,保证了止水橡皮的安装精度。