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翻蓋閘門封堵水電站導(dǎo)流洞的嘗試與效果

文檔作者：陳芝盧俊生孫建國文檔來源：中國水利水電第十一工程局有限公司安裝分局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月03日
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收稿日期：2015-02-09
作者簡介：陳芝（1965-），男，高級工程師，從事水電站機(jī)電安裝
技術(shù)工作。
翻蓋閘門封堵水電站導(dǎo)流洞的嘗試與效果
陳芝，盧俊生，孫建國
（中國水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南三門峽472000）
摘要：介紹了一種用于水電站導(dǎo)流洞封堵的翻蓋閘門，以及設(shè)計(jì)制作、安裝、啟閉方面采取的方法，分析了使用后
的優(yōu)缺點(diǎn)和限制條件，對水電站導(dǎo)流洞封堵的設(shè)備提出一種新的嘗試和探索。
關(guān)鍵詞：翻蓋閘門；壁掛式傾斜安裝；平臥式安裝；導(dǎo)流洞封堵
中圖分類號：TV66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-5387（2015）05-0052-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.05.017
1 概述
水電站需要建設(shè)在有一定流量和落差、且地質(zhì)
條件許可的江河峽谷地段。在大壩修建之前，在壩前
需要設(shè)置上游圍堰截流、挖掘?qū)Я鞫磳⒃拥浪?
引導(dǎo)至下游河床。大壩建設(shè)好后，再對導(dǎo)流洞進(jìn)行封
堵回填。用于導(dǎo)流洞封堵的閘門通稱為封堵閘門。
封堵閘門屬于水電站工程領(lǐng)域，水工金屬結(jié)構(gòu)、
閘門產(chǎn)品單元，現(xiàn)有技術(shù)采用平面閘門的結(jié)構(gòu)形式。
文章論述了一種翻蓋閘門，對水電站導(dǎo)流洞的封堵
提出新方法。
2 現(xiàn)有技術(shù)分析
水電站工程導(dǎo)流洞封堵施工中，平面閘門安裝
布置在導(dǎo)流洞進(jìn)口處。在截流之后，閘門一直處于開
啟狀態(tài)，江河水流通過導(dǎo)流洞泄流；工程末期需要蓄
水發(fā)電，封堵閘門落下關(guān)閉導(dǎo)流洞，水庫開始蓄水。
同時為保證水庫的安全運(yùn)行，導(dǎo)流洞要求及時進(jìn)行
回填堵死。完成封堵后，封堵閘門的使命就此結(jié)束。
會隨水位抬高淹沒在庫區(qū)水底，通過自然失效而消失。
平面閘門需要安裝在導(dǎo)流洞進(jìn)口的門槽內(nèi)，通
過導(dǎo)流洞進(jìn)水塔上啟閉機(jī)的牽引升降，從而實(shí)現(xiàn)閘
門的開啟與關(guān)閉。在關(guān)閉狀態(tài)時，閘門上的橡膠水封
在水壓力的作用下、與門槽止水板表面貼緊密閉，從
而實(shí)現(xiàn)封水作用。
顯而易見，平面閘門本身并不能單獨(dú)封水，還需
要配套制作安裝門槽等，這正是平面閘門作為封堵
閘門使用存在的缺點(diǎn)。如新疆維吾爾族自治區(qū)水利
水電勘測設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的吉勒布拉克水電站工
程導(dǎo)流洞進(jìn)口封堵閘門。其中門葉重量66 970 kg；
門槽重量39 910 kg。單就制作成本而言，門槽又增
加60 ％重量。
封堵閘門只是水電站工程施工中的臨時設(shè)施，
其突出的特點(diǎn)就是時效性、經(jīng)濟(jì)性。平面閘門作為封
堵閘門使用，需要配套設(shè)置門槽進(jìn)水塔等。這就大大
加大施工成本、延長了工程工期，帶來諸多不利。因
此設(shè)計(jì)一種制作簡單、安裝方便、操作便捷，并保證
其安全性，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的閘門作為水電站導(dǎo)流洞
封堵使用，成為研究目標(biāo)和內(nèi)容。
3 翻蓋閘門的結(jié)構(gòu)
翻蓋閘門主要由門葉、門座、鉸軸裝置、水封裝
置等部分組成，具體見圖1 所示。
門葉采用整體鋼結(jié)構(gòu)焊接：由面板、主梁、隔梁、
鉸耳板等零部件構(gòu)成，工作面進(jìn)行必要的機(jī)械加工。
通過鉸軸裝置與門座連接，可以實(shí)現(xiàn)門葉開啟閉合
時的轉(zhuǎn)動。
門座為中空方框型鋼結(jié)構(gòu)：由鋼板、槽鋼、工字
鋼等焊接而成，結(jié)合部位進(jìn)行必要的機(jī)械加工。鉸座
與門葉鉸耳板配合安裝鉸軸，四周分布的承壓塊用
于承載葉門水壓力、保證門葉水封與門座止水面的
有效壓縮和密閉，從而達(dá)到理想的封水效果。
第38 卷第5 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.38 No.5
2015 年05 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower 52 Station May.2015
4 翻蓋閘門的安裝
翻蓋閘門布置在導(dǎo)流洞進(jìn)水口，立面順?biāo)鞣?
向傾斜一定角度放置。門座焊接預(yù)埋插筋及澆筑二
期混凝土，和洞口基礎(chǔ)混凝土固定一體。翻蓋閘門門
葉安裝在門座之上，向?qū)Я鞫赐鈧?cè)開啟。根據(jù)鉸軸裝
置所處位置的不同，可以采用兩種安裝方式。
4.1 鉸軸裝置位于洞口上方，稱為壁掛式安裝
閘門的開啟方向?yàn)橄蛏戏e，落下時門葉扣在
門座上，因?yàn)閮A斜一定角度，在門葉重力及水壓力作
用下自動關(guān)閉。適合水流量穩(wěn)定、非汛期的短期施工。
4.2 鉸軸裝置位于洞口下方，稱為平臥式安裝
閘門平臥在洞口水平面支座上為敞開狀態(tài)，關(guān)
閉方向?yàn)橄蛏贤信e。適合水流量變化較大、跨越汛期
的長時段施工。門葉門座可分體安裝，避免門葉長期
浸泡水中。
5 翻蓋閘門的啟閉
小型翻蓋閘門可采用簡單的起重倒鏈啟閉。起
吊座設(shè)置在導(dǎo)流洞立面上方，通過起重倒鏈與翻蓋
閘門上的吊耳相連，人工或者電動操作實(shí)現(xiàn)啟閉。
大型翻蓋閘門采用卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組、鋼絲繩等啟
閉（見圖2 所示）。卷揚(yáng)機(jī)布置在導(dǎo)流洞上方，隨坡勢
構(gòu)筑的平臺之上?？梢圆捎脩冶哿夯蜓貕Ρ诨喗M
導(dǎo)向，鋼絲繩牽引翻蓋閘門門葉繞鉸軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)開
啟和關(guān)閉。
6 實(shí)施效果檢查
翻蓋閘門的制作安裝依據(jù)GB/T14173－2008
版《水利水電工程鋼閘門制作安裝及驗(yàn)收規(guī)范》，門
葉的控制標(biāo)準(zhǔn)參照平面閘門標(biāo)準(zhǔn)，門座的控制標(biāo)準(zhǔn)
參照埋件標(biāo)準(zhǔn)。鉸軸安裝孔要求同軸且與門座止水
板、門葉水封座板平行。單項(xiàng)檢查合格后，廠內(nèi)進(jìn)行
整體預(yù)組裝檢驗(yàn)。
具備吊裝條件時，門座可進(jìn)行整體安裝。因?yàn)轫?
水流方向傾斜一個角度，使安裝過程中的固定和支
撐調(diào)整更為便捷。無水狀態(tài)透光檢查合格后，即可將
翻蓋閘門懸掛開啟，導(dǎo)流洞過流放水。滿足封堵條件
時關(guān)閉導(dǎo)流洞口的翻蓋閘門，通過調(diào)整特有的裝置，
實(shí)現(xiàn)徹底止水之后，進(jìn)行封堵導(dǎo)流洞的回填施工。在
規(guī)定時間內(nèi)完成導(dǎo)流洞封堵。翻蓋閘門繼續(xù)存在于
洞口，與洞內(nèi)混凝土凝固成一體。
7 同類技術(shù)比較
在國內(nèi)，與翻蓋閘門結(jié)構(gòu)類型相近的閘門是拍門。
拍門是安裝在江河邊排水管出口的一種單向逆
止閘門。當(dāng)江河水位低于出水管位置，排水管向河道
自流排水；當(dāng)江河水位高于出水管口，且壓力大于管
內(nèi)壓力時，拍門面板自動關(guān)閉，以防江河水流倒灌進(jìn)
排水管道內(nèi)。這是拍門的基本原理。一般的拍門尺寸
較小不大于2 m，在水電工程導(dǎo)流洞施工中，尚未發(fā)
現(xiàn)作為封堵閘門使用的先例?，F(xiàn)有的拍門不能直接
作為封堵閘門使用主要存在如下原因。
7.1 工作狀況不同
水電站導(dǎo)流洞封堵閘門雖然也是單向止水，但
不存在反向水流，無法依靠反向水壓開啟。所以，需
1.門葉，2.門座，3.鉸軸裝置，4.水封裝置
圖1 翻蓋閘門
1.門葉，2.滑輪組，3.鋼絲繩，4.懸臂梁，5.卷揚(yáng)機(jī)
圖2 翻蓋閘門安裝布置圖
淵下轉(zhuǎn)第59 頁冤
陳芝，第5 期 等：翻蓋閘門封堵水電站導(dǎo)流洞的嘗試與效果 53
補(bǔ)充完善啟閉裝置才能滿足動水啟閉之要求。
7.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足
拍門雖然是在潛水狀態(tài)下關(guān)閉，結(jié)構(gòu)單薄、尺寸
較小、不具備承載高水頭壓力能力。用作水電站導(dǎo)流
洞封堵閘門需要重新設(shè)計(jì)。
8 結(jié)論
通過技術(shù)查新，目前為止，拍門的使用僅限于給
排水及污水處理工程。未出現(xiàn)對于水電站導(dǎo)流洞封
堵閘門的新技術(shù)專利，且相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也完全不屬于
水電站工程的技術(shù)領(lǐng)域。
文章論述的翻蓋閘門只是形狀與拍門相近或類
似，其使用目的、工作原理均不相同。用于水電站導(dǎo)
流洞封堵的閘門，根據(jù)水頭壓力和流量需要進(jìn)行重
新設(shè)計(jì)，增加了啟閉、密閉性調(diào)整等相關(guān)裝置。與現(xiàn)
有技術(shù)平面閘門封堵相比，減少了閘門安裝門槽、簡
化了啟閉機(jī)構(gòu)，具有更優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性，是一種新的水
電站導(dǎo)流洞封堵閘門，適合于中小型水電站的導(dǎo)流
洞封堵施工。對建筑規(guī)模趨向小流域開發(fā)的今天，具
有借鑒意義。
淵上接第53 頁冤
張國華，等：長第5 期 輸管線空氣閥設(shè)計(jì)選型對停泵水錘的重大影響
6 長軸井筒泵泵后啟泵水錘防護(hù)措施
井筒泵停泵后水位下落，必須高速吸氣，需要大
口徑吸氣閥；啟泵時井筒內(nèi)充滿空氣，啟泵阻力很
小，水泵揚(yáng)程很低，流量很大，也就是流速很大，井筒
內(nèi)水面將隨著啟泵快速躍起撲向橫向出水管。如果
此處排氣孔等同于吸氣孔，則高速氣流先經(jīng)過排氣
孔高速排除，允許水面快速躍升，而后在排氣孔處突
然停止，產(chǎn)生較大的流速變化量，從而產(chǎn)生較大的水
錘升壓（即air slam）。所以，跟吸氣孔等通徑的高速
排氣孔口在此處不合適。原設(shè)計(jì)不曾料到井筒泵出
口自帶DN50 高速進(jìn)排氣閥，又在其出口處止回閥
上游設(shè)置了DN150-4.8 注氣微排閥。應(yīng)該說，此處
需要的是高速進(jìn)氣而僅能微量排氣的二種功能，而
不是等口徑的高速進(jìn)排氣閥，（德國）泵廠家僅知其
一（需要通氣）而不知其二（更重要的抑制啟泵彌合
水錘）。筆者的手機(jī)錄像顯示：啟泵后2~3 s 高速進(jìn)
排氣閥高速排氣緊接著高速猛然噴水而后突然停
止。應(yīng)該說DN50 的高速排氣孔口對啟泵排氣來說
偏大了，而對停泵吸氣來說又偏小了，其下游的
DN150- 4.8 mm 才是合適的選擇。此處的DN50 的高
速進(jìn)排氣閥可以也應(yīng)該予以關(guān)閉。
7 負(fù)壓水錘的二級防護(hù)措施- 后保護(hù)措施
圖4、6 和10 等所顯示的以正壓水錘為特征的
凸尖形水錘波其實(shí)是管線沿途尖峰點(diǎn)上的負(fù)壓彌合
水錘，經(jīng)由注氣微排閥抑制后在止回閥閥瓣后反射
疊加而成的正壓水錘，它既難以由調(diào)整止回閥關(guān)閥
程序予以降低（需要3~15 倍水錘相的緩閉時間，導(dǎo)
致嚴(yán)重的水泵反轉(zhuǎn)和水量浪費(fèi)；120 s 以上的過長的
緩閉時間在物理上也難以實(shí)現(xiàn)），也無法通過放大吸
氣閥增大吸氣量予以降低：由圖21 所示，A-300 和
A-1300 節(jié)點(diǎn)吸氣量已經(jīng)達(dá)到10~80 m3，不小了，但
是仍然不足以抑制其彌合壓縮升壓。雖然它的強(qiáng)度
低于穩(wěn)態(tài)壓力，但是，由于氣囊越小，升壓越高，而氣
囊的大小取決于吸氣能力和進(jìn)排氣能力比值，吸氣
能力又取決于吸氣口徑、負(fù)壓開啟靈敏度、負(fù)壓開啟
值以及負(fù)壓開啟可靠性，凡此種種，都說明仍然存在
一定程度的風(fēng)險，如吸氣量偏?。饽也粔虼螅⑽{
水錘能力不足而導(dǎo)致彌合水錘升壓超出穩(wěn)態(tài)壓力等
等，還需要二次保護(hù)（后保護(hù)）。對此，可供選擇的措
施有水擊泄放閥（僅對正壓水錘有效）和氣壓罐，安
裝在水擊發(fā)生源或者最大水錘強(qiáng)度位置處。本工程
3 個泵站各選用了2 臺DN200 的水擊泄放閥或1
臺DN250 水擊泄放閥與1 臺DN150 水擊預(yù)防閥組
合的超壓泄水方式的后保護(hù)措施。軟件分析同時顯
示，在取水管線的000 位置上游設(shè)置一個40 m3 的
氣壓罐式水錘吸納器也能有效地降低那個尖峰水錘
波強(qiáng)度（這同時也證明了它不是由止回閥關(guān)閥引起
的正壓水錘，證明其源頭不是止回閥而是沿線的空
氣閥）；但對二級管線來說，如果要選用氣壓罐式水
錘吸納器，則需要在A-300 節(jié)點(diǎn)上游位置設(shè)置很大
容積的氣壓罐，其容積需要200 m3 左右，而且仍然
不容易在瞬態(tài)低壓時提升下游較長距離的壓力至零
壓以上；此外，泵站附近的氣壓罐還可能導(dǎo)致止回閥
被動快閉，而非主動快閉。所以，水擊泄放閥也許是
二級管線和中途加壓管線水錘防護(hù)后保護(hù)設(shè)備的最
佳選擇。
參考文件：
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Lines[J]. AWWA Journal，1972（7）.
[2] Lescovich JE.Air Release Valve Sizing for Deep Well or Turbine
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