深孔出口突扩弧门止水的实践与研究论文

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1、深孔出口突扩弧门止水的实践与研究论文.freel×8m(宽×高下同)，孔口面积为72m2，工作水头为70m，总水压力6050t．运行不久即出现顶水封与侧水封连接的角隅处水封撕裂，继而顶水封撕裂，漏水严重。一股高速射流导致胸墙门楣衬砌钢板被大面积掀起破坏，埋件裸露，影响运行。因而深孔弧形闸门的水封漏水，不仅影响观赡，对闸门及大坝安全运行亦属不可忽视的问题。三峡工程深孔泄量大、水头高、孔数多，工况复杂，操作频繁，它是三峡工程举足轻重的泄水建筑物之一。闸门起控制流量的重要作用，弧形闸门的止水型式问题十分重要，应予以重视。为工程安危有必要进行全面客观的调查研究，谋求对策，为决策者提供翔实

2、的参谋意见。2国内外己建深孔出口突扩弧门的建设与运行根据初步统计国内外采用弧门出口突扩、突跌止水布置的建、在建与拟建工程已有28座(详见表1)，其中采用偏心铰压紧式水封的18座，采用伸缩式水封的10座。在监测弧门的安全运行时往往会发现一些危害性窄缝高速射流的切割、空化、流激振动，空化噪声及启闭失灵等隐患，应设法消除或减免。这些故障险情往往源出于止水撕裂失效，造成漏水及射流所致。严重空蚀破坏及危害性振动会导致闸门变形、启闭失灵而无法使用。以下将分述一些典型工程的运行情况及成败经验与教训。2.1巴基斯坦塔贝拉(Tarbela)工程巴基斯坦塔贝拉三号泄洪洞出口断面为4.9m×7.3m，

3、设置偏心铰弧形闸门，设计水头136m，两侧各突扩0.31m，跌坎高度O.38m。闸门设计精湛，曾采用10项技术革新措施，其中尤以射流节制器及Teflon银面水封较为突出。1974年8月13日关闸后发现混凝土陡槽底板上，在残留水泥砂浆块凸体下游出现空蚀，后来在陡槽的起始段增设挑坎兼作通气槽，尔后未发现空蚀迹象。弧门在关闭时滴水不漏，止水效果良好。闸下突扩边墙及突跌底板均未发现空蚀破坏。它是目前在多项技术指标上具有世界最高水平的突扩偏心铰压紧式水封的弧形闸门，运行良好，比较成功，在设计上有特色，加工工艺水平较高，并有丰富的科研成果。2.2前苏联努列克工程努列克工程设有5m×6m孔口，

4、110m水头的偏心铰弧形闸门。在设计过程中进行了大量科学研究工作。起初拟采用伸缩式变形水封，对水封在高速射流下的振动特性提供了研究成果。由于对水封材质及老化等问题有疑虑，最终改用突扩、突跌偏心铰止水方案，闸门运行良好，尚未发现空蚀破坏等情况。2.3前苏联克拉斯诺雅尔斯克水电站泄洪底孔为了调节水库蓄水量和施工期泄洪，该电站设置了8个底孔，弧门孔口为5m×5m，设计水头100m。弧门出口两侧各突扩0.5m，跌坎以下为混凝土衬砌。1964年建成，1967年投入运行，当时运行水头为0～60m。1968年发现在4#、5#、8#孔的跌坎下游邻近弧门底缘的侧壁发生空蚀破坏，其中5#孔的空蚀深1

5、.5m，高5m，长15m。据资料介绍，空蚀成因是由于施工时减小了通气管的尺寸，并且当冬季运行时，冰冻又进一步冻阻了通气孔道，导致通气不足而发生空蚀破坏。2.4美国德沃歇克泄水孔该坝设置了3个泄水孔，孔口尺寸为2.7m×3.8m，设计水头为81m。采用偏心铰弧形闸门，出口两侧突扩0.48m，跌坎高度为0.15m。为了进行护面涂料对比试验。右侧泄水孔不加护面。中间泄水孔涂以0.9mm厚的环氧树脂。左侧泄水孔涂以13mm厚环氧砂浆。在闸门下游15.2m处涂料护面和原混凝土直接连接。泄水孔泄水一个月后，三个泄水孔均发生不同程度的空蚀破坏。特别在左侧泄水孔左边墙护面末端，空蚀最为严重。空蚀

6、区长约6m，深0.56m，高3m。据介绍空蚀的成因是边界不平整导致了水流空化形成空蚀。表1弧形闸门出口突扩布置的工程实例序号工程名称国家孔口尺寸(宽m×高m)孔口面积(m2)设计运行水头(m)总水压力P(t)建成年代止水形式1卢卡蓬特美国2.06×3.667.5461446偏心铰(压紧式)2诺维尔美国2.54×3.569.0424.38204偏心铰3二濑日本5.00×3.4216.206910921959偏心铰4大野日本4.00×5.3221.2835.256941960偏心铰5汤田日本5.18×3.5318.2654.969721963偏心铰6苑原日本5.00×3.5617.8

7、033.785701964偏心铰7鹤田日本4.30×4.1517.8544.087501964偏心铰8松原日本4.40×4.4017.6451.508701970偏心铰9内川日本3.50×2.305.7555.183111973偏心铰10科洛君利保加利亚3064.501935偏心铰11大渡日本5.0×5.628601680偏心铰12阿斯旺埃及4.2×3.1513.23801038偏心铰13德活歇克美国2.75×3.8010.4576.2777偏心铰14恰尔瓦格前苏联5×63080