高摩赞大坝叠梁闸门浮起分析及其处理方案

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1、高摩赞大坝叠梁闸门浮起分析及其处理方案摘要：介绍了巴基斯坦高摩赞大坝下闸蓄水过程中遇到的施工难题及其解决方案，并对其中的理论基础进行了简单分析。　　关键词：高摩赞大坝叠梁门大洪水急流沉箱　　　　1、工程概况　　高摩赞大坝枢纽工程位于巴基斯坦西北边境省境内的印度河支流高摩河上（GomalZam），工程以灌溉为主，兼顾防洪和发电。工程主要由133m高RCC拱形重力坝、引水发电厂房、开关站、分水堰及6.6万公顷灌区组成。　　项目采用导流洞进行分流。导流洞进口位于河床最低处，底坎高程EL.638，出口高程EL.634

2、.9，全长392m，纵坡8‰。进口采用圆弧导墙引流，过门槽后经6.8m方变圆后进入φ6.8m洞身段。为适应当地道路条件和节省造价，设计放弃了配重平板闸门配合启闭机或大型吊车安装的传统封堵方式，而采用平底坎，5节叠梁门封堵。　　工程最初开工于2003年7月，在2004年10月9日发生塔利班绑架中国工程师的人质事件后项目终止。2007年与业主，重达6.5t）的安装。但由于巴基斯坦在08年开始的席卷全球的金融危机中一度面临国家破产的危机中，项目资金几乎完全中断，项目部不得不推迟下闸。在2010年8月巴基斯坦发生80

3、年一遇大洪水，近1/3的国土面积过水，高摩赞项目也遭遇了50年一遇的洪水。坝前水位达EL.685，导流洞水头达47m，流量近700m3/s。由于资金匮乏项目在停工2个月后于2011年3月复工，首要任务就是下闸蓄水。3月12日道路修通至导流洞顶，13日经过多次检查左、右两侧分别比设计高了56cm、48cm，成略倾斜状卡在门槽中。最后确认去年下放的第一节叠梁门在大洪水中浮起来了。计算如下：　　根据推移质运动规律，河道中的砂石存在跳跃启动的现象，同样在作为急流中的门体也可能在某种条件下表现为突然抬起。为使问题简单化

4、，取砂石混合料密度为2000kg/m3，假定门体空腔内塞满砂石将叠梁门拟化为等质量和等体积的球体：　　总质量G=G门+G砂石=6500+1.26×7.4×0.791×2000=21250kg　　等容粒径d=（6V/π）1/3=(6×1.26×7.4×0.791/3.14)1/3=2.42m　　等效密度ρs=G/V=21250/（1.26×7.4×0.791）=2881kg/m3　　根据沙莫夫启动流速公式　　V0=1.141/6　　=1.141/6　　=12.48m/s　　闸门槽处水流流速粗算为　　V=Q/S=

5、700÷6.82=15.14m/s　　门槽处流速大于门体所需启动流速，如果考虑门体外形尺寸，其启动流速仅为6.44m/s，由此可见在某种随机条件下门体被高速水流抬动是完全有可能的。　　3、处理方案　　3、4月属高摩河亚汛期，经过测量上游来水量为35m3/s，门上水深达1.8m，流速3.5m/s。　　对这种在水电建设史上极为少见的情况，如何尽快在激流中将闸门（7.62×1.37×1.425m，重达6.5t）提出水面并修复，同时清除底坎上的砂石，以便再次放下时能达到止水效果成了急需解决的问题。以下两种方案可供选择

6、　　方案1：　　在距闸门上游约150m一垭口处将河流截流，将堆填顶长50m、顶宽6m、15m高、底长38m、底宽24m的小土坝，填筑方量约12000m3，成本估算25万元；待水流减小后人员下水进行清理和穿绳等工作。　　方案2：　　利用废旧材料制作一下水沉箱，通过增加配重和前面牵拉，吊车起吊放入水中。人员在沉箱中进行穿绳，通过桁架用千斤顶提升出水面再行清理。　　通过分析，方案1存在工程量大，成本高，工期长且有溃坝风险；方案2中的沉箱和桁架均可利用现场的废旧材料进行制作，加工快捷，成本低廉，人员安全有保障；于是方

7、案2被优先采用。方案实施如下：　　沉箱制作见图1，通过前部尖端分流，整体压重（5120kg）和前端反铲牵拉，人员操作孔底部挡水及后部挡水，4个定位撑杆根据吊耳及门槽的尺寸加工，沉箱通过撑杆沿门槽壁放下时底部操作孔正好对位于吊耳位置，便可执行穿钢丝绳作业。　　通过实际操作发现，门体上设计吊耳在洪水中被冲磨掉了，后通过改变撑杆长度重新对位于门体腹板上的预留孔（φ200mm），通过清理砂石将销子和绳卡穿在孔内。通过4个32T千斤顶抬升横跨在洞顶EL.650平台的桁架，最终将门体提出了水面，再利用25T吊车吊出门槽进

8、行了修理。随后在喇叭口前放置一钢丝筛X并压重阻挡砂石继续进入门槽内，利用门槽急流冲刷底部砂石，同时配合高压风对水底的砂石进行清理，并于3月29日顺利实现了下闸目标，门体就位情况非常良好，上缘P型止水与门楣结合非常严密。此过程中，沉箱内水深只有70cm左右，流速降低只有1m/s左右，而箱体外水深近3m，流速高达4.5m/s。以上数据表明沉箱的设计非常合理，达到了预期目的。　　4、结语　　(1)高摩赞项