筱溪水電站工程金屬結構布置與設計

白廣強

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 概述

筱溪水電站工程位于資水干流中游湖南省邵陽市新邵縣筱溪鄉境內，壩線位于龍口溪峽谷出口段，筱溪河入口上游0.7 km處。壩址下距冷水江市16 km，上距新邵縣城44 km，距邵陽市58 km。

本工程為《資水流域規劃報告》（1995年）中資水干流柘溪上游段的第四個梯級，下接浪石灘電站庫尾，上與曬谷灘電站尾水銜接。是一個以發電為主，兼顧航運等綜合利用的水電工程。正常蓄水位198.0m，總庫容 1.4億m3，電站裝機135MW，航道等級Ⅵ級。

本工程總平面布置主要建筑物從右至左依次為右岸擋水壩段、電站廠房、溢流閘壩段、升船機、左岸擋水壩。壩頂設7.0m寬公路橋連接兩岸交通，閘墩上設液壓啟閉室。溢流壩段右岸與廠房連接,左岸與升船機相連。樞紐總體布置如圖1所示。

圖1 筱溪水電站工程平面總布置圖

本工程金屬結構主要包括溢流壩、發電廠房、升船機等三大部分。溢流壩段共布置8孔溢流閘，每孔設有1扇溢流壩工作門，8孔共設1扇溢流壩檢修門，在廠壩連接處設有1孔沖砂孔；電站廠房位于右岸，為河床式廠房，總裝機為135MW軸流式機組,其中3臺為40MW，1臺為15MW，在電站進口處依此設置有浮式攔污柵、電站攔污柵、進水口檢修閘門，進水口事故工作門，尾水檢修閘門；通航建筑物為垂直垂直式升船機。

2 溢流壩金屬結構設計

（1）溢流壩工作門。溢流壩共8個泄洪孔，工作門選為弧形閘門型式。泄洪孔孔口尺寸為 14m×12.2m（寬×高），底檻高程 EL.186.286m，設計水頭11.714m，最大開啟高度16.764m，弧面半徑15.0m，支鉸中心高程196.5m，閘門采用雙主梁斜支臂式，為了增加穩定性主梁、支臂均采用雙腹部梁。支臂與主梁和支鉸活動鉸均為螺栓連接，同時在支臂與主梁連接處在主梁上設有抗剪。弧型工作門門頁主要材料為Q345B，支鉸主材為ZG340-640，側水封為“P”型，底水封為“I”型水封。 溢流壩工作門采用QHLY2×1 250 KN液壓啟閉機啟閉。油缸全行程為6.7m，工作行程為6.6m，閘門開啟時間約17min。

液壓啟閉機泵站布置在閘墩頂部，泵站布置采用一套泵站控制兩扇弧門方式，為了保證泄洪安全每套泵站設有兩套油泵電機組，一臺工作，一臺備用。

（2）溢流壩檢修門及其啟閉設備。為了滿足溢流壩工作弧形閘門門槽檢修，在每孔弧形工作門前面均設有檢修門門槽。檢修門門頁共用1套。孔口尺寸14m×13m（寬×高），孔口數量共8孔，底檻高程EL.185.54m，設計水頭12.46m。該閘門為露頂疊梁式閘門，分四節疊梁，靜水閉門，上節門平壓閥充水平壓啟門。閘門采用滑塊支承，下游側止水，門頁主要材料為Q235B，下三節支承滑塊材料ZG270-500，為了減少啟門時摩阻力，上節門支承滑塊材料選用HT200。閘門平時分節鎖定在門槽頂部。

溢流壩檢修門采用2×250 kN單向門機配合自動吊梁啟閉。門機起升容量為2×400 kN，總揚程27 m，軌上揚程 7m，軌距 4.0m，起升速度（0.3～3.0）m/min 大車行走（2.0～20）m/min，門機右側設有 1 個200 kN副鉤，用于啟閉沖砂孔檢修門。溢流壩工作門及檢修門布置如圖2。

（3）大壩沖砂孔工作門。該閘門設置于廠壩聯結部位的溢流壩段，為潛孔式布置，底坎高程167.0 m，正常蓄水位198.0m，校核水位203.05m，孔口尺寸為3m×4.3m，設計水頭31.0m，校核水頭36.05 m，孔口數量1孔，閘門數量1扇。該閘門為平面定輪門，為避免污物堵塞門槽導致封水不嚴，該門采用上游面封水，該閘門動水啟閉，采用加適量鑄鐵配重方式動水閉門。主要結構件材料為Q235B,主輪材料為ZG310-570。該門由1臺PQ800 kN卷揚式啟閉機配合拉桿進行操作，啟閉機揚程8.0m。

圖2 溢流壩工作門及檢修門布置圖

（4）大壩沖砂孔檢修門。為便于沖砂工作門及其埋件的檢修，在大壩沖砂工作門前設有一道檢修門，閘門為潛孔式布置，底坎高程167.0m，正常蓄水位198.0m，孔口尺寸為3m×5m，設計水頭31.0m，孔口數量1孔，閘門數量1扇；該門為滑塊支承平面鋼閘門，閘門采用下游側止水。該門為靜水啟閉，門上設有平壓充水閥。大壩沖砂孔檢修閘門主要結構件材料為Q235B。閘門利用溢流壩檢修門2×250 kN單向門機上的200 kN副鉤進行操作。閘門不工作時，鎖定在門槽上部。

3 電站廠房部分金屬結構設計

電站裝機4臺，3臺大機組，1臺小機組。機組的進水口依次布置有浮式攔污排、電站進口攔污柵、單軌懸掛式清污機、進口檢修閘門、進水口事故工作門和尾水檢修門。

（1）浮式攔污排。浮式攔污排主要用于攔截水流表層污物，斜拉于電站廠房左側進水口導墻與右岸岸坡邊墩上的兩浮式支座之間,支座中心連線與壩軸線夾角為59°，支座中心直線距離約202m，浮排曲線長度約 202.6m，可工作于（196.0～200.18）m水位之間。浮排由雙鋼絲繩、自浮柵頁、浮筒和梯架等組成，工作高度1.4m（水面上0.3m，水下1.1m），浮排可兼作檢修維護時的工作便橋使用。浮式攔污排主要結構件材料為Q235B。

（2）電站進口攔污柵。進水口攔污柵主要用于攔截容重為1.0左右的污物。采用單機雙孔傾斜布置,柵面與水平面夾角為75°，4臺機（含0#機）共有7套攔污柵。單攔污柵孔口尺寸為7.275m×17.0m，柵頁為5節迭梁式，上面設4節為清污導板，單孔共9節。攔污柵結構設計水頭4.0m，柵條凈距200 mm，柵頁主梁高度750mm。柵頁和清污導板由2×320 kN進水口檢修門啟閉臺車靜水斜拉操作，操作時采用鋼絲繩水下掛鉤方式。進水口攔污柵主要結構件材料為Q235。

（3）單軌懸掛式清污機。2×40kN單軌懸掛式清污機安裝于電站進口204m高程平臺排架上，用于清除附著在進水口攔污柵面的污物。清污機清理的污物將卸至204m高程平臺的翻斗車上運到岸上處理。

（4）進水口檢修閘門及其啟吊設備。4臺機（含0#機）共7個進水孔口，設計共用2套檢修閘門，閘門孔口尺寸為7.275m×9.514m，閘門至底坎設計水頭為32.35m。閘門分3節制造，平時鎖定存放于門槽頂部。進水口檢修門采用靜水啟閉，在第一節門頁的頂部設有2個平壓充水閥。閘門在閉門操作時，應先關閉機組導葉（或進口事故門），切斷水流后再進行閉門操作；開啟時，則應先提起平壓充水閥，待閘門前后平壓后才能繼續提門操作。水口檢修閘門主要結構件材料為Q345B。進水口檢修門的啟閉使用2×320 kN單向臺車結合自動吊梁進行操作。

（5）進口事故工作閘門及其啟吊設備。4臺機（含0#機）共7個孔口設有7套事故工作閘門，閘門孔口尺寸為7.275m×9.333m，閘門至底坎設計水頭為32.35m。閘門分3節制造,整體聯結啟吊，平時由快速門啟閉機將門頁懸吊于孔口以上0.5m左右，隨時可以事故閉門。進口事故工作閘門采用動閉靜啟，水柱下門。在門頁的頂部設有2個平壓充水閥，開啟時，則應先提起平壓充水閥，待閘門前后平壓后才能繼續提門操作。進水口事故工作閘門主要結構件材料為Q345。進口事故工作閘門的啟閉采用QPK2 000/1 000 kN快速門啟閉機進行操作。

（6）尾水檢修閘門及其啟閉設備。尾水檢修閘門與進水口檢修閘門相對應，7個孔口共用2套尾水檢修門。閘門孔口尺寸為7.2m×7.4m，考慮施工期擋下游20年一遇洪水，閘門至底坎設計水頭為26.521m。考慮到制造和運行方便，閘門分2節制造，平時鎖定存放于門槽頂部。尾水檢修閘門靜水啟閉操作。第一節門啟門時，應先提起平壓充水閥，待閘門前后平壓后才能繼續提門操作。尾水檢修閘門主要結構件材料為Q235B。尾水檢修門采用2×250 kN單向門機配合自動吊梁啟閉。門機起升容量為2×250 kN，總揚程40m，軌上揚程8.5m，軌距4.5 m。電站廠房部分金屬結構布置詳見圖3。

圖3 電站廠房部分金屬結構布置圖

4 升船機

筱溪水電站升船機為垂直式升船機，采用承船廂干運船只的過壩方式，其4×500 kN升船機過壩門機用于承船廂的垂直啟吊和水平過壩運輸。該設備裝設于溢流壩左側壩頂，軌頂高程204.0m，露天作業。上游最高通航水位 198.00m，上游最低通航水位196.00m，下游最高通航水位181.33m，下游最低通航水位175.30m。設計船型近期50 t級貨船，遠期100 t級貨船。升船機軌距及相關水工結構尺寸按遠期100 t級貨船標準設計，升船機起升容量等相關參數按近期50 t級貨船標準設計。

升船機型式為4吊點單向門式起重機。大車軌距13.0m，大車輪距約16.0m，額定起重量4×500 kN，最大起升高度：34m（軌上 9.5m、軌下 24.5m），起升速度（1～10）m/min（額定荷載時 5m/min），大車運行速度（2～20）m/min（額定荷載時 5m/min），運行距離約60m；門機工作級別為A7；起升機構工作級別為M8，大車運行機構工作級別為M7。

5 結 語

本工程金屬結構的布置與設計，吸取了同類工程的設計經驗，并充分考慮到本工程的運行要求，設備布置緊湊，從而保證了閘門、攔污柵及各類啟閉設備的安全運行。