师晓东

（集安桓集工程管理有限公司，吉林 通化134200）

1 工程简介

参窝水库位于辽宁省辽阳市东约40 km处的太子河干流上，水库开工建设于1970年11月，1972年正式投入运行。水库控制流域面积6 175 km2，总库容 7.91亿 m3，是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，并结合供水进行发电的大（2）型水利枢纽工程。

参窝水库枢纽的主体工程由重力式混凝土挡水坝、溢流坝、电站坝段和底孔四部分组成。坝顶高程103.5 m，坝顶长53 2 m。拦河坝共分为31个坝段，其中 1～4，22～31 号坝段为挡水坝段；19～21号坝段为电站坝段，坝后式电站；4～18号坝段为溢流坝段，位于主河床，共14个溢流表孔，设14扇12 m×12 m潜孔式弧形钢闸门，固定卷扬式启闭机控制。在闸墩中间布置6个泄流底孔，底孔高程为60.0 m，孔口尺寸为3.5 m×8.0 m，设置6扇平板钢闸门。在2003年刚刚完成的除险加固中，新增设了弧门检修闸门，解决了工作闸门检修时间不够的问题；更新了备用电源系统，解决了备用电源容量小的问题。底孔的启闭机型式由原来的固定卷扬式更新为移动门机。

2 金属结构设备改造工程的必要性

参窝水库自投入运行已经30多年，经历了5次特大洪水的考验。水库大坝虽然已经进行了2次大的除险加固，但都没有对水库金属结构的主要问题进行处理。由于检修作业环境困难和运行时间的增长，闸门和启闭机都已产生不同程度的锈蚀与磨损，运行的安全系数不可避免地降低。因此，无论从参窝水库自身的安全考虑，还是从水库对下游的防洪作用和效益考虑，金属结构工程改造都是必要的、紧迫的。

2003年参窝水库管理局，委托辽宁省水利水电科学研究院和水利部水工金属结构安全监测中心，对参窝水库金属结构进行了系统的检测。检测结果显示底孔闸门目前主要存在的问题如下：

1）闸门迎水面面板严重锈蚀，面板表面有大量凸起的锈包，锈包最大直径可达30 mm，最大高度可达15 mm；两侧梁格内部锈蚀严重，梁格内部的涂层几乎全部脱落。闸门面板最大锈蚀量达3.7 mm；边梁最大锈蚀量达2.7 mm；纵梁最大锈蚀量达2.4 mm；主横梁局部锈蚀最为严重，最大锈蚀量为4.96 mm，闸门局部蚀余厚度仅为7 mm。

2）导轮及边导轮严重锈蚀，多数锈死不转。

3）在设计水位下，主横梁最大折算应力超过材料相应的容许应力值。

4）闸槽严重锈蚀，锈皮成片脱落。

5）闸门严重漏水，2，3，4号底孔闸门左侧上页与中叶连接处漏水严重，产生射流，水流喷溅处锈蚀更为严重，远处即可见大量锈斑。

参窝水库的底孔是水库泄洪、供水的主要设施，利用率高，出现问题后果严重，亟须更新改造。

3 底孔闸门改造方案设计

1）底孔工作闸门埋件现状。底孔工作闸门埋件主轨为铸钢结构，底坎、反轨和侧轨为型钢和钢板焊接结构。侧轨的轨面为20号槽钢腹板。底孔的闸门门槽已严重锈蚀，锈皮成片脱落。主体轨面大面积锈损，已失去修补价值。

2）底孔闸门埋件改造方案设计。侧轨轨面为20号槽钢腹板，7 mm的厚度，若进行维修，经过喷砂除锈后其厚度已经小于5 mm；主轨轨面为铸钢，因闸门主轮对主轨轨面有硬度要求，因此主轨大面积的锈蚀无法进行修补。底坎20号工字钢，除锈后工作面的厚度不能满足闸门的受力要求。反轨轨面平时不受力，并且表面钢板厚度14 mm，可以修补。

门槽埋件改造方案：主轨、底坎、侧轨拆除后凿除旧的二期混凝土，原二期混凝土中的锚筋全部保留，以便安装固定新埋件。然后安装新的主轨、底坎、侧轨埋件，并浇筑C 25二期混凝土。胸墙和反轨进行喷砂除锈，然后喷镀金属锌并涂漆封闭。

3）底孔工作闸门现状。闸门迎水面面板锈蚀严重，漏水已经形成喷射，主要构件锈损率远远超过30%。按照SL 226-98《水利水电工程金属结构报废标准》规定，整扇闸门因腐蚀、强度、刚度等条件需要更换的构件数达到30%以上时，该闸门应报废。而现状的底孔工作闸门的面板平均锈蚀1.678 mm，最大锈蚀3.7 mm，锈蚀量主要在0.8～2.0 mm之间，频数占61.61%；共9根主梁，平均锈蚀1.409 mm，局部严重锈蚀锈损。锈蚀量主要在0.6～2.0 mm之间，频数为64.8%。因此，无论是主要构件（主梁）还是闸门的锈蚀条件远远超过了闸门的报废标准，水库底孔闸门应予以更换。

4）底孔工作闸门改造方案设计。新闸门的止水方式与原闸门的止水方式相同，均为下游封水，利用水柱的重量关闭闸门。底孔闸门门槽的底坎、主轨、侧轨凿除，安装新的底坎、侧轨和主轨埋件，浇筑二期混凝土；胸墙和反轨进行喷砂除锈，然后喷度金属锌并涂漆封闭。闸门门板报废更新。底孔门槽改造和闸门更换施工工序为：落检修闸门→提工作闸门→门槽改造及制作工作闸门→安装工作闸门→开启检修闸门。门槽改造施工时，由于孔深、工作面窄，所以在闸孔内搭设满堂脚手架，人工施工。施工顺序是从上向下拆除混凝土和底坎、主轨、侧轨，然后由下至上安装底坎、主轨、侧轨和浇筑二期混凝土。为防止拆除弃渣掉入孔内、堵塞底孔，拆除时还应在脚手架上搭设接渣平台。因孔深大于30 m，所以施工时需要配置小型通风机向孔内通风，并且孔内要安装照明设备。二期的混凝土工程，用0.4 m3拌和机在坝面拌制，人工装桶并垂直运输到仓面，防止骨料分离。

5）底孔检修闸门设计加固维修方案。检修闸门进行整体喷砂除锈、镀锌、涂漆封闭，检修闸门的主轮、侧轮、反轮等锈蚀严重的结构全部更新，轴套全部更新为双金属自润滑轴套。闸门水封系统同时进行更换。施工方法是利用坝顶门机将检修闸门提至坝上，人工进行处理。

4 结语

参窝水库大坝底孔闸门的金属结构更新改造已经2年多，运行效果良好。安全系数整体提高，汛期水库泄洪更加顺畅，有效保证下游农田按时灌溉及两岸人民的生命财产安全。