罗德武，徐 祎

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）

1 工程概况

马马崖一级水电站位于贵州北盘江中下游河段，开发任务是以发电为主，航运次之。电站总装机容量为558MW（含1台18MW生态机组），枢纽建筑物由碾压混凝土重力坝、坝身溢流表孔、左岸坝身式进水口及地下厂房等组成。金属结构设施根据枢纽布置分布于引水发电系统、泄洪放空系统、施工导流系统的建筑物中。共设置平板闸门11扇，弧形闸门4扇，拦污栅15扇，门、栅槽35道，固定卷扬式启闭机6台，门机3台（含1台清污门机），液压启闭机7台。

2 引水发电系统金属结构布置设计

引水发电系统布置在左岸，由坝身式进水口、引水隧洞、压力钢管段和尾水隧洞、尾水出口等组成，采用3洞3机单元式引水和单元式尾水出水布置方式。

2.1 发电洞进水口金属结构

在发电洞进水口顺水流向依次设有拦污栅、检修闸门和快速事故闸门，快速事故闸门后设有通气孔。进水口金属结构布置见图1。

图1 进水口金属结构布置图

在3条引水洞前设置15扇拦污栅，孔口尺寸3.4m×22m（长×宽，下文同），设计水头5m。该拦污栅采用平面、滑动、直立式，通过进水口塔顶的清污门机进行启闭操作及自动清污。拦污栅前后设有压差计，当栅前后水压差大于1m时，报警提示，利用清污门机上5t清污抓斗进行清污，以避免拦污栅堵塞导致机组发电出力降低甚至拦污栅结构破坏。

由于水轮机组前未设置蝶阀等保护装置，因此为防止机组发生事故而导水机构关闭失灵时事故扩大，满足水轮机组防飞逸的要求，以及发电洞洞身和压力钢管出现事故时能得到及时处理，在发电洞进口设置快速事故闸门，每孔1扇，共3扇，孔口尺寸8.5m×9.75m，设计水头36.6m，运行方式为动闭静启。该闸门采用平面滑动式，利用全水柱闭门，门顶设冲水阀充水平压后启门，启门压差≤5m。闸门采用液压启闭机进行启闭操作，一门一机布置。闸门与液压机之间通过拉杆连接，正常情况下悬吊在孔口上方0.5m处，发生事故时能远控操作在2min内关闭孔口。

该液压机在油缸上部设置法兰，法兰底面为一球面并与机架顶部球面接触，油缸能在最大行程范围内向任何方向摆动20mm，以补偿本机及门槽安装误差。考虑进水口快速事故闸门的重要性，每台液压启闭机配备了双电机，采用双回路供电，且在失电状态下，本机能在现场手动操作慢速关闭闸门。

为检修进水口快速事故闸门及其液压启闭机的需要，在拦污栅后、快速事故闸门前设置检修闸门，3孔共用1扇。检修闸门采用进水口双向门机进行操作，门机跨过快速事故闸门槽顶部，兼作快速事故闸门液压启闭机安装检修用。

2.2 发电厂房尾水金属结构

为满足检修机组的需要，在每条尾水洞出口设置检修闸门，3孔3扇。闸门孔口尺寸9.5m×12.5m，设计水头47.04m，操作方式为静水启闭。闸门采用平面滑动式，面板及止水均设置在水压下游侧（靠机组侧），门体顶部双吊点设压盖式充水阀2个。尾水闸门采用2×1250kN固定式卷扬机进行启闭操作，一门一机布置，启闭机布置闸门井顶部的启闭机房内。

为了保持下游的生态流量，在1#机组尾水管处增加一条旁通管，并增设1扇尾水检修闸门，该闸门采用1台固定式卷扬机进行静水启闭操作。

3 泄洪系统金属结构布置设计

坝身泄洪系统由3孔溢流表孔和1孔放空底孔组成。

3.1 溢流表孔金属结构

在坝身溢流坝段布置有3孔泄洪表孔，每孔设置1扇弧形工作闸门，运行方式为动水启闭、可局部开启。闸门净宽14.5m，从底槛至门顶净高20.5m，面板曲率半径R=22m，属超大型弧门。弧门门体框架为双箱型主横梁、斜支臂型式，支铰轴承采用球面自润滑轴承，闸门侧水封采用外PL-E型无节型橡塑复合水封，以减小侧水封摩擦力。表孔弧门采用2×4000kN的表孔双缸液压启闭机进行操作。液压机油缸工作行程较长，油缸上部与埋件悬臂轴相连处采用进口球面轴承，以补偿安装误差，且利用活塞杆CIMS行程测量装置闭环控制回路，双缸不同步误差小于5mm。表孔弧门有泄洪要求，液压机采用双回路供电，并在坝区设置1台800kW柴油发电机作为其备用电源。

本电站死水位高于堰顶高程，为给表孔弧门提供检修条件，在每扇弧门前设置有检修闸门槽，3孔门槽共用1扇检修闸门。检修闸门采用平面滑动叠梁门型，分6叠，每叠门结构型式一样，均设有叠间止水。每节叠梁门均设有自动抓梁定位座以便抓梁准确定位，使用时逐节提起，平时叠梁门存放在门库中。门体梁系为实腹式同层布置，为减轻闸门重量，主梁为变截面型式。由于表孔泄洪时流速较大，经水力学模型试验，门槽采用Ⅱ型门槽，宽深比为w=1.85，斜坡1∶6.858，圆角半径R=90mm。表孔检修闸门采用坝顶单向门机主钩连接液压自动抓梁进行操作，该门机配备回转吊用于表孔弧门液压机油缸的检修。溢流表孔金属结构布置见图2。

图2 溢流表孔金属结构布置图 （单位：mm）

3.2 放空底孔金属结构

在大坝放空底孔出口处设置1扇弧形工作闸门，闸门孔口尺寸3m×4m，设计水头70.29m。该闸门用于调节水位和泄洪，动水启闭。闸门按主纵梁体系布置，双主纵梁、双直支臂式主框架，主纵梁与支臂均为箱形结构，门叶与支臂、支臂与支铰、固定支铰与铰座的连接均为螺栓连接。闸门顶水封设有两道水封装置，一道门楣转铰水封，防止射流；一道门顶P型压盖水封。弧门设计计算过程中，主纵梁荷载简化为均布对称荷载，不考虑框架水平位移，采用弯矩分配法计算，弧门框架计算简图见图3。该闸门采用1250kN/500kN单吊点摇摆式液压启闭机进行操作，由于泄洪动水状态下闸门凭自重不能闭门，经闭门力计算，液压机提供500kN闭门力满足要求。

图3 放空底孔弧门框架计算简图

为给放空底孔弧门提供事故检修条件，在放空底孔进口设置1扇事故闸门。该闸门为平面滚动闸门，采用固定式卷扬机操作。

4 防腐设计

闸门（拦污栅）及埋件外露面采用热喷锌铝合金加封闭涂料防腐方案，表面预处理质量合格后立即进行热喷Ce铝防腐施工，喷涂厚度120μm，封闭层涂料底漆为无机磷酸盐锌漆40μm、面漆为氯化橡胶铝粉漆40μm。所有门槽埋件埋入混凝土中的构件表面采用苛性钠水泥浆防腐，不锈钢表面不做防腐。启闭机表面采用涂漆防腐，采用环氧类油漆，漆膜总厚度约220μm。

5 结束语

（1）本电站平面闸门主支承滑块或定轮轴承均采用自润滑复合材料，弧门支铰轴承采用进口自润滑球面轴承，便于运行维护。

（2）卷扬式启闭机均装有高度指示器、荷载限制器、位置限制开关及全套电气保护装置，起升电控系统具有防止溜钩功能，自动抓梁穿销动作可全行程监测。

（3）液压启闭机的运行操作可实现手动控制、自动控制及远程（厂房中控室）集中控制功能，三种控制方式相互联锁，远控操作由计算机监控。

（4）表孔检修闸门采用叠梁门，主梁变截面型式，减轻了单叠门重量，降低了门机的启闭容量和轨上扬程，节约了工程投资；且坝顶门机设回转吊便于表孔液压机油缸检修。

（5）本工程金属结构设计选型布置合理，结构设计安全可靠，自电站投运以来，金属结构设备运行正常，能够满足电站的安全运行要求。