姚宏超 乔为民
（设计三处）

(摘要)后河水库是小浪底水库移民的补偿工程，本文介绍了该工程闸门的整体布置、结构特点和制造监理过程，并对闸门在制造监理过程中的质量控制进行了研究。

(关键词)后河水库 闸门 设计与监造

1 工程概况

    后河水库位于山西省垣曲县境内黄河支流允西河上游的天然峡谷中，距垣曲县城54km，控制允西河上游流域面积240km²，总库容1375.03万m³，灌溉面积7.5万亩，以灌溉为主，兼顾饮水，结合发电，并为小浪底水库淹没区移民创造条件，是小浪底水库移民的补偿工程。
    后河水库大坝为重力拱坝，由挡水坝段和溢流坝段组成，坝顶高程693.3m，左岸647m高程设有灌溉引水洞。本工程金属结构设备包括溢流坝工作门、灌溉引水洞检修门、拦污栅及其启闭设备，总重约125t。

2 溢流坝工作门设计

    溢流坝段有6个泄水孔，孔口尺寸10m×5.3m(宽×高)，每孔闸室内布置一扇露顶式弧形工作闸门，溢流堰顶高程为685.3m，闸门底坎高程685.231m，设计水头5.3m，闸门承受总水压力为1400kN。支铰高程根据下泄水流水面曲线定为688.031m。因库区冬季气温较低，弧门门体材质选用了抗冻性能较好的Q235-D。
    溢流坝弧门孔口尺寸宽高比较大，为保证闸门的整体刚度，门体结构型式采用双主横梁同层布置配以双斜支臂组成主框架，两根主横梁按照等荷载布置，夹角为18.335^о。面板曲率半径7500mm(约为门高的1.25倍)，弧长5956mm，支承在小横梁、纵梁、双主横梁组成的梁格上。主横梁为实腹式焊接结构，梁高532mm，支承在支臂端头，支承跨度5640mm。支臂为工字形焊接结构，支臂支杆间由连系杆件连成整体，主横梁与支臂的单位刚度比K₀为4.6。经计算，主框架各部位强度、刚度及稳定性均满足规范要求。根据闸门结构运输单元将门体分为两节，单节最大高度3m，上、下节门叶各设一根主梁，沿跨度方向设四道纵向隔板，门叶两侧设单腹板边柱，在工地安装后，弧门面板拼缝处用2mm V型坡口密封焊。为避免现场焊接引起二次变形，主横梁与支臂之间、支臂与铰链之间均采用螺栓联接，支臂与主横梁联接处设抗剪板。

    弧门支铰为圆柱铰，铰座、铰链均采用45^#铸钢，支铰轴为锻造45^#钢，表面镀铬，轴套材料为铸铝青铜。支铰安装在钢筋混凝土牛腿支座上，水压力通过牛腿支座传递给两侧闸墩。闸门侧止水采用“P”型圆头橡皮，底止水为“I”形橡皮，压缩量5mm。弧门的侧向支承采用简支式侧轮装置，满足弧门侧向限位要求。闸门整体组装完毕并经检查认可后涂防锈漆进行防腐。 根据溢洪道弧门的工作条件和孔口宽高比，弧门启闭采用一门一机，六台2×125kN固定卷扬式启闭机呈一字排开，启闭机钢丝绳沿弧门外缘与面板前下吊座相连，吊点距5640mm，启闭行程10m。溢洪道弧门及启闭机布置见上图所示。

3 灌溉引水洞闸门设计

    灌溉引水洞直径1.0m，由坝后控制房内的闸阀控制引水。引水洞进口设有检修闸门和拦污栅，两者共用门槽，孔口尺寸1.6m×1.6m(宽×高)，坝顶设有门库，以存放检修闸门或拦污栅。底坎高程647m，检修门设计水位683m，设计水头36m，检修闸门承受的总水压力为1016kN，根据库区污物数量、性质，拦污栅考虑2m水位差设计，承受水压力70kN。正常运行时检修门锁定在门库内，拦污栅关闭以防止污物进入引水管(冬季库区水位较低，当进水口冰冻时拦污栅不关闭，以免被冰冻堵塞)，检修引水洞时将拦污栅提至坝顶清污后锁定在门库内，检修闸门下门挡水。
    检修门和拦污栅均为主横梁结构，门体(栅体)材质为Q235-A，梁高280mm，主支承采用铸铁滑块，拦污栅栅条间距120mm。检修闸门重约1.7t，拦污栅重约1.2t。检修闸门为下游止水，侧止水采用“P”型圆头橡皮，压缩量4mm，底止水为“I”形橡皮，压缩量5mm。检修闸门为静水起闭，启门时利用门顶充水阀充水平压，计算启门力时考虑2m水头差。根据设备工作条件，检修闸门涂防锈漆进行防腐，拦污栅采用喷铝防腐。
    检修闸门和拦污栅共用坝顶电动葫芦启闭，起重量100kN，起升高度50m，安装在坝顶混凝土梁上，采用控制盘地面操作。采用高扬程电动葫芦，避免了因一般电动葫芦起升高度不够，采用拉杆连接，启闭闸门需人工穿脱拉杆，操作人员劳动强度大，启闭闸门所需时间长等缺点。灌溉引水洞金属结构设备布置见下图所示。

4 设备制造与监理

    后河水库工程指挥部将金属结构设备分包给了两个单位制造。灌溉引水洞的闸门和启闭机由三门峡水电第十一工程安装分局金属结构厂承接，溢流坝闸门和启闭机由郑州江河机械有限公司承接。十一工程局承接的闸门设备由于工程量小而未安排监造工程师监造，溢流坝部分的闸门和启闭机制造由 我公司承接了设备监造工作。
    溢洪道部分的金属结构设备包括溢洪道弧形工作门及埋件6套，弧门启闭机6台，厂房手动单梁式启闭机1台，设备总重116t。制造承包商与业主于2000年8月7日签订了制造合同，同月 我公司与业主签订了设备监造协议书。制造合同工期为6个月。
    由于设备制造的工期非常紧，为能顺利完成监理工作，我公司首先制定了设备监造细则。在细则中明确了项目目标、任务范围、监造的形式与方法，建立了监造人员的岗位责任制，规定了监造的文件资料管理办法。监造人员由两名高级工程师和两名工程师组成。在设备制造投产前，监造工程师主持召开了由业主单位、设计单位和承包商参加的设计图纸交底会，会后就会议讨论并澄清的技术问题形成了会议纪要。根据监造细则的要求，监造工程师首先要求承包商成立相应的设备制造项目部，明确项目负责人及质量责任人。重点审查了承包商提交的产品质量保证体系，审查各项目进度计划，制造工艺，设备状况，要求设备操作人员持证上岗，审查进厂的原材料材质证明是否符合图纸要求。在条件具备时及时发出了开工令。对于关键部件均进行旁站见证，每个单个部件的制作均按三级检验验收，即车间质检员检查、工厂质检部检验和监造工程师的验收。通过严格的监造程序，使得各部件的一次验收合格率达到了百分之九十五以上的水平。
    弧门支铰是闸门的关键部件，而且是铸钢件，也是制造中最容易出现质量问题的部件。由于该部件毛坯需外协生产，对进厂的毛坯件的检验至关重要。为此，监造工程师提出了严格的检验措施。首先，检验单位必须具备专业检测资质，检验人员必须具有相应级别的检验资格，其次是认真审查毛坯件的化学成分和力学性能指标，检查各部位的尺寸和加工余量是否能满足后续工序的加工要求，对于指标超标的部件一律报废。通过这些措施的落实，铸钢件支铰的内在质量全部达到了3级(最高级)标准。
    为保证设备安装的质量，根据规范的要求，出厂的设备必须进行整体组装。监造工程师严格按照图纸和规范的要求，对整体组装后闸门的每一个检查项目进行复查直至全部达到合格的要求。整体组装合格后，监造工程师组织有关单位人员对设备进行了验收并将验收结果形成会议纪要。
    闸门验收完后进入防腐工序。该道工序是一个质量控制难度较大的工序，人员素质、设备水平、气候条件和检测手段都会对防腐质量产生较大影响。为了保证质量，监造工程师采取主动控制与严格检查相结合的方法。首先对实施防腐的施工队伍进行审核，要求必须具备相应的资质和同等设备防腐业绩的队伍才能进场施工，其次是审查施工队伍提交的防腐工艺。重点是控制防腐的第一道工序，即喷砂除锈工序。要求必须使用合格的砂质，工件表面的粗糙度必须达到设计要求，在环境温度与湿度符合要求的条件下才能进行金属热喷涂。喷涂完后立即进行检查，涂层的厚度和均匀程度达到工艺要求的标准时才允许进行封闭层和面层涂料的喷涂，最后检查漆膜总厚度达到设计要求。由于防腐工序控制的严，因此防腐的质量达到了百分之百的合格水平。
    通过对设备制造的监造，产品的质量有了可靠的保证，产品的内在质量均通过检测数据反映出来，记录在案。这对今后设备的安装和维护都具有十分重要的参考价值，也是将来水库管理单位进行设备管理的重要资料。

5 结束语

    后河水库溢流坝弧门、灌溉引水洞检修门、拦污栅及其起闭设备现均已安装调试完毕，投入使用，运行情况良好。本工程经验表明，对金属结构设备制造进行监造的方式是十分必要的。

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