那吉航运枢纽工程泄水闸底板的温度应力特性分析
松花江大顶子山航电枢纽泄水闸弧形闸门封冻期应力检测
松花江大顶子山航电枢纽泄水闸弧形闸门封冻期应力检测帅秀莲【摘要】针对松花江大顶子山航电枢纽泄水闸弧形闸门数量多、冬季弧门越冬维护成本高的问题,对坝区泄水闸弧形闸门进行了封冻期闸门应力检测.通过对获得的应力数据分析,证实了冬季封冻期泄水闸弧门在直接承受江面冰载荷条件下,闸门并未产生明显变形,为大顶子山航电枢纽泄水闸无防冰措施越冬提供了数据支持.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】5页(P129-133)【关键词】应力检测;航电枢纽;封冻期;弧形闸门【作者】帅秀莲【作者单位】松花江航运枢纽建设管理中心,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TV663+.2松花江大顶子山航电枢纽工程位于松花江干流、哈尔滨市下游46 km处，是松花江航道梯级开发总体规划中的7座枢纽之一，是黑龙江省“十五”期间重点工程，并列入了交通部“十五”补充计划，是1座以航运、发电和改善哈尔滨市水环境为主，同时具有交通、旅游、供水、灌溉和水产养殖等综合利用功能的航电枢纽工程[1]。
自2007年10月27日首台机组并网发电以来，已安全运行7 a。
松花江大顶子山航电枢纽工程为大(Ⅰ)型工程，工程等级为1等，永久性主要建筑物为2级，设计洪水标准100 a一遇，校核洪水标准300 a一遇。
枢纽总平面布置从右至左为：船闸、10孔泄洪闸、河床式水电站、28孔泄洪闸、混凝土过渡坝段、土坝及坝上公路(桥)等，坝线全长3 249.78 m。
总装机容量66 MW，最大下泄流量22 704 m3s。
泄水闸每孔宽20 m，各设一道弧形工作闸门。
弧形闸门主框架结构为焊接结构，采用双主横梁、斜支臂支撑。
门叶和支臂材料为Q345D钢板及Q235B型钢。
弧形工作闸门运行工况多，运行环境恶劣，要承担常温期挡水和封冻期挡水及洪水期泄水的任务，闸门的安全运行对于枢纽的正常运行有着举足轻重的作用。
本文结合封冻河流弧门结构挡水工况的应力变形受冰压力影响的状态尚无实测资料可循的特殊性，对弧形工作闸门进行冰冻期静应力安全检测，了解弧形闸门在冰冻期的受力状态，为大顶子山航电枢纽及高寒地区水工闸门的安全运行以及设计与管理提供科学依据。
那吉航运枢纽机组励磁系统维护案例分析
那吉航运枢纽机组励磁系统维护案例分析摘要那几航运枢纽励磁系统案例分析。
关键词强励限制；欠励限制；故障信号；故障分析那吉航运枢纽位于广西百色市田阳县那坡镇境内右江河道上，距田阳县城22 km，距上游百色水利枢纽61.8 km，是国务院批准的郁江综合利用规划10个梯级中的第4个梯级，是百色水利枢纽的反调节水库，是一座以航运为主、结合发电、兼有其它效益的水资源综合利用工程。
那吉水电站厂房安装有3台单机容量为22 MW的灯泡贯流双重调节卡普兰式水轮发电机组，总装机容量66 MW。
3台机组励磁系统均采用广州擎天电气控制实业有限公司的EXC9000型全数字式静态励磁系统。
EXC9000型全数字式静态励磁系统是广州擎天电气控制实业有限公司开发的第四代微机励磁系统。
其主要特点是功能软件化、系统数字化。
该系统的数字化不仅体现在调节器，也体现在功率柜和灭磁柜。
励磁系统的各个部分均能实现智能检测、智能显示、智能控制、信息智能传输和智能测试，极大地提高了装置的可靠性和工艺水平。
那吉电厂三台机组励磁系统参数相同，分别是：额定励磁电压：342.2 V、额定励磁电流：670 A、空载励磁电压：196.8 V、空载励磁电流：385.3 A、强行励磁电压：不小于额定励磁电压的2倍、强行励磁电流：2倍额定励磁电流下允许时间20秒。
1 故障分析从2008年初机组运行至今，3台机组励磁系统运行稳定，调节可靠，未出现大的问题。
下面就运行过程中出现的两个小问题谈谈个人的分析见解。
1）2012年12月13日1号机励磁强励限制和欠励限制同时动作。
2012年12月13日05时24分51秒前，1号机组正常运行，当时1号机组的有功功率是15.29 MW，无功功率是3.36 MV AR，励磁系统的调节模式为恒Q 调节模式，2#、3#机组处在停机热备状态。
05时24分52秒，上位机监控报警窗口播报“1#机端电压大于80%未动作”，05时24分55秒，上位机监控报警窗口同时播报“#机励磁调节柜强励动作动作”和“1#机励磁调节柜欠励限制动作动作”。
新疆某水利枢纽泄洪闸闸墩温控防裂反馈分析
第４ ４卷
２ ０ １ ３年第 ７期
温 控 新 疆 某 水 利 枢 纽 泄 洪 闸 闸墩 防 裂 反 馈 分 析
罗 清 萍
（ 新疆 额 尔齐 斯河 流域 开发 工程 建设 管理 局 ，新疆 乌鲁 木齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：基 于 大体 积 混凝 土 温度 场和 应 力场 的 基 本理 论 ，结合 新 疆 某水 利 枢 纽 泄 洪 闸 闸墩 的具 体 特
ｃ ａ ｎ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｅ ｏ ｎ ｅ ｅ ｍｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｌ ｆ ｏ ｏ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｌ ｕ ｉ ｃ ｅ ； ｐ ｉ ｅ ｒ ； ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ ・ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ； ｆ ｅ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ
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航运枢纽泄水闸地基处理问题探析
航运枢纽泄水闸地基处理问题探析◎ 林石 江西省港航建设投资集团有限公司摘 要：以某航运枢纽工程为例，结合地质条件，进行了振冲法、强夯法、长螺旋钻孔压灌桩复合地基等处治方案的比较，推荐采用长螺旋钻孔压灌桩；进而展开长螺旋钻孔压灌桩复合地基设计计算及施工工艺优化分析，对工艺应用要点和难点进行探讨。
所总结出的深厚砂层、软土结构中长螺旋钻孔压灌桩施工经验可为类似水闸地基处治加固提供参考。
关键词：航运枢纽；泄水闸；地基处理；长螺旋钻进；压灌桩长螺旋钻孔压灌混凝土后插设钢筋笼的成桩工艺是近年来才逐渐发展起来的新工艺。
该工艺在施工时主要通过长螺旋钻机钻进成孔，借助钻杆将混凝土泵入桩孔，再通过振动器将钢筋笼沉入混凝土中，以达到成桩目的。
该施工工艺过程简便，施工快速，成桩效率高，对于较厚砂层和液化地层较为适用。
但施工期间可能会遇到钻进困难、钢筋笼无法顺利下放等问题，必须结合工程实际加强施工工艺及过程优化，以取得较好的处置效果。
1.工程概况某航运枢纽为大（1）型水利枢纽工程，包括船闸、泄水闸、电站厂房等主要建筑物，设计流量及校核流量均为18900m³/s。
电站装机容量按40MW确定，航道规划等级为Ⅲ级。
泄水闸按1级建筑物设计，泄水孔净宽12.5m，过流宽度共达到758m，下泄流量最大为14600m³/s；闸室按照2孔1联结构设计，中墩、缝墩厚度分别为2.5m和1.75m，闸段设计宽度为32.7m。
闸底板厚2.5m，高程为48.8m，顺水流向长24.6m。
闸室底板前部齿槽下方塑性混凝土防渗墙厚38cm，深15.5m。
结合该航运枢纽总体布置要求，在左岸主河道布置宽顶堰泄水闸，并采用闸墩分缝结构；地基土以砂砾石土层为主，局部区域为8.45～15.06m 厚的粉砂，该土层承载力低，振动液化的可能性较大，无法用作闸基持力层。
此外，在34.91～36.32m高程段分布有工程性质较差的粉细砂夹层透镜体，在岩土体相变、基岩面起伏等的综合作用下，容易引发地基不均匀沉降[1]。
那吉船闸下游引航道通航水流条件的试验研究
区纵向流速可满足通航规范的要求 ,而横向流速及 回流流速则不能满足通航要求 ,需要采取有效措施 进行改善 。
表 1 引航道口门区水面最大流速限值 m/ s
从试验得知 ,由于下游河道缩窄且在约 0 + 900. 000 m 处向左拐弯 。所以 ,水流顺应河势 ,主流 居中偏左 ,而下游引航道口门以下航道却向右转弯 , 同时 ,受导航堤的约束 (导航堤至左岸的宽度约占河 宽的 1/ 4～1/ 3) ,下泄水流至口门区才往左岸扩散 , 致使口门区的水流方向与航道中心线交角较大 ,一 般达 10°～25°,从而使许多测点的横向流速偏大 ;另 外 ,在 口 门 区 的 220 m ( 0 + 530. 200 m 至 0 + 750. 200 m) 范围 ,靠左岸坡的水域形成回流区 ,回 流强度较大 。口门区的流速随下泄流量的增加而增 大 ,纵向流速一般为 0. 35 m/ s～2. 00 m/ s ,横向流 速一般为 0. 10 m/ s～0. 44 m/ s ,回流流速在 0. 36 m/ s～0. 76 m/ s 之间 。它们的最大值发生在最大通 航流量 Q = 3 440 m3/ s ( 5 年一遇洪水) , 分别为 2. 00 m/ s ,0. 44 m/ s 和 0. 76 m/ s。
广西水利水电 GX WA TER RESOU RCES & H YDROPOWER EN GIN EERIN G 1999 (1)
方政府从征收的水资源费中划出一部分用于建立地 方水质监测站 ,同时开展小流域或大流域的水资源 调查评价及保护规划工作 ,使有限的水资源可持续 地为国民经济建设发挥最大的效益 。
那吉航运枢纽水电站厂房布置及特点
源综合 利 用工 程 。 那 吉 航 运 枢纽 控 制集 雨 面积 ２ ３ ５ ７ ３ ｋ ｍ ， 总 库 容１ ． ８ ３ 亿ｉ ｎ 。水 库 正 常 蓄 水 位 １ １ ５ ． ０ ０ ｉ ｎ ， 死 水 位 １ １ ４ ． ４ ０ ｉ ｎ ， 校 核 洪水 标 准为 ５ ０ ０ 年一遇 ， 相应 校 核洪
筑 物 的一 部分 ， 厂 内机 组纵 轴 线 与坝 轴线 平 行 。电
ｌ 工 程 概 况
那 吉航运枢纽是郁 江综合利用规划 １ ０ 个梯级 中的第 ４ 个梯级 ， 是百色水利枢纽 的反调节水库 ， 是 座 以航 运 为 主 ， 结合发 电、 兼 有 其 它 效 益 的水 资
一
站升压变 电采用厂内主变问及 Ｇ Ｉ Ｓ 室 内开关站 ， 主 变间布置在安装间下游侧的副厂房内 ， 出线 电缆通 过副厂房 内的电缆竖井进入跨船闸的电缆廊桥 ， 接 到 位于 船 闸右侧 的 出线场 。
厂房上游进水渠设置有拦砂坎 ， 拦砂坎顶部高
程１ ０ ６ ． ０ ０ ｍ， ￡ 匕 溢流堰 的堰顶 １ ０ ４ ． ０ ０ ｍ高程高 出２ ｍ。
电站进水 口每机 ｌ 孑 Ｌ ， 每孑 Ｌ 净宽 １ ０ ． ４ Ｉ Ｔ Ｉ ， 进 口底
板高 程 ８ ８ ． ７ ０ ｍ， 从 桩号 ０ — ０ ２ ３ ． １ １ ６ 开始 向下 游倾 斜 １ ２ 。 （ 底 板 面 与水 平 面夹 角 ） 降至 ８ ５ ． ３ ８ ５ Ｉ ｎ 高程 ， 进 水 口底 板前 缘 厚 度 为 ２ ． ５ ｍ， 检 修 工 作 闸 门后 的底
贯 流 式 水 轮 发电 机组 ， 总 装 机 容量 ６ ６ ＭＷ ， 年 发 电 量２ ． ５ ３ 亿ｋ Ｗ・ ｈ ， 年利 用 小 时 数 ３ ８ ３ ７ ｈ 。河 床 式 水 电站厂 房 为挡水 建筑 物 的一部 分 。
那吉船闸水工建筑物病害分析及处理
0引言运行多年的水工混凝土建筑由于长期经受船舶碰撞、水流冲蚀、自然碳化及水质污染等原因，大多出现表面剥落、磨损严重、墙面露筋、大面积混凝土表面碳化等劣化现象，当裂缝扩展至一定宽度，会成为水、空气和腐蚀介质渗入混凝土内部的通道，使混凝土力学性能下降，加剧钢筋锈蚀程度，严重影响混凝土结构的安全与使用寿命[1]。
那吉航运枢纽船闸工程是广西在软岩上建造的第一座航运枢纽工程，其基础主要为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩夹粉砂质泥岩、泥岩的弱风化岩层，下部除了存在煤薄层、煤线层或炭质条纹层，无其他软弱层分布。
泥岩等软岩为广西特有的岩类，该地层具有岩性软弱（强度主要集中在15~60MPa）、胶结性和抗冲刷性较差、水平方向相变大等特点[2]。
那吉船闸在长期运行过程中，病害与老化问题逐渐突出，例如工程运行后渗水，使基岩软化，加上基础岩石的弹性模量各异，导致基础出现不均沉降，改变了闸室受力结构，从而导致闸室底板出现开裂、漏水等病害问题。
针对水工建筑物的病害问题，前人进行了不少研究。
周栋等[3]对浏河船闸闸室墙面竖直裂缝、沉降缝老化、缝距增大、错开等问题开展改性环氧裂缝灌浆、弹性密封膏嵌缝和混凝土表面丙乳砂浆等修复工作。
朱岱明[4]结合苏北运河船闸进行导航和靠船建筑物的病害原因分析，提出统筹调度、统一规划、精细管理等综合防治措施。
祝连娣[5]结合宫山咀水库除险加固工程实例，分析总结底板基础混凝土回填修复方法的技术要点。
然而，目前仍未见针对泥岩等软岩基础水工建筑的病害分析，以及为提高其承载力而采用的修复技术和措施。
本文针对那吉船闸底板开裂、结构缝漏水、混凝土缺失、淘空等混凝土损坏问题，分析出现病害的原因及其对船闸水工结构安全的影响，并采用高压固结灌浆等措施进行修复，以期为其他类似水工建筑物的病害预防、维护修复提供参考和借鉴。
1工程概况那吉船闸位设计水头为15.5m，船闸为单级船闸，闸室有效尺度为190m×12m×3.5m（长×宽×门槛水深），船闸上闸首、闸室、下闸首全长234m。
水利枢纽温度应力仿真分析
水利枢纽温度应力仿真分析构造特征点的温度历时曲线见图2。
由图2可知，对于A、B等构造内部点温度一般在浇筑后的5～8d到达最大值，相对于外表C点，温度变化明显滞后，且年变幅较小。
由于构造孔洞较多，因此整个构造在浇筑完毕后的第2年夏天边界温度呈现出周期性变化的特征。
构造在施工期的最高温度除边界附近外大局部在31．0℃以上，较高温度区域位于构造后半局部中上部以及构造顶部，最高温度达41．1℃。
预留槽部位由于浇筑温度低，且在低温季节浇筑，因此温度较低，最高温度约为27．0℃；后浇带部位混凝土体积相对较大，最高温度到达36．4℃。
3构造温度应力主体混凝土（除后浇带及预留槽部位外）浇筑完毕后1个月，构造较大σx、σy应力根本位于下游流道外表附近，σx最大应力到达2．26MPa，σy最大应力到达1．97MPa。
产生拉应力的原因是边界温度降低使外表附近混凝土收缩。
构造全部浇筑完毕后1个月，构造的最大应力根本位于底板内部，在上、下游方向各有一个σx应力较大区，最大值分别为2．0、2．4MPa，主要原因是此前底板内部混凝土一直处于降温阶段，使得内部产生顺流向拉应力。
从构造最大应力看，除构造边角位置应力较大外，在上游和下游的两个区域顺水流向应力较大，分别为2．3、2．5MPa，在中间后浇带部位应力较小，根本上为压应力。
而不设后浇带时［4］，整个构造内部上、下游方向均有较大的拉应力，最大值均超过3．0MPa，且出现大拉应力的范围较大。
由此可见，设置后浇带使得构造最大应力及大拉应力区范围都有所减小。
需要注意的是，在后浇带部位产生较大的竖向拉应力，最大应力到达3．8MPa，原因是后浇带部位浇筑时，两侧混凝土已经浇筑3个月以上，弹模较高，对新浇混凝土在竖直方向的收缩产生了较大约束作用，从而在竖直方向产生了较大拉应力。
后浇带不同浇筑时间对构造应力的影响设置后浇带后，构造顺水流向的应力有所减小，但在后浇带部位有较大的竖向拉应力。
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∞眠９ｓ 浇筑 瞳： ０Ｉ ． ｌ 嚣‘
图 Ｉ 底 板 有 限 元模 型
蕊 一 茇 菌 张
ｒ…一 …一一
２ 泄水 闸底 板 模 型 的建 立
考 虑到底板 结构 的特 性 ， 于平 面应 变 假设 ， 基 取
中 图 分 类号 ： Ｖ６ ８ １ Ｔ ９ ．
１ 工 程 概 况
那 吉枢纽 工程 位 于 右 江 上 游 田阳县 那 坡 镇 ， 距
田阳县城 ２ ｋ 是 以航运 为 主 ， ２ ｍ， 兼有 发 电 、 灌溉 和其
他效益 的水资源综 合利 用工 程 。泄水 闸 ２号 底板 于 ２０ ０ ６年 ８月 份 开 始 浇筑 ， 当 地 的 高 温季 节 ， 控 是 温 措施 难度 比较大 。 泄水 闸底板顺 水 流 方 向长 度 为 ３ ． ｍ， 直 水 ６５ 垂 流方 向为 １ ｍ， 度 为 ６ 采用 分层 浇筑 的方式 。 ９ 厚 ｍ，
结合 实 际 收集 资 料 ， 利用 有 限元 程 序 ． 泄 水 闸 底板 温 度 应力 进 行 计算 ， 析 了 泄 水 闸 底 板 的温 度 场 和应 力 场 ， 果 对 分 结
表明， 原施 工 方 案是 可行 的 。
关 键 词 ： 吉航 运 枢 纽 工 程 有 限 元 ； 度 应 力 那 温
分了 ４６ ５ ２个 单 元 。对 基 岩 底 部 及 四 周 ， 绝 热 边 界 取
围 ２ 底板分层浇筑围（ 间歇 期 ７天 Ｊ
３ 材 料 参数 的选 取
模型计 算 参数 按 表 】 气 温 变 化取 值 按 照百 色 ， 多 年月平均 气温 ， ２ 表 。
条件， 基岩表 面及 混 凝 土 表 面 ， 由于 与 空 气 接触 ， 取 第 三边界条 件 ， 热系数 Ｂ取为 ５ ＫＪ （ ． ． 。 放 ３ ／ ｍ ｈ 。 Ｃ）
度 ０ ９米 ， ２ ３ ４层 厚 度 为 １ ０米 ， ５ 厚 度 为 ． 第 、、 ． 第 层
２ 号底 板于 ２ ０ ０ ６年 ８月 份开 始 浇筑 ， ２ ０ 到 ０ ６年 １ Ｏ月份浇筑完成 ， 考虑 到冬季 气温寒 冷对底板 温度场
１８ ． ｍ； ． ～２ Ｏ 为了便于分析 ， 中央断面 Ａ 的温度来 取 Ａ
∞ ３ 一
浇 时目 ｏ ＆１ 巍筑 度： ｃ 筑 ２ ４ ０ 置 ∞‘．
顺水 流方 向的一 个 断面 来 建立 有 限元 平 面 模 型 （ 如 图 １ 。 以顺水 流 方 向 为 Ｘ方 向 ， 直 方 向为 Ｙ 方 ） 竖 向， 地基 范 围深 度 ４ 长 为 ４ ． ｍ。为 了满 足浇 筑 ｍ， ６５ 层 的要求 ， 对每 一 个 浇 筑层 划 分 了三 层 单 元 。共 划
４ １ 不 同 时 段 温 度 场 分 析 ．
算前期步长以小时为单位 ， 后期 以天 为单 位 。
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表 Ｉ 计 算 参 数 表
表 ２ 百 色 地 区 多年 月 平 均 气 温 （ ） ℃ 月 份
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２
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７
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９
１ ｏ
Ｉ Ｉ
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１ ． １ ． １ ． ２ ． ２ ． ２ ． ２ ． ２ ． ２ ． ２ ． １ ． １ ． ２ ． ３ ３ ５ ２ ９ ４ ３ ７ ６ ７ ７ ９ ８ ７ ７９ ６３ ２ ９ ８６ ４ ６ ２ Ｉ
维普资讯
９ ６ 按 照表 ５ ２ 可 以得 到气 温年变化 如下 ： ．，
甘 肃 科 技
第 ２ ４卷
Ｔ， ２１ ．ｃｓ要（一６５］ ．＋７７ｏ［ ｒ ．） ＝２
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４ 泄 水 闸底 板 温度 应 力 分 析
底板共分为 ５层 浇筑 ， 层面 间歇 ７天 ， １ 厚 第 层
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０ ８年 ４月 第 ２４卷 第 ８期 ２０
． ．４ ＮBiblioteka ｏ ８ ２ Ａ ｐｒ ． ２ ０８ ０
那 吉 航 运 枢 纽 工 程 泄 水 闸底 板 的 温 度 应 力 特 性 分 析
谢 安 丰 ， 晓 平 李 兵 刘 ，
（ 、 沙理 工 大 学 水 利 学 院 ， 南 长 沙 ４ ０ ７ ２ 广 西壮 族 自治 区 交 通 规 划 勘察 设 计研 究 院 ） １长 湖 １０ ６； 、 摘 要 ： 吉 枢 纽 工 程 ２号 泄 水 闸 底 板 于 ２０ 那 ０ ６年 ８月 份 开 始 浇 筑 ， 界 气 温 比较 高 ， 控 措施 显 得 极 为重 要 。文 中 外 温
ａ第１ 浇筑层卜７ 天内温度变化 曲线 ｂ第２ 浇筑层７ １ 天内温度变化曲线 ￣４
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进行 比较 分 析 。顺 水 流 方 向 为 Ｘ轴 ， 直 方 向 为 Ｙ 竖
的影响 ， 模型计算从 ２ ０ ０ ６年 ８ １ 计算 到 ２ ０ 月 ５１ ３ ０ ７年
２月底 ， 由于混凝土前期 的水化 热温升 比较快 ， 型计 模
轴， 泄水 闸的上 游部分起点 为坐标原点 。（ 如图 ２ ）