深潛孔平板閘門鋼絲繩破斷原因分析及解決措施

齊業全

（安徽省響洪甸水庫管理處，安徽 六安 237335）

1 水庫的基本情況

響洪甸水庫位于安徽省六安市金寨縣境內，壩址位于西淠河的上游，是20 世紀50 年代興建的集防洪、灌溉、供水、發電、航運、旅游等綜合利用的大（Ⅰ）型水利樞紐工程?？刂屏饔蛎娣e1400km2，蓄水總庫容26.1 億m3，承擔淮河蓄洪錯峰、下游農田灌溉、流域生態改善等重任，并為六安、合肥等地提供飲用水。響洪甸水庫工程于1956 年4月開工新建，1958 年7 月基本建成，自水庫運行以來，在防洪、灌溉、發電等方面發揮了巨大的效益。

水庫樞紐工程由大壩、泄洪隧洞、發電引水隧洞、發電廠房和變電開關站等建筑物組成。攔河壩為等半徑定圓心混凝土重力拱壩，最大壩高87.5m，壩頂高程143.4m，防浪墻頂高程144.5m，壩頂弧長367.5m，泄洪隧洞位于大壩右岸，全長303.9m，洞徑7m，最大下泄流量630m3/s，鋼筋混凝土襯砌。發電引水隧洞與泄洪隧洞相距約38m 平行布置，主洞總長257.02m，直徑8.7m，不襯砌，末端接4 條直徑3.6m的支洞并漸變到2.8m 的鋼管，平行引入廠房。地面式發電廠房布置在大壩下游右岸約150m 處。

2001 年9 月，按水利部水庫大壩安全鑒定和評價的有關規定和要求，由安徽省水利廳負責組織開展大壩的安全鑒定工作。2004 年5 月水利部大壩安全管理中心下達了《關于響洪甸水庫三類壩安全鑒定成果的核查意見》，核定響洪甸水庫大壩為三類壩。2008 年7 月，國家發改委批復了《安徽省響洪甸水庫除險加固工程可行性研究報告》，2008 年12 月水利部批復了《安徽省響洪甸水庫除險加固工程初步設計報告》。

2 泄洪隧洞進口側事故門基本情況

2.1 泄洪洞事故門基本情況

響洪甸水庫原有泄洪隧洞共設兩道閘門，上游為進口側斜置事故閘門，下游側為液壓式工作門。響洪甸水庫大壩經多年運行后，陸續發現了一些安全隱患和缺陷，其中一項是原有泄洪洞進口側斜置事故閘門不能滿足設計水位條件下動水關閉的要求，平壓閥失效，滾輪轉動不靈活，導向輪銹死，部分焊縫焊接質量不滿足規范要求等，影響閘門正常運行。

大壩除險加固時，在原有斜置事故閘門下游側100m 左右增加新的垂直啟閉平板事故閘門，原有斜置事故閘門僅作為檢修門使用。除險加固后，原有泄洪洞共設三道閘門控制，自上游至下游為進口側檢修門、進口側事故門和出口側工作門。

新增事故閘門孔口寬6m、高7m，檢修平臺高程為130.5m，啟閉機平臺設在145m 高程，閘門地坎高程69m。

2.2 泄洪洞事故門基本參數

事故門啟閉機主要技術參數是：雙吊點固定卷揚式啟閉機，持住力2×320t（兩個吊點，每個吊點320t），啟門力2×125t（兩個吊點，每個吊點125t），啟閉行程65m，電動機功率：2×63kW，外型尺寸（長×寬×高）：8.9m×3.7m×2.4m，設備重量124t。啟閉機鋼絲繩型號是44ZAB6×36SW+IWR1870。

事故閘門采用潛孔式7.3m×7.25m 平面滑動鋼閘門，閘門上設兩個吊點，從上游側往下游側看，兩個吊點共采用了兩個動滑輪組，穿了32 根鋼絲繩，左右吊點各16 根，每個動滑輪組共繞鋼絲繩上、下游各8 根，門體重100t。

閘門開度儀采用啟閉機滾筒軸頭齒盤式旋轉編碼器開度儀。

從上述參數可以看出，泄洪洞事故門啟閉機啟閉行程長，啟閉行程65m，閘門地坎到檢修平臺高度為66m，到啟閉機底部平臺76m，屬于深潛孔式啟閉機，每根鋼絲繩長約1000m，閘門兩個吊頭與鋼絲繩等配件重量大。

3 閘門鋼絲繩斷裂情況及原因分析

3.1 閘門操作情況

在除險加固過程中和剛投入運行時，閘門鋼絲繩斷裂過兩次。其中一次是除險加固工程結束不久，由于泄洪洞出口側工作門混凝土與基巖接合部位滲水，安排了防汛應急修復項目。

根據運行規則，首先須關閉上游側進口斜置檢修門，隨后開啟下游出口側工作門并排水，發現老泄洪洞上游仍有漏水，原因是進口側檢修門漏水，必須關閉進口側事故門。操作事故門前，閘門開度顯示為9837m，關閉后開度顯示為0m，表明事故門已全部關閉。隨后開展工作門混凝土檢修施工，施工完成后，為檢驗灌漿后封水效果，安排對事故門進行了操作。

操作中，當閘門開度顯示0.544m 時，突然聽到異常響聲，立即停止了閘門操作，并切斷電源，安排專業人員下到閘門檢修平臺（130.5m 高程）進行檢查，由于閘門井無照明，僅發現右側鋼絲繩明顯松動，立即通知原建設、監理、設計等單位。

組織原監理、設計等單位人員下到檢修平臺檢修攝像。由于閘門井高度超過50m（檢修平臺高程為130.5m，閘門門頂約77m 高程），拍攝圖像較模糊，初步判斷為鋼絲繩異常。再次下檢修平臺拍攝，取得閘門上部鋼絲繩滑輪組攝像資料，并進行了初步分析。

3.2 發現問題

從上游側往下游側看，兩個吊點共采用了兩個動滑輪組，穿了32 根鋼絲繩，左右吊點各16 根，每個動滑輪組共繞鋼絲繩上、下游各8 根；攝像初步發現左側吊點滑輪組的最右端下游側第一根鋼絲繩斷裂，但因為斷點位于高程較高位置，未看到斷頭，僅發現斷掉的余繩在閘門頂繞了一圈。右邊吊點滑輪組的最左端下游側第一根鋼絲繩整根斷裂，并且有斷股，能看見懸在空中的斷頭。此外，該吊點最左端上游側第一根鋼絲繩斜向插入下游側，估計與下游側鋼絲繩纏繞。

由于閘門井很深，檢修平臺無防護設施，受燈光限制，僅從攝像資料中看見接近閘門的上側滑輪組附近的上述情況，閘門是否偏移、卡槽及其他情況尚無法摸清。

3.3 初步排查

一是組織專業人員對操作全過程進行排查，對操作專業人員的數量、資格、操作規程的使用、注意事項落實等進行了逐項排查，未發現不規范操作。二是對水庫加固驗收后的運行維護管理進行了全面梳理，委托專業化的響洪甸水電站設備檢修公司進行維護管理，對啟閉機、鋼絲繩、閘門進行定期維護，驗收后均進行了短行程的啟閉操作。

3.4 原因分析

初步分析排查后，按照檢修規程簽發工作票、操作票，做好安全措施，檢修施工單位利用吊籃下到閘門頂部。經過查看現場情況，發現閘門無偏移、卡槽等異常，兩側吊點滑輪組吊頭均傾斜在閘門上端，鋼絲繩均嚴重下垂，其中右側吊頭最左端下游側第一根鋼絲繩下垂尤為嚴重，環繞在吊頭上。

分析有兩種可能：一是閘門開度儀為齒盤式旋轉編碼器，安裝在滾筒軸頭上，在深潛孔閘門大行程運行時，受滾筒、鋼絲繩等運行的影響，導致閘門開度儀誤差大，閘門全關位置時啟閉機沒有停止，吊頭與鋼絲繩繼續下降；二是由于閘門重量大，運行行程長，吊頭和鋼絲繩等閘門配件重量大，在閘門長時間關閉后，吊頭和鋼絲繩發生下滑。這兩種情況均導致閘門吊頭傾斜，過長的鋼絲繩纏繞在吊頭上，開啟閘門時造成鋼絲繩斷裂。

4 處理方法

在原施工單位更換鋼絲繩后，綜合考慮鋼絲繩斷裂的原因，制定安全措施：一是增加一套鋼絲繩旋轉編碼器開度儀，鋼絲繩一端連接在閘門頂端，另一端連接重錘，確保閘門啟閉過程中閘門開度儀不受滾筒鋼絲繩的影響，確保閘門全關位置判斷的準確性；二是在閘門全關位置時，在啟閉機平臺和鋼絲繩之間加裝閘門全關位置斷開節點開關；三是在閘門全關時用油漆在啟閉機平臺處鋼絲繩上作物理標記，確保萬無一失。經過幾年的運行，閘門啟閉機均運行正常，沒有出現類似問題■