水電站水工金屬結構對于水電項目的建設和使用至關重要，本文對水電站水工金屬結構特性、檢測等方面進行探討，提出了水工金屬結構安全運行的建議。

　　《水利水電施工》是全國水利水電施工技術信息網網刊。是經湖北省新聞出息局每年審查批準的內部資料、準印證號為2008/YC。是全國唯一全部刊載水利水電施工技術和管理的綜合性科技成果和科技情報資料的刊物。 《水利水電施工》1982年創刊以來，以快捷發表實用的科技信息和“四新”成果。而受到廣大工程技術人員，特別是年青工程是由的歡迎和有關部門的認可。 《水利水電施工》為季刊，每季度末出版。

　　水工金屬結構安全關系到水電站安全度汛和水庫的正常運行調度。對水工金屬結構進行安全檢測和評估是及時發現問題和隱患、保障水電站運行安全和經濟效益的重要手段。筆者介紹了二灘水電站水工金屬結構安全檢測范圍選擇、檢測內容及方法、檢測和計算成果、安全評估等內容，提出了保障水工金屬結構安全運行的建議。

　　1概述

　　二灘水電站位于四川省攀枝花市境內雅礱江干流，電站以發電為主，總裝機3300MW，水庫正常蓄水位為1200m，總庫容58億m3，調節庫容33.7億m3，具有季調節能力。二灘大壩為拋物線型混凝土雙曲拱壩，最大壩高240m，壩頂弧長774.69m。電站泄洪建筑物由壩身泄水孔和右岸泄洪洞組成。壩身泄水孔包括表孔、中孔及底孔。表孔共7孔，設弧形工作閘門，設計水頭12m，總水壓力8538kN，配套的7臺雙缸液壓啟閉機容量為2×1000kN。中孔共6孔，設弧形工作閘門及平板事故檢修閘門，工作閘門設計水頭80m，總水壓力32450kN，配套的6臺液壓啟閉機啟門力3000kN，閉門力1000kN。中孔事故檢修閘門為單吊點平板鏈輪門，設計水頭90m，總水壓力57063kN，由壩頂1臺QM500-11.5型雙向門式啟閉機操作啟閉。底孔共4孔，設平板工作閘門及事故檢修閘門，工作閘門設計水頭120m，運行水頭80m，總水壓力21660kN，計算啟門力2×4000/2×3000kN，配套的4臺液壓啟閉機最大啟門力2×4000kN，最大下壓力2×3000kN。底孔事故檢修閘門設計水頭120m，運行水頭80m，總水壓力35663kN，啟門力/持住力2500kN，底孔事故檢修閘門與中孔事故檢修閘門由同一臺壩頂啟閉機操作啟閉。底孔一般不參與泄洪，僅作放空水庫之用。泄洪洞共2條，設弧形工作閘門，設計水頭37m，總水壓力74768kN，配套的2臺液壓啟閉機啟門力2×4000kN。泄洪洞事故檢修閘門為平板門，設計水頭37m，總水壓力64017kN，分別由型號為2×3600kN/2×4000kN的固定卷揚式啟閉機操作啟閉。電站進水口共6孔，進水口快速閘門為平板閘門，設計水頭72m，總水壓力42992kN，配套的6臺液壓啟閉機啟門力分別為3000kN。進水口檢修閘門為平板門，共1扇，由進水口QM200/40-14型雙向門式起重機啟閉。二灘水電站自1999年建成投運以來，除對個別閘門進行過防腐處理和小規模閘門焊縫無損探傷外，未開展過系統性水工金屬結構安全檢測與評估工作。2013年二灘大壩第二次定期檢查將水工金屬結構安全檢測與評估列為定檢專題之一，對水工金屬結構進行了系統的安全檢測與評估。

　　2巡視及外觀檢查

　　巡視及外觀檢查以目測檢查為主，輔以一些必要的檢測工具。主要檢查與閘門和啟閉機相關的水力學條件、水工建筑物是否有異常跡象，附屬設施是否完善、有效，并判斷其對閘門和啟閉機的影響，檢查閘門和啟閉機外觀形態是否有裂紋、磨損、偏斜、折斷、磨蝕、壓陷等明顯缺陷。主要檢查內容以DL/T835-2003《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術規程》第4~6條為依據。

　　2.1表孔閘門

　　7套表孔工作閘門及配套的啟閉設備運行正常，門體、主梁、縱梁、面板、支臂、吊耳、支鉸等構件情況良好，均未出現明顯變形、開裂、損傷等異常現象。閘門焊縫未發現表面裂紋、表面氣孔，也未發現有超過規范要求的咬邊、錯臺等缺陷。閘門止水橡皮情況良好，其墊板、壓板、止水座板情況也較好。閘門側輪、側軌有輕微腐蝕現象。閘門軌道及周圍混凝土平整、無剝蝕、破損和妨礙閘門啟閉的障礙物。

　　2.2中孔閘門

　　6扇中孔工作閘門門體、主梁、縱梁、面板、支臂、吊耳、支鉸等構件情況較好，均未出現明顯變形、開裂、損傷等異常現象。閘門焊縫未發現表面裂紋、表面氣孔，也未發現有超過規范要求的咬邊、錯臺等缺陷，部分焊縫及其熱影響區表面有輕微腐蝕現象。2號中孔閘門外側頂止水橡皮破損，長度500mm左右，其他閘門止水橡皮均較好，止水墊板、壓板、止水座板輕微腐蝕。閘門側軌有輕微腐蝕現象，閘門下部板格和主縱梁板格有大量積水，閘門面板、次梁、主梁、支臂等構件局部有輕微腐蝕現象。閘門軌道及周圍混凝土平整、無剝蝕、破損和妨礙閘門啟閉的障礙物。

　　2.3底孔閘門

　　二灘水電站投運初期，底孔長時間泄水造成工作閘門底檻止水嚴重沖刷、氣蝕，后用抗磨材料對底檻巴氏合金沖刷處進行了填充和找平處理，處理完畢后帶水試驗發現修補材料仍然存在沖蝕，閘門不能徹底封水。遂落事故檢修閘門擋水，工作閘門局部開啟，至今再未進行過處理。由于底孔流道未設置進人專用通道，工作閘門長期未做任何檢查、維護工作。閘門止水均為鋼性止水，表面輕微腐蝕、無變形和破損等異常現象。1號底孔工作閘門落至全關后頂止水面、底止水面間隙均為0mm;左止水面上段及下段有間隙，最大間隙為0.5mm;右止水面下段有間隙，最大間隙為0.35mm。3號底孔工作閘門落至全關后頂部止水面間隙均為0mm;底部止水面有兩點間隙，分別為0.03mm、0.02mm;左側止水面有一點間隙，為0.03mm;右側止水面有一段130mm長、0.03mm寬的間隙。門槽底檻止水面修復使用的貝爾佐納復合抗磨涂料出現了老化、脫空現象，止水面局部出現爆口、鼓包、脫落及整體不光滑等現象;門槽側止水面有局部銹蝕出的小坑。閘門門槽軌道輕微腐蝕;閘門面板、主梁、隔板局部有輕微腐蝕現象。底孔事故檢修閘門處于擋水運行狀態，故水流狀況不明，1號、2號閘門基本不漏水，3號、4號閘門頂部和通氣孔有滲水情況。1號閘門表面腐蝕輕微，2號、3號、4號閘門腐蝕程度和腐蝕面積較1號閘門嚴重，大部分構件屬于輕微腐蝕，局部為一般腐蝕。

　　2.4泄洪洞閘門

　　泄洪洞工作閘門門體、主梁、縱梁、面板、支臂、吊耳、支鉸等構件情況較好，均未出現明顯變形、開裂、損傷等異常現象。2號泄洪洞工作閘門右上支臂焊縫存在超標的咬邊缺陷(>1.0mm)，其他焊縫表面質量較好。閘門止水橡皮、止水墊板、壓板、座板情況均較好。閘門側輪、側軌情況良好。閘門軌道及周圍混凝土平整、無剝蝕、破損和妨礙閘門啟閉的障礙物。閘門下部板格和支臂積水較多，閘門防腐情況較好。閘門胸墻平整，無損傷、剝落等情況，有較多的表面裂紋，但無滲水和析鈣的情況。泄洪洞事故檢修閘門運行情況良好，閘門門槽混凝土表面平整，無損傷、剝落等異常現象。

　　2.5進水口

　　閘門6扇進水口快速閘門門體、主梁、縱梁、面板等構件均未出現明顯變形、開裂、損傷等異常現象。閘門焊縫未發現表面裂紋、表面氣孔，也未發現有超過規范要求的咬邊、錯臺等缺陷。各閘門止水較好，無破損情況，止水墊板、壓板、螺栓良好。閘門支承行走裝置、鎖錠裝置情況良好，閘門充水閥工作正常。閘門門槽軌道及周圍混凝土平整、無剝蝕、無破損和妨礙閘門啟閉的障礙物。

　　3閘門腐蝕檢測

　　腐蝕檢測采用數值式測厚儀和游標卡尺進行檢測。二灘大壩水工金屬結構總體保護較好，表孔工作閘門、中孔工作閘門、底孔工作閘門只是少數構件的局部有一般腐蝕情況，其他為輕微腐蝕。中孔事故檢修閘門鏈輪、止水墊板、壓板、螺栓、閘門焊縫周圍、各支承輪腐蝕程度為一般腐蝕，主梁翼緣腐蝕程度為輕度腐蝕。泄洪洞工作閘門、泄洪洞事故檢修閘門以及閘門的啟閉機均未出現腐蝕情況。底孔事故檢修閘門門體腐蝕面積相對較大、腐蝕程度較重，其中1號底孔事故檢修閘門的腐蝕程度評定等級為輕微腐蝕，其他三扇閘門為一般腐蝕。

　　4閘門焊縫無損探傷

　　焊接結構的水工鋼閘門經長期運行后，其主要受力焊縫可能會產生裂紋等危害性缺陷，從而對閘門的承載能力和安全運行產生顯著影響。為此，在對閘門進行安全檢測時，應對主要受力焊縫進行無損探傷。本次檢測采用HS-510超聲波探傷儀進行檢測。探傷執行的標準為GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分析》，Ⅰ類焊縫超聲波探傷不少于20%，Ⅱ類焊縫不少于10%。檢測結果顯示表孔、中孔閘門焊縫的內部缺陷主要是氣孔和個別翼緣對接焊縫局部未焊透，對照DL/T5018-2004《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》，焊縫未焊透缺陷均在設計規范允許范圍內。底孔工作閘門檢測均無缺陷。故從焊縫角度來看，焊縫缺陷不影響閘門的安全使用，閘門是安全可靠的。

　　5閘門應力檢測

　　閘門結構應力檢測采用電測法。按照閘門結構及尺寸在閘門關鍵部位布置數量不等的測點，選擇庫水位在正常蓄水位時檢測。現場檢測前，根據測點圖確定測點位置，在檢測處進行打磨清洗及定位處理。應力檢測通過在測點處粘貼電阻應變片并通過導線連接檢測儀器和計算機，實施現場對結構靜應變迅速和精確的測量與存儲。電阻應變片采用陜西漢中電測儀器廠生產的3×2mm膠基電阻應變片，應變片與被測構件的粘接采用502膠。

　　5.1靜應力檢測成果

　　(1)弧門的靜應力實測結果表明，在運行狀態下實測的弧門上、下支臂應力分布情況大致相同，即上、下支臂實際上被分配的荷載基本接近，說明設計上梁間距的布置及荷載分配方法是正確、合理的。同時弧門的主橫梁受力較大，荷載主要通過主橫梁和縱梁傳到支臂，這符合結構實際受力及變形的狀態。

　　(2)平板閘門的靜應力實測結果表明，閘門邊梁受力較小，荷載主要由縱隔板傳到主梁、再由主橫梁傳到支承定輪，符合結構實際受力及變形的狀態。

　　(3)從靜應力實測結果看出，在水庫設計水位1200m時，各閘門的應力都處于材料的允許應力之內，并有足夠的安全儲備。

　　5.2動應力檢測

　　成果表孔工作閘門最大動應力出現在閘門支臂部位，動應力值為32.8MPa;中孔工作閘門最大動應力出現在閘門支臂部位，動應力值為33.2MPa;泄洪洞工作閘門最大動應力出現在閘門支臂部位，動應力值為23.9MPa。實測成果表明，各閘門實測動應力都較小。綜合閘門靜應力和動應力檢測成果，閘門總應力均小于閘門材料的允許值，閘門是安全的。

　　6閘門啟閉力檢測

　　啟閉力的檢測采用動態應變片間接法測量，每一閘門啟閉力檢測3次。無拉桿閘門測點布置在減速箱輸出軸的中部，動態應變片沿軸線45°方向粘貼。中孔事故檢修閘門啟閉機為壩頂門機，門機通過多根拉桿對閘門施加啟閉力使閘門啟閉，采用在拉桿表面布置電阻應變片測啟閉力的方法。按照閘門特性和現場實際情況，選擇2~4號表孔工作閘門、2~3號中孔工作閘門、2號中孔事故檢修閘門、1號泄洪洞工作閘門及1號泄洪洞事故檢修閘門進行實際啟閉力檢測，對表孔工作閘門、中孔工作閘門及事故檢修閘門、泄洪洞工作閘門及事故檢修閘門、底孔工作閘門及事故檢修閘門、進水口快速閘門及檢修閘門啟門力進行理論計算。各閘門實測啟閉力及理論計算成果見表2。由表2可以看出，各閘門實測啟閉力與理論計算結果均小于相應啟閉機容量，各啟閉機均有足夠的啟閉容量。各閘門啟閉力計算結果與檢測結果有一定的差別，是由于實際檢測時按實時水位計算，而理論計算則按設計水位計算，理論計算時靜水壓力取最大值計算，實測時閘門平壓后靜水壓力較小等原因引起。

　　7啟閉機檢測與考核

　　按照DL/T835-2003《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術規程》的相關條款，對25臺液壓啟閉機、2臺固定式卷揚機和2臺雙向門式啟閉機進行了性能狀態檢測和考核。液壓啟閉機油缸、輸油管等液壓系統無腐蝕、變形、損壞、漏油等異常情況，液壓缸、活塞桿等構件無腐蝕、磨損、變形、漏油情況，啟閉機的活塞桿與閘門連接完好，現場檢查吊點沒有發現開裂和異常變形現象。泄洪洞事故檢修閘門固定卷揚式啟閉機和壩頂門機的機架無裂紋、變形和松動等異常現象，電氣部分線路接地良好、連接正常。機械起吊設備潤滑情況良好，運行正常、動作準確、維護較好，機架及機械起吊設備均無腐蝕現象。各類啟閉機各種儀表、電氣設備齊全，工作正常，動作準確，控制保護系統完整、可靠，動力系統導線排列符合相應規范要求，導線情況良好，備用電源工作正常。雙向門式啟閉機行走正常，無卡阻等情況，門機啟閉閘門時未出現異常噪聲和卡阻情況。2號表孔工作閘門啟門時存在明顯的噪聲和振動情況。3號表孔工作閘門啟門時，閘門左右缸有不同步的情況，并伴有明顯的振動現象。