CN111719511A - 一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置，包括定位吸附结构和平板闸门；定位吸附结构包括吸附仓；吸附仓为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其底面接近开口端处与平板闸门的一侧边缘柔性连接，其上面或侧面开有抽水孔，其开口端的方环形端面上由内至外依次设有主止水带及辅助止水带，辅助止水带的外边缘超出吸附仓开口端的端面外边缘。本发明还公开了一种大坝深孔水下动水拍门封闭方法。本发明可实现动水拍门的精准定位，并稳定平板闸门。

Description

一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置及方法

技术领域

本发明涉及一种拍门封闭装置及方法，特别涉及一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置及方法。

背景技术

目前，水工闸门作为水库大坝工程中常见的水工结构，承担着泄洪控制的任务。然而，一直以来，闸门闭门失效、闸门振动等工程事故屡见不鲜，有些甚至造成巨大的经济损失。例如：某水电站泄洪底孔的其中一道闸门出现问题被水流冲走，由于没有有效的闸门临时封堵措施，最终只能放任水库库容被放空，造成闸门损失及发电损失；此外，研究表明，目前绝大多数事故闸门在动水闭门过程中均出现爬行振动现象，闸门难以关闭。总之，闸门破坏或者无法完全落门并伴随爬行振动的工程问题屡屡发生，不仅导致无法封堵水流，在紧急情况下可能造成严重损失，而且使相关结构受到强烈的冲击荷载，对启闭设备及闸门的长期安全运行极为不利。然而目前国内外还未见有大坝深孔水下动水拍门封闭的有效方法，而关于动水拍门技术，则在小型泵站工程中比较常见，但需要提前安装固定。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种定位准确且稳定的大坝深孔水下动水拍门封闭装置及方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置，包括定位吸附结构和平板闸门；定位吸附结构包括吸附仓；吸附仓为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其底面接近开口端处与平板闸门的一侧边缘柔性连接，其上面或侧面开有抽水孔，其开口端的方环形端面上由内至外依次设有主止水带及辅助止水带，辅助止水带的外边缘超出吸附仓开口端的端面外边缘。

进一步地，在辅助止水带的超出吸附仓端面外边缘的部分的背面上，设有止水压条；在吸附仓开口端的左右两侧设有水平方向伸缩的液压伸缩杆；液压伸缩杆的一端固定在吸附仓上，另一端伸出后压接在止水压条上。

进一步地，柔性连接为铰接式柔性连接。

进一步地，平板闸门上设有围合成方环形的闸门止水带。

进一步地，吸附仓开口朝上放置时的内壁尺寸为：长4～6m，宽4～6m，高2～3m，壁厚0.4～0.6m。

进一步地，吸附仓由混凝土制成。

本发明还提供了一种利用上述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置的大坝深孔水下动水拍门封闭方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，将吸附仓和平板闸门水平叠放，使吸附仓开口朝向坝体的上游坝面，将吸附仓和平板闸门分别牵引，一起水平吊入水中；

步骤二，吸附仓和平板闸门下降至指定深度后，使吸附仓靠近坝体，使辅助止水带贴紧坝面；

步骤三，通过抽水孔将吸附仓内水抽干，使主止水带压附于坝体的上游坝面，完成吸附仓的定位；

步骤四，松开远离吸附仓开口端一侧的平板闸门的牵引，使平板闸门向下翻转，在泄洪孔附近的动水压力作用下，完成动水拍门，将泄洪孔封堵。

进一步地，闸门事故处理完成后，向吸附仓内注水，使吸附仓的内外压力平衡后，将吸附仓和平板闸门吊起回收。

本发明具有的优点和积极效果是：利用吸附仓的内外压差作用，使整体装置牢牢吸附在大坝的上游坝面上，实现动水拍门的精准定位，同时也能避免平板闸门靠近泄洪深孔时，受到动水压力作用而失稳，有效地提高了深孔水下动水拍门的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置结构示意图。

图2是图1中A-A剖视图。

图中，1、坝体；2、泄洪深孔；3、吸附仓；4、抽水孔；5、平板闸门；6、缆绳；7、铰支座；8、主止水带；9、辅助止水带；10、止水压条；11、闸门止水带；12、液压伸缩杆。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图2，一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置，包括定位吸附结构和平板闸门5；定位吸附结构包括吸附仓3；吸附仓3为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其底面接近开口端处与平板闸门5的一侧边缘柔性连接，其上面或侧面开有抽水孔4，其开口端的方环形端面上由内至外依次设有主止水带8及辅助止水带9，主止水带8及辅助止水带9，沿吸附仓3开口端的方环形端面边缘方向，各自围合成方环形，形成闭合的止水环带。辅助止水带9的外边缘超出吸附仓3开口端的端面外边缘。

采用吸附仓3，使其吸附于坝面上，用于平衡平板闸门5重力、浮力、动水压力以及平板闸门5拍门过程中的受力变化，保证拍门过程中整体装置的稳定性。

可在辅助止水带9的超出吸附仓3的端面外边缘的部分的背面上，设有止水压条10；可在吸附仓开口端的左右两侧设有水平方向伸缩的液压伸缩杆12；液压伸缩杆12的一端固定在吸附仓3上，另一端伸出后压接在止水压条10上。

液压伸缩杆12即伸缩式液压缸，其是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。液压伸缩杆伸出时可获得很长的工作行程，缩回时的轴向长度较短，占用空间较小，结构紧凑。液压伸缩杆12由液压泵驱动，可设置液压站，通过液压阀来控制液压伸缩杆12的伸缩。

上述的液压伸缩杆12可采用现有技术中的液压伸缩杆，并采用常规技术手段进行安装及驱动控制。

液压伸缩杆12的伸缩端可设有液压式径向膨胀套头，液压伸缩杆12的伸缩端伸出至止水压条10位置时，膨胀套头在液压油的作用下沿径向向外膨胀，膨胀套头压接在止水压条10上，对止水压条10施加朝向辅助止水带9的压力。液压径向膨胀套头可采用现有技术中的结构，并采用常规技术手段进行安装及驱动控制。

吸附仓3的底面接近开口端处与平板闸门5的一侧边缘可采用索链、绳索、铰支座7等柔性连接方式进行连接，使吸附仓3和平板闸门5可相对转动。其中一方可相对另一方翻转，比如可使平板闸门5相对吸附仓3开口端的下边缘翻转，使平板闸门5相对吸附仓3下表面垂直，使平板闸门5与吸附仓3开口端的方环形端面平齐。

优选地，吸附仓3开口端的下侧边缘与平板闸门5的一侧边缘可采用铰支座7等铰接方式进行连接，柔性连接优选为铰接式柔性连接。使连接的两个边缘部分相对位置更固定。

吸附仓3开口端的环形端面可向外或向内延伸，用于增大止水带粘贴面，从而增大吸附力及摩擦力。

平板闸门5上可设有围合成方环形的闸门止水带11。

吸附仓开口朝上放置时，其内壁尺寸可为：长4～6m，宽4～6m，高2～3m，壁厚0.4～0.6m。

吸附仓3可由混凝土制成。混凝土制作方法较简单，施工周期短。

安装在吸附仓3上的主止水带8、辅助止水带9，以及安装平板闸门5上的闸门止水带11等均采用现有技术中产品，并采用常规技术手段进行安装。

下面是一种利用上述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置的大坝深孔水下动水拍门封闭方法实施例，该方法包括如下步骤：

步骤一，将吸附仓3和平板闸门5折合，使两者水平叠放且平板闸门5在下；将吸附仓3和平板闸门5分别牵引，使吸附仓3开口朝向坝体1的上游坝面，将两者一起水平吊入水中；

步骤二，吸附仓3和平板闸门5下降至指定深度后，使吸附仓3靠近坝体1，使辅助止水带9贴紧坝面。

如果在辅助止水带9的超出吸附仓3的端面外边缘的部分的背面上，设有止水压条10；并在吸附仓开口端的左右两侧设有水平方向伸缩的液压伸缩杆12；则当吸附仓3靠近坝体1后，驱动液压伸缩杆12，使其伸缩端伸出并压接在止水压条10上，对辅助止水带9施加朝向坝面的压力；帮助辅助止水带9贴紧坝面。

步骤三，通过抽水孔4将吸附仓3内水抽干，使主止水带8压附于坝体1的上游坝面，完成吸附仓3的定位。

如果使用液压伸缩杆12对辅助止水带9施压，则在吸附仓3内水抽干后缩回液压伸缩杆12。

步骤四，松开远离吸附仓3开口端一侧的平板闸门5的牵引，使平板闸门5向下翻转，在泄洪孔附近的动水压力作用下，完成动水拍门，将泄洪孔封堵。

原闸门修复完成或闸门事故处理完成后，通过向吸附仓3内注水，使吸附仓3的内外压力平衡后，可将吸附仓3和平板闸门5吊起回收。

下面以本发明的一个优选实施例来进一步说明本发明的结构、工作流程及工作原理：

请参见图1至图2，某工程坝体1的泄洪深孔2的孔口尺寸约6m×8m，其中心线位于水下40m位置，其工作闸门和事故闸门因故障而闭门失效。

一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置，由定位吸附结构和平板闸门5构成，定位吸附结构包括吸附仓3、抽水孔4、主止水带8、辅助止水带9、止水压条10、液压伸缩杆12；其中吸附仓3为空心方筒形，一端开口，另一端封闭，呈方盒形，制作材料为混凝土；主止水带8、辅助止水带9、止水压条10、液压伸缩杆12均设置在吸附仓3开口一侧；平板闸门5上设置闸门止水带11，并与吸附仓3通过铰支座7连接；整体装置由缆绳6牵引，其中吸附仓3上可设置三根缆绳6，形成三角形吊点分布。

为实现深孔的临时封堵，使用缆绳6将整体装置放入水中，控制所述缆绳6使整体装置平稳下沉，并保持吸附仓3的开口朝向坝体1的上游坝面，且平板闸门5保持水平；当吸附仓3底缘距泄洪深孔2顶部约1m时，停止下沉，驱动液压伸缩杆12使其伸长并作用于止水压条10，进而止水压条10将辅助止水带9压附于坝体1的上游坝面形成初步止水；通过抽水孔4将吸附仓3内水体抽干，此时仓内形成真空负压，仓内外形成压差，逐渐缩回液压伸缩杆12，使主止水带8压附于坝体1的上游坝面，完成吸附仓3的定位；这样可使整体装置的重力、缆绳6拉力、动水压力以及吸附仓3与坝面间的摩擦力平衡，使整体装置稳定在当前位置。逐渐放开平板闸门5上远离吸附仓3开口端的缆绳6，平板闸门5受泄洪深孔2附近的动水压力作用，逆时针旋转，最终完成动水拍门。

本实施例中，吸附仓3开口朝上放置时，内壁尺寸为4m长×4m宽×2m高，整体由混凝土制成，壁厚0.5m，自重约750kN，吸附仓3所受浮力约600kN，吸附仓3自重约550kN，吸附仓3抽水形成内外压差后，吸附于坝面的吸附力约9800kN，按摩擦系数0.2计算，可提供1960kN摩擦力，可用于平衡闸门重力、浮力、动水压力以及平板闸门5拍门过程中的受力变化，保证拍门过程中整体装置的稳定性。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (8)

1.一种大坝深孔水下动水拍门封闭装置，其特征在于，包括定位吸附结构和平板闸门；定位吸附结构包括吸附仓；吸附仓为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其底面接近开口端处与平板闸门的一侧边缘柔性连接，其上面或侧面开有抽水孔，其开口端的方环形端面上由内至外依次设有主止水带及辅助止水带，辅助止水带的外边缘超出吸附仓开口端的端面外边缘。

2.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置，其特征在于，在辅助止水带的超出吸附仓端面外边缘的部分的背面上，设有止水压条；在吸附仓开口端的左右两侧设有水平方向伸缩的液压伸缩杆；液压伸缩杆的一端固定在吸附仓上，另一端伸出后压接在止水压条上。

3.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置，其特征在于，柔性连接为铰接式柔性连接。

4.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置，其特征在于，平板闸门上设有围合成方环形的闸门止水带。

5.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置，其特征在于，吸附仓开口朝上放置时的内壁尺寸为：长4～6m，宽4～6m，高2～3m，壁厚0.4～0.6m。

6.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置，其特征在于，吸附仓由混凝土制成。

7.一种利用权利要求1至6任一所述的大坝深孔水下动水拍门封闭装置的大坝深孔水下动水拍门封闭方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一，将吸附仓和平板闸门水平叠放，使吸附仓开口朝向坝体的上游坝面，将吸附仓和平板闸门分别牵引，一起水平吊入水中；

步骤二，吸附仓和平板闸门下降至指定深度后，使吸附仓靠近坝体，使辅助止水带贴紧坝面；

步骤三，通过抽水孔将吸附仓内水抽干，使主止水带压附于坝体的上游坝面，完成吸附仓的定位；

步骤四，松开远离吸附仓开口端一侧的平板闸门的牵引，使平板闸门向下翻转，在泄洪孔附近的动水压力作用下，完成动水拍门，将泄洪孔封堵。

8.根据权利要求7所述的大坝深孔水下动水拍门封闭方法，其特征在于，闸门事故处理完成后，向吸附仓内注水，使吸附仓的内外压力平衡后，将吸附仓和平板闸门吊起回收。

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