平面有轨弧型双开节制闸在水利 工程中的应用

　　南水北调中线一期引江济汉工程拾桥河左岸节制闸工程位于湖北荆门市沙洋县，处于江汉平原腹地，地形平坦开阔，地面高差起伏不大。拾桥河左岸节制闸既要具有在投人使用通水时能起调节水位和流量的作用，还要具有能保证引江济汉干渠满足1000t级船队通航的要求。为了保证航道宽度与渠道相同、通航能力不受影响(航道平顺，航态较好，且无需特别设置引航道)等需求，本节制闸选用了单孔平面有轨弧型双开闸门设计。

　　1闸门工作原理

　　根据单孔平面有轨弧型双开闸门的结构形式的特点，运行动力采用单根钢丝绳双向出绳的绳鼓卷扬式启闭机，与弧门启闭机的工作原理相似。但由于其规模和受力等因素的影响，又融人了一部分新的要求和设计[1]。该闸门布置于拾桥河与引江济汉主干渠交叉处，闲孔宽度60m,采用单孔平面有轨弧形双开工作闸门，工作闸门由两扇弧形闸门对称布置组成，单扇闸门工作宽度30m,各由一台容量为800kN固定卷扬式启闭机操作，弧门各自绕支铰在水平面内转动。通航时，闸门转动至门库内，门库为扇形状，对称布置在河道两岸。闸门在水平面内设双支臂，支臂采用稳定的三角形桁架结构，支臂在面板系受力段沿总水压力作用线对称布置。控制洪水时，闸门转出门库，由两扇门叶以及闸涵形成封闭式挡水从而阻挡水流。

　　弧形闸门平面双开门门库口处各设一扇，底槛高程26.17111，孔口尺寸为4.7111><4111(宽<高)的横拉式平面检修闸门，检修闸门通过卧式液压启闭机操作，闸门和启闭机放置在门库内，当平面弧形双开工作门需要检修时，将闸门推出封闭该通道，通过水泵将门库内的水抽干，进行正常检修。闸门的顶部各布置了1台150kN集成式液压启闭机，并髙出上游最高洪水位，通过推、拉检修闸门上的三角架，完成检修闸门关、开工作。

　　2涵闸的组成及布置

　　弧形闸门的涵闸主体组成包括闸室段、上游护坦、下游海漫等。根据航道部门对本段干渠航道的通航要求，在不影响通航能力的前提下，将拾桥河左岸节制闸设计为一孔平底闸，闸孔净宽60m与干渠同宽。采用平面有轨弧形双开工作闸门挡水，单扇弧门面板外缘半径为45m，集成式液压启闭机操作闸门，启闭机房位于边墩上游处。闸室结构主要根据闸门的平面尺寸和运行半径、启闭方式等进行布置。

　　闸室段顺水流向总长66.3rn，闸室左右两侧设置门库，其以闸门平面呈扇形。因闸室段平面尺寸较大，根据《水闸设计规范》中对于土基上闸室分段长度的要求，将闸墩、底板按功能分块设置[3]。

　　闸墩为分离式，顺水流向按功能划分三段，从上游至下游分别为启闭机房段长20.0m、门库隔水墙段长28.5m、支铰闸墩段长20.0m。闸墩厚度、高程按实际功能分别确定，门库隔墙厚1.5m，顶部高程按最低通航水位时检修闸门确定为29.67m,闸门人门库轨道穿过隔墩处设4.7m宽的检修闸口，左右各一处，设横拉式平面闸门，检修弧门时关闭该闸门，通过设在门库侧墙处的潜水泵排干门库内积水;支铰处闸墩的结构应满足闸门运行时的稳定和应力要求，墩厚10.0m,顶部高程与地面同高为33.57m。闸底板高程26.17m,闸顶髙程34.15m,底板厚2.0m，但在距闸门轨道中心线3.0m范围底板加厚至3.5m。闸室左右两侧为扇形门库，净空半径47.0m，中心角60°。门库边墙为分离式扶臂式钢筋混凝土挡土墙，边墙顶高程32.58~33.57m，门库底板高程26.17m。考虑干渠分段检修需要和汛期利用拾桥河下游渠道容积调节洪水，从而减少湖北第三大湖泊长湖排水的压力等作用，闸室按双向挡水要求设计。3运行工况条件考虑因素作为未全面推广的新工艺，单孔平面有轨弧型双开闸门在各类工况下都做了详细的考虑。对可能制约闸门正常运行的自身和外界因素做了分析。

　　3.1事故情况下闸门检修

　　该工程按拾桥河水位33.45m考虑，拾桥河左岸节制闸底板高程为26.17m,排水静扬程7.28m，排水总量4046m3。在排充水系统设计方面，为节约工程投资，减小占地面积，选用潜水排污泵，拾桥河左岸节制闸检修排水时间按24h考虑。闸室充水采用管道自流充水，通过管路上阀件控制。

　　3.2闸室底部清淤

　　水渠运行中必定会有泥砂等淤积物，为清出闸室底部的游积物，设置2台WX80-40型中压水泵进行冲淤，设置2台100YW80-10-4型泥浆泵进行清淤。

　　在拾桥河左岸节制闸旁边设置排水、冲清齡设备和充水控制阀件，排水泵和冲游栗布置在26.17m高程，泵下吸水口处设置吸水坑，充水控制阀件设置在26.17m高程。

　　4施工主要程序及要求

　　(1)平面有轨弧形双开工作闸门安装程序。测量放样一底坎就位调整一固定铰就位调整一侧面止水导轨就位调整、加固、复测一埋件验收一埋件二期混凝土一活动铰和铰轴安装一底节门体吊装一中间节门叶吊装、调整一三角支臂吊装、连接一顶节门叶吊装对缝一闸门节间焊缝焊接、检测一充压水封、滑块、抗剪板、栏杆等附件安装一充、排水系统安装一门叶检测、清理一闸门调试、验收。

　　(2)平面有轨弧形双开工作闸门的运输、吊装。平面有轨弧形双开工作闸门埋件利用载重汽车由金属结构堆场经厂内施工道路运往弧形闸门闸室底部，再利用一台l00t汽车起重机进行卸车、吊装[4]。工作闸门分节门叶利用300t汽车起重机在金属结构堆场装车，由150t拖挂汽车由金属结构堆场经厂内施工道路运往闸室附近，再利用300t汽车起重机卸车，在门库内进行安装。

　　(3)平面有轨弧形双开工作闸门门叶的吊装就位和安装。门叶中心对准底坎中心线，调好后，从门叶宽度方向位置用手拉倒链与闸墙钢筋拉紧，要牢固可靠，防止门叶越装越高后彳面倒。在底坎位置，用千斤顶顶紧。两扇底节门叶都吊装就位后，进行调整、测量，检查闸门回转半径是否满足图纸尺寸要求，测量门叶垂直度，严格控制尺寸误差。底节门叶调整固定后，在上口面板焊好挡板，准备吊装中间节门叶。中间节门叶吊到位后，对好定位标记，测量面板到支铰中心的弧度比图纸尺寸大5mm,方便三角形桁架式支臂吊人。将顶节门叶吊装到位，对好定位标记，测量面板至支铰中心的半径，合格后，点焊牢固，再进行支臂上半部吊装连接。

　　(4)平面有轨弧形双开工作闸门支铰的吊装就位和安装。安装前，计算出支臂的安装角度所对应的支铰安装位置。在拼装场，将支铰分解拆开并编号，安装时仍按编号对号人座。先用汽车吊将固定铰座吊到安装位置后，用手位倒链挂在支铰顶部的预埋工字钢上，从闸墩预埋板上支铰中心点拉线，调整左右支铰中心距离及平面度，保证左右支铰同一高程。复核中心高程和里程，拧紧螺栓验收。而后再吊装活动支铰，用手拉倒链挂好，对准轴孔穿轴，支铰吊装前进行清扫并涂油。

　　(5)平面有轨弧形双开工作闸门支臂的吊装就位和安装。用汽车吊将下支臂吊装到位，后端与支铰用螺栓固定，前端与中节门叶用螺栓固定，并测量门叶回转半径。顶节门叶吊装就位后，可进行支臂上半部吊装，支臂上半部与顶节门叶用螺栓连接固定，不要太紧，调整、点焊固定，而后测量上节门面板外缘半径，拧紧连接螺栓，各方面调整完成后，进行节间焊缝焊接。

　　(6)平面有轨弧形双开工作闸门充压水封的安装。水封橡皮安装前，将橡皮按要求黏结成所需要的长度，再与水封压板一起配钻螺栓孔，充压系统管路必须采用清洁水循环清洗，以清除管路内的氧化皮及污杂物。充压水注人系统前先进行过滤。按施工安装图纸和GB/T50236—1998的规定进行管路的配置及安装[5]。

　　(7)平面有轨弧形双开工作闸门安装的其他技术要求。弧形闸门的安装应遵守DI7T5018—2004第8.3节的规定;弧形闸门左右铰座轴孔中心距离检查合格后，将弧形闸门的支臂与支铰座进行连接;弧形闸门各节面板拼装完毕，利用1.5m弦长样板检查拼装后弧面的弧度，其结果要符合安装图纸要求，而后再进行安装焊缝的焊接。弧形闸门整体安装完毕后，拆除所有安装用的临时支撑，并清除埋件表面和门叶上的所有杂物，在各转动部位按施工图纸要求灌注润滑脂。

　　5结语

　　单孔平面弧型双开节制闸是较新的课题。本文通过该类节制闸的工作原理、闸涵的设计标准以及通过工况条件分析，结合南水北调中线一期引江济汉工程拾桥河左岸节制闸工程实践，总结出的施工主要程序及要求，可供类似工程参考。

　　参考文献：

　　[1]王业交，吴传惠，罗华，等.引江济汉工程超大型闸门设计研究[J].水电与新能源，2012(3):7-9.

　　[2]刘家明，孙鹏飞.引江济汉工程拾桥河枢纽总体布置方案研究[J].人民长江，2010(11):9-12.

　　[3]孙永明.京杭运河特种闸：钟楼闸的工程特色[J].水利规划与设计，2013(7):35-38.

　　[4]刘野，李斌，王佩.潘口水电站泄洪洞弧形闸门的安装方法[J].中国水能及电气化，2011(7):61-63.

　　[5]李红桃.朝阳灌区节水配套工程中闸门及启闭机安装[J].黑龙江水利科技，2008(4):180-181.

　　(责任编辑康健)