平板鋼閘門門槽與止水設(shè)計(jì)研究

熊志剛

（新疆維吾爾自治區(qū)水利廳瑪納斯河流域管理處 新疆 石河子 832000）

1 引言

瑪納斯河年徑流量12.5億m2，有效灌溉面積340萬畝，主要水利工程包括瑪河紅山嘴引水樞紐及東岸大渠引水工程，沿渠設(shè)有曲線沉砂池、分水閘，節(jié)制退水閘十余座單位工程。其水閘啟閉設(shè)備有QPM啟閉力20t的手搖電動卷揚(yáng)式啟閉機(jī)十一臺，啟閉力10t卷揚(yáng)式啟閉機(jī)三臺。LQ型10t手電兩用蝸輪蝸桿啟閉機(jī)三十五臺，3t～5t手搖電動兩用平輪式啟閉十一臺，弧形鋼閘門十六扇，電動機(jī)六十四臺，總毛容量250余kW。

工程的運(yùn)行，閘門啟閉機(jī)靈活與否，止水狀況如何均直接關(guān)系著分水引洪工作的效率和效果。閘門的漏水和啟閉機(jī)靈活與否也始終困擾著水利管理人員。而門槽與止水的設(shè)計(jì)又是保證門槽經(jīng)久耐用啟閉是否靈活，止水是否有效的關(guān)鍵，二者休戚相關(guān)，唇齒相依。據(jù)觀察，大部分平板鋼閘門的問題表現(xiàn)為：止水橡皮斷裂、止水失靈；壓力輪(懸臂輪)、導(dǎo)向輪不著軌道；門槽只是簡易的砼材料或在原漿砌石上附著一層砂漿；預(yù)埋角鋼由于設(shè)計(jì)考慮不周而扭曲變形使?jié)L輪失效、失靈；滾輪不能正常滾動等。

2 問題剖析

針對平板鋼閘門的漏水和啟閉機(jī)失靈等問題進(jìn)行深入剖析，究其原因，總結(jié)如下：①閘門板底腳的底止水和側(cè)止水銜接不緊湊，搭接不嚴(yán)實(shí)；②側(cè)止水安裝定位不當(dāng)，有的甚至落入門槽，失去止水意義；③原水閘設(shè)計(jì)中，對平板止水墩面上的接觸面一般為砼表面或在原漿砌石上附著一層砂漿面，表面粗糙，磨阻力大，容易拉斷或撕裂橡皮；④門槽只是簡易的砼材料，滾輪摩擦的阻力大甚至成滑動摩擦，導(dǎo)致啟閉閘門阻力大，啟閉失靈；⑤閘門較寬，單吊點(diǎn)閘門受力不均衡，穩(wěn)定性差。

3 工程措施

鑒于以上工程問題，瑪納斯河流域管理處在節(jié)水續(xù)建改造工程中對門槽和止水的設(shè)計(jì)采用了相應(yīng)的工程措施。

3.1 門槽設(shè)計(jì)

將原砼門槽精心設(shè)計(jì)成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如圖1所示。

門槽設(shè)計(jì)具體如下：

根據(jù)閘門設(shè)計(jì)要求確定門槽深度和寬度，將門槽上、下游面設(shè)計(jì)成鋼質(zhì)平面(槽鋼)，將墩面上、下游(導(dǎo)向輪和止橡皮行程上)設(shè)計(jì)成鋼質(zhì)平面寬度不小于15cm，以便止水橡皮和導(dǎo)向輪有效地工作。槽底每隔40cm，用100cm×8cm×9cm扁鋼將槽鋼上下游和墩面導(dǎo)向輪和止水行程的型鋼焊接成一整體，并在相應(yīng)的背面焊接鋼筋以便于預(yù)埋的鋼筋對焊；且二期砼澆筑是保證鉛直。另外，為保證壓力滾輪有良好的受力條件，靠滾輪軌道的一側(cè)(下游面)加焊工字鋼，背面焊加鋼筋，以便于預(yù)埋鋼筋對焊。在水閘底板上安裝鋼質(zhì)底檻(槽鋼)，并適當(dāng)焊接鋼筋。將鋼構(gòu)件門槽外圍三面預(yù)留20cm～40cm空間做二期砼澆筑。閘體澆筑時預(yù)埋的鋼筋和鋼構(gòu)件的鋼筋頭一一對應(yīng)，精心布置和設(shè)計(jì)，留有足夠的搭接對焊長度。為堅(jiān)固起見，還應(yīng)在墩中部布置成網(wǎng)狀構(gòu)造筋焊接預(yù)埋筋以保證預(yù)埋筋的抗拉拽強(qiáng)度。

在設(shè)計(jì)施工過程中，有兩點(diǎn)需要注意：①門底槽埋設(shè)應(yīng)考慮到底止水落到底檻中心線上；②底檻應(yīng)有足夠的寬度和強(qiáng)度，一般槽鋼即可。其中，預(yù)埋鋼筋的設(shè)計(jì)，具體可參照圖2。

3.2 止水設(shè)計(jì)

止水的設(shè)計(jì)分為P型側(cè)止水和平板止水兩個主要部分。

3.2.1 P型側(cè)止水

在門板迎水面靠閘墩一側(cè)安裝P型止水橡皮，用平頭螺栓連接再焊于板面的角鋼上，且在設(shè)計(jì)中考慮5mm的壓縮量，使P型橡皮的橡皮球壓縮緊貼于預(yù)埋在焊接的鋼質(zhì)平面上，超過門槽的上游沿口5cm。同時，底止水與側(cè)止水交角處將橡皮割切成一定斷面進(jìn)行彎轉(zhuǎn)搭接，經(jīng)壓板螺栓連接，這樣，就在門板上游由底止水和兩側(cè)止水形成連續(xù)性密封止水帶，使閘門滴水不漏。另外，嚴(yán)加要求施工單位和閘門的加工制作，閘口的澆筑寬度和鋼結(jié)構(gòu)門槽安裝的位置準(zhǔn)確度和鉛直度都需要較高的標(biāo)準(zhǔn)，一般精度要求在±2mm。精心設(shè)計(jì)、精心施工，解決閘門的漏水問題從工程上是可行的。P型側(cè)止水的設(shè)計(jì)安裝具體可參照圖3。

3.2.2 平板止水

對于側(cè)止水和底止水均是平板止水橡皮時，要求定位準(zhǔn)確，使其既不因螺栓壓板位置離門槽上游沿口太近而導(dǎo)致安裝的橡皮彎曲偏離墩面，又不因螺栓壓板位置離門槽上游沿口太遠(yuǎn)而使安裝的橡皮附貼面過窄而落入門槽失去止水意義。對于底角側(cè)止水和底止水的搭接交叉處出現(xiàn)的空隙，塞填削割成型的橡皮契塊，并擰緊壓板螺母使側(cè)、底止水仍形成連續(xù)密封的止水帶，同樣可達(dá)到滴水不漏的效果。另外，注意門底檻必須是鋼質(zhì)預(yù)埋件。

4 工程效果

經(jīng)檢驗(yàn)，精心設(shè)計(jì)和精細(xì)施工的門槽改善了閘門運(yùn)行工的工作條件，閘門滴水不漏，同時閘門啟閉靈活，運(yùn)用自如，真正做到了運(yùn)行便利，為閘門自動化控制運(yùn)行管理創(chuàng)造了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)和安全保證，該技術(shù)值得類似工程借鑒。陜西水利