沿海地區(qū)船閘樞紐三角閘門(mén)的設(shè)計(jì)心得

朱義宏 錢(qián)俊峰 施冬梅

隨著沿海大開(kāi)發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，船閘樞紐成為促進(jìn)地區(qū)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。沿海地區(qū)船閘通常需承擔(dān)防洪擋潮任務(wù)，臺(tái)風(fēng)盛行期間，為滿(mǎn)足外海漁船盡快進(jìn)港避風(fēng)要求，更需飽和運(yùn)行，通航高峰非常集中。三角閘門(mén)作為船閘樞紐防洪擋潮和通航運(yùn)行的重要設(shè)施，對(duì)于工程的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。相比較于內(nèi)河船閘，沿海地區(qū)船閘三角閘門(mén)具有防洪擋潮任務(wù)重、運(yùn)行可靠性要求高、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，尤需精心設(shè)計(jì)。

一、總體布置方面

三角閘門(mén)的平面布置需綜合考慮閘首口門(mén)有效寬度、檢修要求、過(guò)流條件、通航安全等因素確定。閘門(mén)面板宜朝向引航道方向布置。閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，閘門(mén)及其附屬設(shè)備必須全部位于門(mén)庫(kù)內(nèi)，根據(jù)《船閘閘閥門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ308-2003），閘門(mén)外邊緣與閘首邊墻間距離應(yīng)大于0.1m。

三角閘門(mén)擋水面板遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)，較重的面板容易造成門(mén)頭下垂。因此，在可能的前提下，閘門(mén)宜優(yōu)先按允許越浪布置，降低門(mén)頂高程，以減少結(jié)構(gòu)重量，改善門(mén)頭下垂現(xiàn)象。

圖1 某船閘閘門(mén)總體布置圖（單位：高程m，其他mm）

圖2 閘門(mén)偏置浮箱示意圖

圖3 閘門(mén)鎖定器結(jié)構(gòu)示意圖

閘門(mén)布置還需合理確定推拉桿高程。為防止啟閉機(jī)浸水，保證工程安全可靠運(yùn)行，啟閉機(jī)推拉桿宜高于下游最高通航水位。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

三角閘門(mén)具有較強(qiáng)的空間特性，受力較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)合理確定構(gòu)件尺寸。

閘門(mén)面板梁系宜按等荷載原則設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算合理確定主、次梁截面和布置間距。根據(jù)《船閘閘閥門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ308-2003），面板厚度應(yīng)在計(jì)算基礎(chǔ)上另加2mm腐蝕裕度。

閘門(mén)頂、中、底、斜、承重剛架和空間聯(lián)系剛架桿件宜選用無(wú)縫鋼管，空間節(jié)點(diǎn)宜選用空心球節(jié)點(diǎn)，具有強(qiáng)度大、阻力小、可增加浮力、結(jié)構(gòu)美觀等優(yōu)點(diǎn)。端柱應(yīng)具有較大的剛度，并滿(mǎn)足軸樞布置要求，一般采用組合“工”字梁結(jié)構(gòu)。

為防止船舶直接碰撞閘門(mén)，閘門(mén)靠航道一側(cè)應(yīng)設(shè)置防撞設(shè)施。防撞設(shè)施的底部防護(hù)范圍應(yīng)低于船舶的干舷位置。

閘門(mén)的羊角宜對(duì)稱(chēng)布置。對(duì)于一般船閘，閘門(mén)邊羊角長(zhǎng)度應(yīng)大于中羊角，可以減少閘門(mén)啟門(mén)力。對(duì)于沿海地區(qū)船閘，根據(jù)觀察，臺(tái)風(fēng)期間，受風(fēng)浪作用，閘門(mén)關(guān)閉后會(huì)小幅往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)（即“漂移”現(xiàn)象），可能引起液壓機(jī)短暫過(guò)載。經(jīng)分析認(rèn)為，對(duì)沿海地區(qū)船閘，閘門(mén)的邊羊角可與中羊角基本等長(zhǎng)，這樣布置可增加中縫止水支承條間的摩擦力，加強(qiáng)兩扇閘門(mén)的關(guān)聯(lián)，有助于減少閘門(mén)的漂移現(xiàn)象。

三角閘門(mén)通常在最低通航水位以下的水平剛架間設(shè)置浮箱，以增加浮力，減少門(mén)頭下垂。為了改善設(shè)置防撞設(shè)施帶來(lái)的閘門(mén)受扭現(xiàn)象，宜設(shè)置非對(duì)稱(chēng)布置的偏置浮箱。

三、耐久性設(shè)計(jì)方面

沿海船閘工作環(huán)境比較惡劣，故應(yīng)重視閘門(mén)的耐久性設(shè)計(jì)。門(mén)體材料宜優(yōu)先選擇船用鋼材，并充分考慮防腐措施。閘門(mén)頂、底樞軸套、底樞蘑菇頭襯套均屬易磨損運(yùn)轉(zhuǎn)件，更換較困難，建議采用強(qiáng)度高、摩阻低、耐腐蝕、抗磨性能好的工程塑料合金材料。

四、安全設(shè)計(jì)方面

沿海船閘常遭受風(fēng)暴潮的侵襲，閘門(mén)易產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，對(duì)工程安全不利?？稍陂l門(mén)上設(shè)鎖定器，供惡劣工況時(shí)船閘停航、閘門(mén)關(guān)閉擋潮時(shí)臨時(shí)鎖定閘門(mén)，限制門(mén)體在一定范圍內(nèi)活動(dòng)、減少閘門(mén)漂移，取得良好效果。鎖定器分別在閘墻和閘門(mén)上設(shè)鎖定架，通過(guò)銷(xiāo)軸插、拔實(shí)現(xiàn)閘門(mén)鎖定、解脫。銷(xiāo)軸直徑不宜過(guò)大，可采用尼龍材料，具有一定的強(qiáng)度和韌性。鎖定器銷(xiāo)軸采用液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)，其運(yùn)行控制納入船閘自動(dòng)化系統(tǒng)，操作方便、效果可靠。

五、結(jié)語(yǔ)

作為沿海地區(qū)船閘樞紐的重要設(shè)施，閘門(mén)的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，運(yùn)行可靠性要求較高。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮閘門(mén)結(jié)構(gòu)、材料耐久性、工程安全等多方面要求，這對(duì)于保證工程安全、充分發(fā)揮工程效益具有十分重要的意義■