弧形閘門安裝技術(shù)探討

【摘要】弧形閘門是具有圓弧形的擋水門葉，閘門啟閉時(shí)繞一固定支鉸的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。具有啟閉省力，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，閘墩厚度較小、沒(méi)有影響水流流態(tài)的門槽，工作狀態(tài)與泄流條件好等優(yōu)點(diǎn)。閘門安裝復(fù)雜，安裝精度要求高。

【關(guān)鍵詞】弧形閘門；安裝

1.概述

1.1定義

弧形閘門定義：具有弧形擋水面板繞水平支鉸軸旋轉(zhuǎn)啟閉的閘門。

應(yīng)用學(xué)科：水利科技（一級(jí)學(xué)科）；水工建筑（二級(jí)學(xué)科）；閘門及啟閉機(jī)（三級(jí)學(xué)科）

1.2分類

（1）按門頂以上水位的深度分為露頂式和潛孔式。水庫(kù)水位不超過(guò)門頂稱露頂式弧形閘門（也稱表孔弧形閘門）。水庫(kù)水位高于門頂稱潛孔式弧形閘門（也稱深孔弧形閘門或高壓弧門）；

（2）按傳力支臂形式分為斜支臂式和直支臂式。前者多用于寬高比較大的孔口。后者多用于寬高比較小的孔口；

（3）按支承鉸軸的形式分為圓柱鉸、圓錐鉸、球形鉸和雙圓柱鉸式弧形閘門；

（4）按門葉結(jié)構(gòu)分為主縱梁式和主橫梁式弧形閘門等（受背水壓的稱反向弧門）。

1.3啟閉設(shè)備

弧形閘門啟閉力小，起吊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是弧線，露頂式或?qū)捀弑容^大的弧門多用兩個(gè)吊點(diǎn)，啟閉設(shè)備多采用一門一機(jī)的布置。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)，弧形閘門的啟閉形式常采用：吊點(diǎn)設(shè)在門葉面板前，采用鋼絲繩卷?yè)P(yáng)機(jī)或板鏈?zhǔn)絾㈤]機(jī)；吊點(diǎn)設(shè)在門葉面板后的梁系或支臂上，可采用鋼絲繩卷?yè)P(yáng)機(jī)和液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。弧形閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的缸體一般作成可搖擺式，以達(dá)到布置緊湊，減輕設(shè)備重量。

1.4優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

所謂弧形閘門是與平面閘門相比而言，當(dāng)然也是根據(jù)其特別的性能來(lái)說(shuō)的，有一種說(shuō)法是：弧形鋼閘門是在方案選擇中優(yōu)先考慮的門型之一。

弧形閘門是具有圓弧形的擋水門葉，閘門啟閉時(shí)繞一固定支鉸的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于鉸軸中心布置在弧形面板的圓心處，故作用在面板上的全部水壓力通過(guò)形心，啟門時(shí)只需克服閘門自重以及止水和鉸軸的摩阻力對(duì)軸心的阻力矩。簡(jiǎn)單地說(shuō)，弧形閘門具有啟閉省力，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，閘墩厚度較小、沒(méi)有影響水流流態(tài)的門槽，工作狀態(tài)與泄流條件好等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)是：

（1）閘門所占的空間位置較大；

（2）需要較長(zhǎng)的閘墩；

（3）閘門承受的總水壓力集中于支座處，支座處的側(cè)推力，有時(shí)會(huì)影響閘墩的側(cè)向穩(wěn)定；

（4）工作閘門不能提出孔口以外進(jìn)行檢修，也不能在孔口間進(jìn)行互換。

2.弧形閘門埋件安裝

露頂式液壓?jiǎn)㈤]弧形閘門的埋件包括底檻、側(cè)軌、弧形閘門支鉸下面埋件、液壓缸支鉸座埋件等。

圖1為露頂式液壓?jiǎn)㈤]弧形閘門的埋件布置情況。

2.1底檻安裝

一期混凝土預(yù)埋筋檢查→底檻平面度檢測(cè)→吊裝→確定安裝控制點(diǎn)→利用控制點(diǎn)調(diào)整→利用加固筋與預(yù)埋筋點(diǎn)焊→檢查平面度、底檻中心到支鉸中心的半徑R→滿足要求后焊接加固，并在過(guò)程中控制變形程度→二期混凝土澆筑，并在過(guò)程中控制變形程度

2.2側(cè)軌安裝

一期混凝土預(yù)埋筋檢查→側(cè)軌不銹鋼止水面平面度檢測(cè)→吊裝→確定安裝控制點(diǎn)→利用控制點(diǎn)調(diào)整→利用加固筋與預(yù)埋筋點(diǎn)焊→檢查側(cè)軌不銹鋼止水面中心到支鉸中心的半徑R→滿足要求后焊接加固，并在過(guò)程中控制變形程度→二期混凝土澆筑，并在過(guò)程中控制變形程度。

2.3支鉸座下埋件安裝

安裝控制點(diǎn)見(jiàn)圖2。

（1）測(cè)量系統(tǒng)

施工準(zhǔn)備階段建立了一套精確的坐標(biāo)體系，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝是其中的一個(gè)子系統(tǒng)。在服從整個(gè)坐標(biāo)體系的條件下，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝有自身的特點(diǎn)，也就是說(shuō)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝過(guò)程中在不影響整個(gè)坐標(biāo)體系的前提下，必須形成某個(gè)安裝空間的坐標(biāo)閉合。比如在弧形閘門安裝時(shí)，每孔閘門就可以認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)體系。

（2）安裝手段

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝時(shí)要求精度比較高，可選擇的儀器有全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等。為確保安裝精度，一般情況下，安裝原始點(diǎn)由全站儀確定，其它控制點(diǎn)用經(jīng)緯儀進(jìn)行確定和校核。在弧形閘門安裝過(guò)程中，采用的0.5mm鋼絲線吊線方法調(diào)整支鉸下埋件位置、經(jīng)緯儀校核的手段能準(zhǔn)確地保證安裝精度。

（3）安裝步驟

1）檢查支鉸墊板的螺孔距離是否滿足圖紙要求，否則要將偏離尺寸記錄，并反饋給制造廠，支鉸螺孔加工時(shí)按安裝尺寸進(jìn)行加工。檢查支鉸墊板的平面度，平面度應(yīng)控制在2mm以內(nèi)，超差較大的要進(jìn)行打磨處理。同時(shí)在牛腿安裝位置搭設(shè)支撐；

2）為確保安裝精度，安裝前測(cè)量預(yù)埋錨筋直徑，在厚度8～10mm的鋼板上按照支鉸墊板的孔距鉆孔，孔徑為φ+0.5mm，完成后將預(yù)埋錨桿與鋼板裝配在一起，固定預(yù)埋錨桿尾端，裝配時(shí)要盡量保證錨筋與螺孔四周間隙均勻并固定。預(yù)留錨筋絲扣長(zhǎng)度裝配支鉸墊板，裝配時(shí)要確保錨筋與墊板螺孔四周間隙均勻并固定。將結(jié)構(gòu)件整體吊裝至牛腿安裝支撐位置；

3）根據(jù)螺孔距離確定控制點(diǎn)A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3，見(jiàn)圖2。其中B2點(diǎn)為弧形閘門門葉中心與支鉸座中心連線的延長(zhǎng)點(diǎn)。在牛腿下方搭設(shè)安裝平臺(tái)，平臺(tái)上架設(shè)水準(zhǔn)儀控制A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3的高程，在圖2所示里程、中心檢測(cè)線位置采用0.5mm鋼絲線吊線錘檢測(cè)上述各點(diǎn)的里程和中心；

4）利用孔口中心線確定中心檢測(cè)線與A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3距離，并進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)支鉸中心O到支鉸墊板中心的距離L，計(jì)算里程中心線與A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3距離，并進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行上面兩項(xiàng)工作的同時(shí)，利用水準(zhǔn)儀對(duì)高程進(jìn)行調(diào)整。

①中心檢測(cè)線到A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3距離的確定方法以孔口中心線和支鉸中心O為基準(zhǔn)線，見(jiàn)圖2。

檢測(cè)線到A1（B1、C1）距離=L中-孔口中心線到檢測(cè)線距離-│A1 A2│（│B1 B2│、│C1 C2│）

檢測(cè)線到A2（B2、C2）距離=L中-孔口中心線到檢測(cè)線距離

檢測(cè)線到A3（B3、C3）距離=L中-孔口中心線到檢測(cè)線距離+│A3 A2│（│B3 B2│、│C3 C2│）

②里程檢測(cè)線到A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3距離的確定方法以支鉸中心O為基準(zhǔn)點(diǎn)，見(jiàn)圖2。

檢測(cè)線到A1（A2、A3）距離=Lcosα-中心到檢測(cè)線距離-│A1 B1│sinα（│A2 B2│sinα、│A3 B3│sinα）

檢測(cè)線到B1（B2、B3）距離=Lcosα-中心到檢測(cè)線距離

檢測(cè)線到C1（C2、C3）距離=Lcosα-中心到檢測(cè)線距離+│C1 B1│sinα（│C2 B2│sinα、│C3 B3│sinα）

③高程確定方法

以支鉸中心O為基準(zhǔn)點(diǎn)，見(jiàn)圖2。用水準(zhǔn)儀和鋼板尺測(cè)出O點(diǎn)高程Ho，然后確定H1、H2、H3。

H2=HO+Lsinα

H1=H2+│A1 B1│cosα

H3=H2-│C1 B1│cosα

5）調(diào)整好后用經(jīng)緯儀對(duì)支鉸墊板上的各點(diǎn)進(jìn)行校核，確保偏差在規(guī)范要求之內(nèi)。然后連接加固筋，在加固焊接過(guò)程中對(duì)焊接變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果變形超過(guò)規(guī)范要求，要停止焊接，再次進(jìn)行調(diào)整。焊接完成后，再次用經(jīng)緯儀進(jìn)行校核，確保偏差滿足規(guī)范要求，移交下一步工序。

6）在進(jìn)行二期混凝土澆筑時(shí)，對(duì)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若變形較大無(wú)法滿足規(guī)范要求，必須停止?jié)仓?，?duì)埋件進(jìn)行調(diào)整后再繼續(xù)澆筑。

2.4液壓缸支鉸座埋件

一期混凝土預(yù)埋筋檢查→吊裝→確定安裝控制點(diǎn)→利用控制點(diǎn)調(diào)整→利用加固筋與預(yù)埋筋點(diǎn)焊→檢查支鉸座中心到側(cè)軌距離→滿足要求后焊接加固，并在過(guò)程中控制變形程度→二期混凝土澆筑，并在過(guò)程中控制變形程度。

3.弧形閘門安裝

3.1支鉸、門葉、支臂安裝

弧形閘門支鉸、門葉、支臂安裝步驟見(jiàn)圖3，以門葉5節(jié)、上下支臂的安裝為例。

在完成上述工作后，對(duì)焊縫位置進(jìn)行加固，然后進(jìn)行整體焊接，焊接過(guò)程中要嚴(yán)格控制支臂變形情況。

3.2液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝

吊裝液壓缸并與支鉸座連接，連接液壓泵站，將液壓缸與門葉連接一端吊起，慢慢伸出活塞桿，活塞桿到達(dá)門葉連接位置時(shí)將門葉與活塞桿用銷軸連接。

4.結(jié)語(yǔ)

弧形閘門的順利安裝，并使之滿足運(yùn)行條件，歸納起來(lái)應(yīng)注意以下幾方面：

1）由于全站儀導(dǎo)致的測(cè)量誤差能影響到金屬結(jié)構(gòu)的安裝精度，金結(jié)安裝時(shí)除原始控制點(diǎn)外，其它控制點(diǎn)基本上采用經(jīng)緯儀進(jìn)行確定。但必須確保所有安裝控制點(diǎn)與原始控制點(diǎn)閉合；

2）調(diào)整過(guò)程中，重點(diǎn)控制支鉸座下面埋件的安裝精度。這也是閘門能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。采用鋼絲線吊線方法對(duì)埋件進(jìn)行安裝調(diào)整，而使用儀器對(duì)埋件安裝結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)和校核以確保安裝質(zhì)量；

3）將埋件（底檻、側(cè)軌、支鉸座下面埋件）安裝完成后，進(jìn)行二期混凝土澆筑，監(jiān)控變形情況；

4）閘門門葉完成整體拼裝后進(jìn)行加固，檢查各項(xiàng)尺寸，合格后對(duì)稱施焊，并監(jiān)控變形情況。