水工平面閘門和弧形閘門的制作、安裝與調(diào)試方法對比分析

馬凱

（陜西省寶雞峽工程局第三工程處陜西興平713100）

水工平面閘門和弧形閘門的制作、安裝與調(diào)試方法對比分析

馬凱

（陜西省寶雞峽工程局第三工程處陜西興平713100）

平面閘門和弧形閘門是水工建筑物上常用的兩種閘門形式，因其物理構(gòu)造和使用功能不同，其制作流程中零部件、閘門拼裝、焊接、焊后處理等制作內(nèi)容和方法均不同，本文通過對比的方式，對兩種閘門的基本概念、水力傳遞方式、閘門制作方法、安裝方法及調(diào)試方法進行詳細的對比分析，其中，平面閘門制作安裝重點在主梁、次梁、邊梁、主輪和軌道上，弧形閘門重點在主梁、次梁、支臂、支鉸、側(cè)輪、側(cè)輪軸套等方面。對兩種閘門的對比分析可以為同類型閘門制作安裝提供參考和借鑒。

平面閘門；弧形閘門；制作；安裝；對比分析

1 概述

閘門是水工建筑物中用來控制過水建筑物開度的水工構(gòu)筑物，一般由啟閉設備、閘門門板、主梁、次梁、鎮(zhèn)墩等構(gòu)成，起到控制水位、調(diào)節(jié)流量的作用。

平面閘門和弧形閘門是水工建筑物上兩種常用的閘門形式，因其結(jié)構(gòu)、工作原理和實現(xiàn)功能的不同，其制作、安裝和調(diào)試方法也大不相同。

2 兩種閘門簡介

2.1 平面閘門

平面鋼閘門門葉為平面面板，門葉在門槽內(nèi)作直線運動以封閉或開放水道，門槽的埋設構(gòu)件主要包括行走支承的軌道、與止水橡皮相接觸的型鋼、為保護門槽和孔口邊棱處的混凝土所設置的加固角鋼等。

擋水時水壓力傳遞途徑如下圖1。

2.2 弧形閘門

弧形鋼閘門由面板與梁格、豎向桁架、大橫梁和支臂等共同組成具有弧形表面的結(jié)構(gòu)物以及埋固構(gòu)件和啟閉閘門的機械設備組成?；⌒伍l門與平面閘門不同之處在于弧形的擋水門葉，可以繞一固定點而轉(zhuǎn)動。門葉結(jié)構(gòu)是由面板、梁格、橫向和縱向聯(lián)結(jié)系、側(cè)輪以及止水部件等組成。門槽的埋設構(gòu)件包括與止水橡皮相接觸的弧形止水座、底檻、為保護門槽和孔口邊棱處的混凝土所設置的加固角鋼等。

弧形閘門擋水時水壓力傳遞途徑見圖2。

3 制作方法對比分析

圖1 平面閘門擋水時水壓力傳遞途徑

3.1 平面閘門制作方法

（1）零、部件制造

①箱形、工字形主梁；箱形、工字形邊梁；

②面板；

③吊耳；

④機械零件加工，定輪門、滑塊門；

⑤焊接，焊接準備、焊后處理、焊縫檢驗。

（2）平面鋼閘門拼裝

①鋪面板；

②拼底主橫梁；

③拼次梁；

④拼隔板；

⑤拼裝邊梁；

圖2 弧形閘門擋水時水壓力傳遞途徑

⑥門葉拼裝檢查。

（3）焊接

①焊前準備

②焊縫分類

一類焊縫：主梁、邊梁的腹板及翼緣板、吊耳板的對接焊縫、閘門主梁與邊梁腹板連接的角焊縫及翼緣板連接的對接焊縫。二類焊縫：面板的對接焊縫、主梁、邊梁的翼緣板與腹板的組合焊縫及角焊縫、閘門吊耳板與門葉的組合焊縫及角焊縫。其余焊縫為三類焊縫。

③焊接工藝

采用分段退步焊和對稱焊，焊工的人數(shù)應為偶數(shù)。

④焊縫檢驗

分外觀檢查和內(nèi)部檢驗，均應符合相應規(guī)范標準要求。

（4）焊后處理

①處理后的公差與偏差應符合規(guī)范的規(guī)定。

②處理方法由生產(chǎn)班組自定。處理完畢質(zhì)檢合格后轉(zhuǎn)下道工序。

（5）確定各鉆孔位置

閘門焊接完畢，分塊拆開前，鉗工劃線確定各鉆、鏜孔位置（水封口除外）。檢查無誤后拆開。

（6）鉆水封孔

當焊接變形處理完畢后，以門葉中心線為基準，劃線確定水封鉆孔位置。鉆水封孔。

（7）門葉切邊

以門葉中線為基準，確定門葉外形尺寸，并打上樣沖，自動割切邊。質(zhì)檢合格后轉(zhuǎn)下一道工序。

（8）防腐

閘門金屬結(jié)構(gòu)件制造完畢檢查合格后根據(jù)設計圖紙要求進行防腐處理。

（9）主輪、側(cè)輪安裝

主、側(cè)輪安裝前應將邊梁軸孔內(nèi)外側(cè)倒角，并清掃干凈。安裝后主、側(cè)輪應轉(zhuǎn)動自如，無卡阻現(xiàn)象。

（10）主滑塊、反向滑塊安裝

以門葉中心線為基準，劃線確定滑塊安裝位置。鉆滑塊安裝孔，裝滑塊。檢查滑塊底面與閘門接觸面間隙，滑塊表面到水封表面的距離，主滑塊與反向滑塊之間的距離。

（11）安裝完成后，廠部專職質(zhì)檢人員進行檢測。并作出檢測記錄。

3.2 弧形閘門制作方法

（1）零、部件制造

①箱形、工字形主梁；箱形、工字形邊梁；箱形、工字形支臂；

②面板，進行卷弧處理；

③吊耳；

④機械零件加工，活動支鉸、固定支鉸、支鉸軸、側(cè)輪軸、側(cè)輪軸套；

（2）焊接

①在零、部件及閘門施焊前，編制焊接工藝規(guī)程。對尚未驗證過的一、二類焊縫的焊接工藝，應進行焊接工藝評定。

②焊后處理：焊后處理的方法由生產(chǎn)班組自定，焊后處理的偏差應符合規(guī)范的規(guī)定。

③焊縫檢驗：外觀檢查按規(guī)范DL/T5018－94執(zhí)行。射線探傷按GB3323《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》執(zhí)行。

（3）弧形平臺搭設

組裝鋼弧型閘門弧型平臺的搭設必須考慮沿徑向的收縮，弧門在焊后其曲率半徑的減少量△R與弧門面板弧長S及弧門半徑有關(guān)，面板弧長兩端沿徑向的收縮變形量△≈(0.4～0.5)×S/1000放大樣曲率半徑R′由幾何關(guān)系求得：

R′=[R-（R+△)cosα]2+[(R+△)sinα] 2/2×[R-(R+△)cosα]

（4）門葉拼裝

門葉拼裝順序（基本與平面鋼閘門相同）：

主橫梁→小橫梁→縱梁→第二根主梁→小橫梁→縱梁→邊梁門。

（5）支臂制造與支腿組裝

①支臂制造：支臂作為單個構(gòu)件制造的允許偏差應符合《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規(guī)范》的規(guī)定。

②支腿組裝：a.吊放兩根支臂梁，調(diào)整好開口跨距，進行水平度扭曲值，開口尺寸等檢查，合格后用擋板點焊在胎架上；b.組裝內(nèi)外夾板；c.組裝豎桿,節(jié)點連接板,斜桿等。

（6）焊接

①編制焊接工藝規(guī)程；

②按焊接工藝規(guī)程進行施焊；

③焊后處理，采用錘擊、千斤、加重物、火焰加熱等方法進行矯正。

（7）支鉸裝配

支鉸各零、部件制造完畢后進行組裝。組裝前應將各零、部件清洗干凈。支鉸裝配包括兩個部分：

①活動支鉸與軸套的裝配；

②活動支鉸與固定支鉸裝配。

（8）安裝完成后，廠部專職質(zhì)檢人員進行檢測，并作出檢測記錄。

4 安裝方法對比分析

4.1 平面閘門安裝方法

（1）安裝前的準備工作

閘門安裝前，要對其出廠驗收記錄、外觀、尺寸、數(shù)量及與圖紙的相配度進行檢查和復核。對不符合要求的重新返廠處理。已經(jīng)運輸?shù)绞┕龅氐臄r污柵及其零部件應妥善存放和保管。確保閘門安裝前應具備的資料齊全。

（2）埋件安裝

①安裝程序包括檢查、清理，放點、放線，安裝前檢查，安裝，調(diào)整和加固等步驟。

②底坎安裝

安裝前需將預埋插筋焊接成適合底坎的支架，底坎中心的調(diào)整是利用已設置的閘孔縱橫中心線來控制，裝好后必須支撐加固牢靠。

③主軌安裝

首先在安裝好的底坎上確定中心位置，將主軌吊裝，底部落在底坎上，同時對準底坎中心位置。設置調(diào)整螺栓，從下端開始調(diào)整，符合要求后，電焊加固。

④反軌、側(cè)軌安裝

安裝方法與主軌相同。

⑤門楣安裝

門楣吊裝就位前，予先在軌道面上定出門楣的橫向中心高度線。將門楣吊落在托架上，沿門楣水封中心拉一鋼絲，調(diào)整不平度和中心高程。

⑦埋件的復測

埋件安裝調(diào)整，加固后，再復測。

（3）門體組裝

首先復核門體外形尺寸，門槽清理和檢測，門體吊裝和水封安裝及檢查等內(nèi)容，安裝完成后進行無水啟閉試驗，最后按一定程序進行門葉拼裝。

4.2 弧形閘門安裝方法

（1）安裝前的準備工作

對閘門的出廠驗收記錄、外觀、尺寸、數(shù)量及與圖紙的相配度進行檢查和復核。發(fā)現(xiàn)問題及時整改，已經(jīng)運輸?shù)绞┕龅氐臄r污柵及其零部件應妥善存放和保管。確保閘門安裝前應具備的資料齊全。

（2）埋設件安裝

①埋件基準點線的測放

埋件的基準點線以工程測區(qū)范圍內(nèi)的三角網(wǎng)點和水準網(wǎng)點為基礎數(shù)據(jù)，在監(jiān)理工程師確認后，以基本數(shù)據(jù)為原始點、測放出弧型閘門的縱向中心線，底坎中心線的里程點及高程點，各點線應一次測放，對照設計圖樣反復校核，確認無誤后，方可安裝底坎。

②側(cè)導向板安裝

側(cè)導向板安裝以側(cè)止水中心為準定位，節(jié)間對裝時，以弧形樣板測量，使弧線正確對接，節(jié)間平面錯牙量不得大于1mm、間隙小于0.2mm，從門槽中心線拉尺測量側(cè)導板止水座面至門槽中心的跨距，其偏差不得超過規(guī)范要求。

③弧門支鉸埋件安裝

將地腳螺栓穿入預埋座板內(nèi)，將預埋座板整體吊裝到安裝鎮(zhèn)墩上，控制預埋座板外露面的高程、垂直度及門槽縱向中心線的夾角，要求螺栓外露部分長度符合設計要求，且與預埋座板表面垂直。在回填二期砼之前，應特別留心預埋螺栓的位置，其間距、垂直度均應符合設計規(guī)定的尺寸，外裸螺紋應采取措施保護，應預涂油后，再用具有足夠強度的防水物品包裝，并將螺母旋到螺栓上。

（3）弧型閘門的安裝

先將弧形門葉底節(jié)吊入門槽，按設計圖樣擺正底節(jié)的位置及斜度，在底坎和側(cè)導向板上加焊臨時支撐件，將上間節(jié)吊入，按工廠預裝標志定位，檢查縱向中心應重合，測量第二節(jié)的傾角，達到要求后，可將底、上節(jié)之間進行點焊，為穩(wěn)固起見，仍需加裝支撐物。

（4）止水橡皮的安裝

全部止水零部件已在工廠制造時配制，并已預裝過；弧型閘門正式安裝后，可按制造時的工藝恢復安裝。

5 調(diào)試方法對比分析

平面閘門和弧形閘門安裝完畢后均要進行調(diào)試。二者調(diào)試方法大體相同。

（1）調(diào)試前需檢查閘門和門槽是否安裝完成，檢查啟閉機、吊鉤等設備是否正常可靠，清理門槽雜物，保證閘門順利啟閉。

（2）調(diào)試過程中閘門應全程處于無水狀態(tài)，共啟閉三次，閘門應與啟閉機的左右吊點同步升降。啟閉過程中觀察閘門及啟吊設備是否升降靈活、平穩(wěn)、無卡阻現(xiàn)象。

（3）閘門啟閉過程中要保障止水橡皮不受損傷，并不斷對其澆水。

（4）在水封部位的閘門，需用光照檢查止水橡皮的壓縮程度，不得出現(xiàn)縫隙或者透亮。

6 結(jié)論

本文對平面閘門和弧形閘門的基本組成形式進行簡介，對其制作、安裝和調(diào)試方法進行詳細對比分析。因兩種閘門的物理構(gòu)造和使用功能不同，其制作流程中零部件、閘門拼裝、焊接、焊后處理等制作內(nèi)容和方法均不同，弧形閘門制作時面板必須進行卷弧，并且進行活動支鉸、固定支鉸、支鉸軸、側(cè)輪軸等的制作和裝配。閘門制作好后分別進行安裝，二者安裝前的準備工作基本相同，平面閘門安裝主要包括埋件安裝（底坎、主軌、返軌、側(cè)軌等）和門體組裝，弧形閘門安裝主要包括預埋件安裝（側(cè)導向板安裝、弧門支鉸埋件安裝等）、弧型閘門的安裝和止水橡皮的安裝。安裝完成后調(diào)試方法大體相同。兩種閘門為水工建筑物中常用的閘門類型，對其水力傳遞方式、制作、安裝及調(diào)試方法的對比分析可以為同類型閘門制作安裝提供參考和借鑒。陜西水利

[1]陜西省寶雞峽工程局.陜西省旬陽縣大嶺水電站金屬結(jié)構(gòu)設備制造安裝工程施工組織設計[R].2012.

[2]GB/T 14173-2008，水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規(guī)范[S].2008.

[3]焦修明.弧形閘門動力特性及流激振動研究[D].武漢:武漢大學，2005.

（責任編輯：暢妮）

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