鋼壩閘門在團(tuán)結(jié)水閘中的應(yīng)用

陳志剛

(福建惠安菱溪陳田水庫管理處, 福建 惠安 362100)

鋼壩閘門在團(tuán)結(jié)水閘中的應(yīng)用

陳志剛

(福建惠安菱溪陳田水庫管理處, 福建 惠安 362100)

本文通過對鋼壩閘與直升平面鋼閘的對比,分析了鋼壩閘門的優(yōu)勢，描述了鋼壩閘門在團(tuán)結(jié)水閘中的具體應(yīng)用。

鋼壩閘； 直升平面鋼閘； 比較； 應(yīng)用

1 工程概況

林輞溪為惠安縣第二大溪流，集雨面積119km2，全長21km，承擔(dān)著沿線兩岸的防洪、排澇、灌溉等任務(wù)，沿溪共設(shè)水閘5座。團(tuán)結(jié)水閘位于林輞溪中下游河段，集雨面積64.2km2，主要功能為排洪、灌溉。該閘已運(yùn)行六七十年,現(xiàn)已破損嚴(yán)重,年久失修,被鑒定為三類水閘，對其重建已刻不容緩。

重建團(tuán)結(jié)水閘位于現(xiàn)有水閘上游約30m的林輞溪河道上，為中型水閘。工程等別為Ⅳ等，水閘樞紐等主要建筑物級(jí)別為4 級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5 級(jí)。重建團(tuán)結(jié)水閘主要由上游段、閘室段、兩岸啟閉房、下游段組成。水閘設(shè)計(jì)孔口寬度為35m，共1孔，兩岸設(shè)有控制房。閘門型式為底軸驅(qū)動(dòng)鋼閘門，寬35m、高2.6m、重110t，采用液壓啟閉裝置控制。

2 鋼壩閘門特點(diǎn)

底軸驅(qū)動(dòng)鋼閘門簡稱鋼壩閘門,是近幾年發(fā)展起來的新型閘門，屬于翻板式閘門，由門葉和固定在其底部的底橫軸以及底鉸座、底水封、自潤滑軸承、側(cè)水封、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、液壓鎖定裝置等共同組成。門軸與門葉相連，通過底鉸座固定在閘底板。門軸設(shè)置了底水封，門葉設(shè)置有側(cè)水封，確保了止水效果。液壓驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)門軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而控制閘門啟閉；液壓鎖定裝置設(shè)定鎖定點(diǎn)，確保閘門固定。閘門面板設(shè)置在上游側(cè)，門體豎向垂直時(shí)閘門為全關(guān)，向下游側(cè)旋轉(zhuǎn) 90°后平臥，閘門全開，閘門全開時(shí)門體完全淹沒于門庫中；閘門可調(diào)節(jié)局部開啟，全關(guān)時(shí)門頂像滾水壩一樣過流，形成人工瀑布，可營造良好的生態(tài)水景觀。

3 直升平面鋼閘門和鋼壩閘門比較

該工程水閘主要起擋水、泄洪的作用，按單向通水設(shè)計(jì)，擋水高度及閘孔孔徑較小，根據(jù)閘門選定原則，結(jié)合工程實(shí)際情況，工作閘門擬采用平面鋼門。

平面鋼閘門根據(jù)啟閉方式可分為直升平面鋼閘門和底軸驅(qū)動(dòng)鋼閘門，以下對該兩種閘門型式進(jìn)行方案比較。

3.1 直升平面鋼閘門方案

直升平面鋼閘門門葉主要由面板、主梁、吊耳、邊柱、次梁、止水裝置以及行走部分等組成，與門槽相配合能起到控制水流作用。門槽一般由主、側(cè)、反支承軌道，頂(門楣)、側(cè)止水座和底檻組成。閘門支承采用滑塊，具有結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。平面鋼閘門結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，運(yùn)用廣泛，而且擋水時(shí)閘門結(jié)構(gòu)受力影響小，止水效果好。但是由于閘門為直升結(jié)構(gòu)，閘門全開時(shí)整扇門直立于檢修平臺(tái)上，對景觀稍有影響。直升平面鋼閘門配上拉式螺桿啟閉機(jī)，需修建啟閉房，啟閉房建設(shè)可結(jié)合景觀進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，見圖1。

圖1 直升平面鋼閘門啟閉房方案示意圖

3.2 鋼壩閘門方案

鋼壩閘門外形新穎、美觀、實(shí)用，汛期閘門臥倒于水面以下，擋水時(shí)閘門立起。河道中沒有閘墩、啟閉房，也無需設(shè)交通橋，因此土建費(fèi)用較低。門頂可以溢流過水，從而形成人工瀑布景觀。閘門材質(zhì)為鋼材，在其表面進(jìn)行熱噴鋅，堅(jiān)固耐用。運(yùn)轉(zhuǎn)件采用復(fù)合材料，在水下運(yùn)行無需加潤滑油。閘門通過液壓設(shè)備啟閉，運(yùn)行速度快，一般情況下1～2min之內(nèi)就可以完成。特有的鎖定裝置，有效控制了閘門開啟角度，水位也可以任意調(diào)節(jié)，見圖2。

圖2 底軸驅(qū)動(dòng)鋼閘門示意圖

3.3 方案比較

以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)見表1和表2。

表1 工程量及投資分析

表2 優(yōu)缺點(diǎn)比選分析

3.4 方案選定

通過以上比較，兩種閘門型式主要優(yōu)缺點(diǎn)綜述如下：

a.投資分析。直升平面鋼閘門設(shè)有啟閉房、交通橋，土建費(fèi)較高，閘門金結(jié)及啟閉機(jī)費(fèi)用略低，總體投資略高；鋼壩閘門由于不設(shè)閘墩，沒有交通橋，土建費(fèi)用低，金結(jié)及啟閉機(jī)費(fèi)用高，總體投資略低。原閘下游側(cè)將新建團(tuán)結(jié)橋，因此原閘拆除后不必新建交通橋。

b.使用性分析。直升平面鋼閘門方案閘室布置常規(guī)化，汛期過水時(shí)門體提至檢修平臺(tái)上，以利河道行洪；底軸驅(qū)動(dòng)鋼閘門，分別在河道兩岸各設(shè)置一座啟閉房，設(shè)置一臺(tái)液壓啟閉機(jī)。鋼壩閘門是由底軸旋轉(zhuǎn)來帶動(dòng)門葉，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)閘門啟閉，底軸由分布兩側(cè)閘墩內(nèi)的液壓啟閉裝置來控制，因此它的開啟精確度很高。

c.維護(hù)性分析。直升平面鋼閘門單獨(dú)設(shè)置檢修門，平時(shí)放置于啟閉房內(nèi)，檢修時(shí)安放檢修門，將工作閘門提至檢修平臺(tái)上，易于維護(hù)；鋼壩閘門不設(shè)置檢修門，主要轉(zhuǎn)軸件埋沒于水底，閘門檢修不方便。

d.景觀性分析。直升平面鋼閘門啟閉房方案中閘頂布置有常規(guī)啟閉房，啟閉房可結(jié)合景觀修建成較為美觀形式；鋼壩閘門門頂可像滾水壩一樣溢流過水，形成人工瀑布景觀，相對而言景觀效果更好一些。

綜上，從投資、使用、維護(hù)及景觀等各方面綜合比較，推薦采用鋼壩閘門方案。

4 鋼壩閘門的具體應(yīng)用

團(tuán)結(jié)水閘設(shè)置的鋼壩閘門，孔口尺寸為35m×2.2m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為 2.4m(門頂溢流按最大0.3m)。主要結(jié)構(gòu)件材質(zhì)為Q345B，門葉采用豎向懸臂梁受力結(jié)構(gòu)；閘門采用底橫軸驅(qū)動(dòng)方式啟閉，底橫軸采用無縫鋼管φ800，材質(zhì)為Q345C，按扭轉(zhuǎn)彎曲受力條件設(shè)計(jì)，底軸在凈寬35m 范圍內(nèi)共設(shè)6 個(gè)支鉸點(diǎn)，用以承受徑向荷載，軸承采用MGA 耐磨自潤滑球面軸承，底軸與底板及底檻采用底鉸座連接固定，底軸與門葉采用螺栓連接或焊接。為確保止水效果，閘門兩側(cè)設(shè)止水密封條，并在閘墻臨水側(cè)采用大理石貼面，閘門上游底檻、底軸處設(shè)置一道底水封。閘門頂設(shè)有破水器及若干門側(cè)通氣孔，以避免局部開啟運(yùn)行時(shí)因門頂溢流及啟閉操作時(shí)造成門后負(fù)壓。底鉸式翻板閘采用的啟閉方式為雙邊同步，每孔配置2×1800kN 液壓啟閉機(jī)1 臺(tái)，液壓缸采用中部轉(zhuǎn)鉸支承結(jié)構(gòu)，活塞桿吊頭與固定于底軸端部的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸拐臂直接相連接，拐臂長度2.3m。液壓缸、液壓泵站、電控柜等布置在閘室兩側(cè)的啟閉機(jī)房內(nèi)，每個(gè)液壓泵站控制1個(gè)液壓缸，水閘共設(shè)置2 個(gè)液壓泵站(1 機(jī)2 站)、1 個(gè)電控柜，每個(gè)液壓泵站都要設(shè)置2 臺(tái)油泵電機(jī)組，其中1臺(tái)備用。啟閉機(jī)房內(nèi)配有可靠的備用電源?？紤]到閘門的運(yùn)行可靠性，啟閉機(jī)房內(nèi)設(shè)液壓鎖定裝置，固定閘門。

5 結(jié) 語

溪流綜合整治要在實(shí)現(xiàn)河道防洪、排澇、灌溉等基本功能的前提下，把生態(tài)景觀融入工程設(shè)計(jì)，改善河道及周邊空間環(huán)境，形成親切怡人的休閑空間和綠化生態(tài)空間，達(dá)到人與自然的和諧發(fā)展，構(gòu)建人水和諧、祥和安定的生態(tài)環(huán)境。鋼壩閘整體美觀并且更加適應(yīng)水體變化的需求，在水景觀建設(shè)中造價(jià)更低，施工期短，具有良好的柔性、強(qiáng)度性，運(yùn)行安全可靠，占地較少，符合景觀設(shè)計(jì)要求，是一種先進(jìn)的新型技術(shù)，具有很好的發(fā)展前景。

[1] 姚澤永.鋼壩閘在城市用水與景觀建設(shè)中的優(yōu)勢[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2010(10).

[2] 蔡金麗，孟建發(fā).鋼壩閘——一種新型擋水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理,2011(8).

Application of steel dam gate in Tuanjie Sluice

CHEN Zhigang

(FujianHui’anLingxiChentianReservoirManagementOffice,Hui’an362100,China)

In the paper, steel dam gate and helicopter plane steel gate are compared for analyzing the advantages of steel dam gate. The concrete application of steel dam gate in Tuanjie Sluice is described.

steel dam gate; helicopter plane steel gate; comparison; application

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.016

TV663

B

1005-4774(2017)02- 0062- 03