甌飛一期圍墾工程金屬結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)

黃海楊 石 磊 董 杰

（浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002）

甌飛一期圍墾工程地處浙東南沿海，屬于甌江河口和飛云江河口口外區(qū)域，總圍涂面積13.28 萬(wàn)畝[1]。甌飛一期圍墾工程為Ⅰ等工程，主要建筑物海堤、水閘均為1 級(jí)建筑物；為全國(guó)單體最大的圍墾工程。工程設(shè)北1#、北2#、東1#、東2#、南1#、南2#等6 座水閘。

1 工程背景

甌飛一期圍墾工程以溫州市區(qū)與瑞安海域行政分界線為界分南北兩片實(shí)施。甌飛一期圍墾工程（北片）含北1#、北2#、東1#等3 座水閘。北1#閘共設(shè)10 孔凈寬8m 的擋潮閘；北2# 閘共設(shè)6 孔凈寬8m 的擋潮閘及1 孔凈寬16m 的通航孔；東1#閘共設(shè)2 孔凈寬8m 的擋潮閘及1 孔凈寬8m的通航孔。本工程所處位置為海洋環(huán)境，且為臺(tái)風(fēng)登陸地區(qū)。由于海水含鹽度高，并存在大量的海洋生物，加之充足的陽(yáng)光照射和頻繁的海浪沖刷，海洋腐蝕環(huán)境十分惡劣[2]。

2 北1#閘金屬結(jié)構(gòu)

北1# 閘擋潮閘金屬結(jié)構(gòu)布置如圖1 所示。

2.1 工作閘門(mén)及啟閉設(shè)備

10 孔擋潮排澇閘共設(shè)10扇工作閘門(mén)，采用潛孔式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸（寬×高，下同）為8m×4.5m，考慮極端天氣下的涌浪荷載等，設(shè)計(jì)荷載取為160kN/m2。閘門(mén)運(yùn)行原則：閘門(mén)平時(shí)關(guān)閉擋潮，當(dāng)外海潮位低于內(nèi)河水位時(shí)，可開(kāi)閘排澇。

圖1 北1#閘擋潮閘金屬結(jié)構(gòu)布置（高程單位：m）

圖2 北2#閘通航孔金屬結(jié)構(gòu)布置（高程單位：m）

擋潮閘外側(cè)海域?qū)儆趶?qiáng)潮強(qiáng)風(fēng)暴區(qū)，所受風(fēng)浪較大，特別是天文潮、風(fēng)暴潮、臺(tái)風(fēng)雨三碰頭時(shí)。本工程工作閘門(mén)長(zhǎng)期關(guān)閉，短時(shí)間開(kāi)啟泄洪，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)使用頻率較低。針對(duì)國(guó)內(nèi)部分類似沿海工程出現(xiàn)的啟閉機(jī)陶瓷桿銹蝕問(wèn)題，根據(jù)工程長(zhǎng)期在沿海鹽霧環(huán)境下的特點(diǎn)深化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)避免活塞桿的銹蝕因素，需綜合考慮美觀、實(shí)用、應(yīng)用范圍等各類因素[3]。根據(jù)調(diào)研、咨詢及相關(guān)試驗(yàn)信息顯示，陶瓷涂層活塞桿不適用于長(zhǎng)期裸露在空氣中或浸泡在海水中的海洋環(huán)境，尤其是干濕交替工作環(huán)境[4]。其他活塞桿防腐方案如激光熔覆等價(jià)格較高且沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用的業(yè)績(jī)，故通過(guò)布置上的優(yōu)化避免活塞桿長(zhǎng)期裸露在空氣中或浸泡在海水中，活塞桿的防腐最終采用陶瓷涂層。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)布置方案經(jīng)過(guò)多方案比選及論證，在沿海水閘中首次采用了四缸頂升布置方案，系統(tǒng)的同步糾偏通過(guò)比例調(diào)速閥和開(kāi)度儀實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制[5]。本布置方案大大增強(qiáng)了系統(tǒng)剛度和穩(wěn)定性，有效的保證了在檢修平臺(tái)以上不設(shè)置導(dǎo)向排架的情況下閘門(mén)啟閉過(guò)程的平穩(wěn)[6]，同時(shí)確保了活塞桿在惡劣腐蝕環(huán)境下的使用壽命。

圖3 北2#閘通航孔活動(dòng)橋布置

2.2 圍區(qū)側(cè)檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備

圍區(qū)側(cè)設(shè)檢修閘門(mén)1 道，10 孔擋潮排澇閘共用1 扇檢修閘門(mén)，采用露頂式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸為8m×5m，設(shè)計(jì)水頭5m。采用MQ2×320kN/2×125kN 雙向門(mén)式起重機(jī)對(duì)檢修閘門(mén)進(jìn)行操作。檢修閘門(mén)平時(shí)存放在門(mén)庫(kù)中。

2.3 外海側(cè)檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備

外海側(cè)設(shè)檢修閘門(mén)1 道，10 孔擋潮排澇閘共用1 扇檢修閘門(mén)，采用露頂式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸為8m×8m，設(shè)計(jì)荷載為160kN/m2。采用MQ2×320kN/2×125kN 雙向門(mén)式起重機(jī)對(duì)檢修閘門(mén)進(jìn)行操作。檢修閘門(mén)平時(shí)存放在門(mén)庫(kù)中。

圖4 東1#閘通航孔金屬結(jié)構(gòu)布置（高程單位：m）

2.4 閘頂2×320kN/2×125kN 雙向門(mén)式起重機(jī)

啟閉設(shè)備采用MQ 型雙向門(mén)式起重機(jī)，北1#閘與北2#閘共用一臺(tái)門(mén)式起重機(jī)，結(jié)合總體布置，閘頂雙向門(mén)式起重機(jī)承擔(dān)以下任務(wù)：a.外海側(cè)檢修閘門(mén)的啟閉；b.圍區(qū)側(cè)檢修閘門(mén)的啟閉；c.工作閘門(mén)的檢修；d.液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的檢修。

MQ2×320kN/2×125kN 雙向門(mén)式起重機(jī)跨度16.5m，主鉤容量2×320kN，副鉤容量2×125kN；門(mén)式起重機(jī)下掛設(shè)一臺(tái)1×100kN 的移動(dòng)式電動(dòng)葫蘆，主起升機(jī)構(gòu)揚(yáng)程18m，副鉤揚(yáng)程16m，電動(dòng)葫蘆揚(yáng)程21m。

3 北2#閘金屬結(jié)構(gòu)

北2#閘擋潮閘金屬結(jié)構(gòu)布置方案同北1#閘擋潮閘，此處不再贅述；通航孔金屬結(jié)構(gòu)布置如圖2 所示；通航孔活動(dòng)橋布置如圖3 所示。

3.1 通航孔工作閘門(mén)及啟閉設(shè)備

通航孔設(shè)1 扇工作閘門(mén)，采用露頂式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸為16m×9m，設(shè)計(jì)荷載為160kN/m2。閘門(mén)的啟閉設(shè)備采用2×1000kN-18m 臺(tái)車式啟閉機(jī)，通航時(shí)，工作閘門(mén)通過(guò)臺(tái)車啟閉機(jī)平移至門(mén)庫(kù)側(cè)。根據(jù)沿海工程類似通航孔閘門(mén)的實(shí)際使用反饋，本工程專門(mén)設(shè)置了防風(fēng)裝置，使工作閘門(mén)在有風(fēng)荷載的情況下能順利平移至門(mén)庫(kù)側(cè)。

3.2 通航孔圍區(qū)側(cè)檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備

圍區(qū)側(cè)設(shè)檢修閘門(mén)1 扇，采用露頂式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸為16m×6m，設(shè)計(jì)水頭6m。閘門(mén)的啟閉設(shè)備采用2×630kN-20m 臺(tái)車式啟閉機(jī)。檢修閘門(mén)平時(shí)存放在門(mén)庫(kù)中。

3.3 通航孔外海側(cè)檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備

外海側(cè)設(shè)檢修閘門(mén)1 扇，采用露頂式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸為16m×9m，設(shè)計(jì)荷載為160kN/m2。閘門(mén)的啟閉設(shè)備采用2×800kN-18m 臺(tái)車式啟閉機(jī)。檢修閘門(mén)平時(shí)存放在門(mén)庫(kù)中。

3.4 通航孔活動(dòng)橋

活動(dòng)橋種類較多，發(fā)展至今，其設(shè)計(jì)已較為完善，但對(duì)于沿海船閘工程仍然缺少能適合沿海強(qiáng)風(fēng)（特別是臺(tái)風(fēng)登陸地區(qū)）、強(qiáng)腐蝕（鹽霧）環(huán)境的高可靠性、低建設(shè)成本的開(kāi)啟橋設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，活動(dòng)橋采用新型升降移動(dòng)組合式活動(dòng)鋼橋，兼顧安全性、實(shí)用性、美觀性及行車舒適性。通航孔活動(dòng)橋跨度16m?；顒?dòng)橋分2 座，單座鋼橋?qū)挾葹?2m，當(dāng)其中1 座鋼橋檢修時(shí)，可保證交通不中斷。活動(dòng)橋由平移部分及升降部分組成；活動(dòng)鋼橋近地運(yùn)行，即使在較大風(fēng)載荷條件下也能正常運(yùn)行[7]。設(shè)計(jì)行車速度60km/h，設(shè)計(jì)荷載考慮車道荷載、人行道荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載及自重等。平移橋最大行走速度約20m/min。

活動(dòng)橋運(yùn)行原則：當(dāng)通航孔需要過(guò)船時(shí)，打開(kāi)通航孔工作閘門(mén)，工作人員適時(shí)發(fā)出禁止車輛行人通過(guò)的聲光信號(hào)，待橋體上無(wú)車輛行人后，關(guān)閉兩端路障柵，鋼橋升降部分鎖定裝置開(kāi)鎖并升至一定高度，鋼橋平移部分鎖定裝置開(kāi)鎖并移動(dòng)至岸側(cè)，鎖定裝置閉鎖，發(fā)出允許過(guò)船的信號(hào)，船只過(guò)通航孔。鋼橋關(guān)閉順序與上述順序相反，通航孔工作閘門(mén)適時(shí)關(guān)閉。

4 東1#閘金屬結(jié)構(gòu)

東1#閘擋潮閘布置同北2#閘擋潮閘，此處不再贅述；通航孔金屬結(jié)構(gòu)布置如圖4 所示。

4.1 通航孔工作閘門(mén)及啟閉設(shè)備

通航孔設(shè)1 扇工作閘門(mén)，采用露頂式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，孔口尺寸為8m×9m，設(shè)計(jì)荷載為160kN/m2。閘門(mén)的啟閉設(shè)備采用4×320kN-5m 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。

4.2 通航孔圍區(qū)側(cè)檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備

與擋潮閘共用1 扇檢修閘門(mén)。

4.3 通航孔外海側(cè)檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備

與擋潮閘共用1 扇檢修閘門(mén)（圖4）。

5 結(jié)論

甌飛一期圍墾工程（北片）金屬結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)，根據(jù)工程實(shí)際情況，在擋潮閘的布置中，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)采用了四缸同步技術(shù)，使得整體布置既滿足了工程景觀性要求，又滿足了液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安全及使用壽命的要求。在通航孔的布置中，工作閘門(mén)設(shè)置了防風(fēng)裝置，活動(dòng)橋采用了新型的升降移動(dòng)組合式活動(dòng)鋼橋。上述的這些創(chuàng)新及改進(jìn)，較好的滿足了工程的實(shí)際需求，同時(shí)也為類似工程的設(shè)計(jì)提供了有益的借鑒。本工程于2013 年7月開(kāi)工建設(shè)，2017 年3 月實(shí)現(xiàn)合龍，2019 年6 月工程主體完工，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備目前使用良好。