沿海地區船閘樞紐三角閘門的設計心得

朱義宏 錢俊峰 施冬梅

隨著沿海大開發的持續推進，船閘樞紐成為促進地區海洋經濟發展的重要基礎設施。沿海地區船閘通常需承擔防洪擋潮任務，臺風盛行期間，為滿足外海漁船盡快進港避風要求，更需飽和運行，通航高峰非常集中。三角閘門作為船閘樞紐防洪擋潮和通航運行的重要設施，對于工程的安全運行起著關鍵性的作用。相比較于內河船閘，沿海地區船閘三角閘門具有防洪擋潮任務重、運行可靠性要求高、工作環境惡劣等特點，尤需精心設計。

一、總體布置方面

三角閘門的平面布置需綜合考慮閘首口門有效寬度、檢修要求、過流條件、通航安全等因素確定。閘門面板宜朝向引航道方向布置。閘門全開時，閘門及其附屬設備必須全部位于門庫內，根據《船閘閘閥門設計規范》（JTJ308-2003），閘門外邊緣與閘首邊墻間距離應大于0.1m。

三角閘門擋水面板遠離旋轉軸線，較重的面板容易造成門頭下垂。因此，在可能的前提下，閘門宜優先按允許越浪布置，降低門頂高程，以減少結構重量，改善門頭下垂現象。

圖1 某船閘閘門總體布置圖（單位：高程m，其他mm）

圖2 閘門偏置浮箱示意圖

圖3 閘門鎖定器結構示意圖

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

二、結構設計方面

三角閘門具有較強的空間特性，受力較為復雜，設計時應根據計算和實踐經驗合理確定構件尺寸。

閘門面板梁系宜按等荷載原則設計，通過計算合理確定主、次梁截面和布置間距。根據《船閘閘閥門設計規范》（JTJ308-2003），面板厚度應在計算基礎上另加2mm腐蝕裕度。

閘門頂、中、底、斜、承重剛架和空間聯系剛架桿件宜選用無縫鋼管，空間節點宜選用空心球節點，具有強度大、阻力小、可增加浮力、結構美觀等優點。端柱應具有較大的剛度，并滿足軸樞布置要求，一般采用組合“工”字梁結構。

為防止船舶直接碰撞閘門，閘門靠航道一側應設置防撞設施。防撞設施的底部防護范圍應低于船舶的干舷位置。

閘門的羊角宜對稱布置。對于一般船閘，閘門邊羊角長度應大于中羊角，可以減少閘門啟門力。對于沿海地區船閘，根據觀察，臺風期間，受風浪作用，閘門關閉后會小幅往復轉動（即“漂移”現象），可能引起液壓機短暫過載。經分析認為，對沿海地區船閘，閘門的邊羊角可與中羊角基本等長，這樣布置可增加中縫止水支承條間的摩擦力，加強兩扇閘門的關聯，有助于減少閘門的漂移現象。

三角閘門通常在最低通航水位以下的水平剛架間設置浮箱，以增加浮力，減少門頭下垂。為了改善設置防撞設施帶來的閘門受扭現象，宜設置非對稱布置的偏置浮箱。

三、耐久性設計方面

沿海船閘工作環境比較惡劣，故應重視閘門的耐久性設計。門體材料宜優先選擇船用鋼材，并充分考慮防腐措施。閘門頂、底樞軸套、底樞蘑菇頭襯套均屬易磨損運轉件，更換較困難，建議采用強度高、摩阻低、耐腐蝕、抗磨性能好的工程塑料合金材料。

四、安全設計方面

沿海船閘常遭受風暴潮的侵襲，閘門易產生漂移現象，對工程安全不利。可在閘門上設鎖定器，供惡劣工況時船閘停航、閘門關閉擋潮時臨時鎖定閘門，限制門體在一定范圍內活動、減少閘門漂移，取得良好效果。鎖定器分別在閘墻和閘門上設鎖定架，通過銷軸插、拔實現閘門鎖定、解脫。銷軸直徑不宜過大，可采用尼龍材料，具有一定的強度和韌性。鎖定器銷軸采用液壓機驅動，其運行控制納入船閘自動化系統，操作方便、效果可靠。

五、結語

作為沿海地區船閘樞紐的重要設施，閘門的運行環境比較惡劣，運行可靠性要求較高。因此，設計時應充分考慮閘門結構、材料耐久性、工程安全等多方面要求，這對于保證工程安全、充分發揮工程效益具有十分重要的意義■