雙扉平面鋼閘門(mén)在龍泉水源工程中的應(yīng)用

□陳秋紅（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司）

1 工程概況

河南省舞陽(yáng)縣龍泉水源工程是一個(gè)以灌溉為主、兼顧區(qū)域生態(tài)的多目標(biāo)、多功能于一體的供水、民生工程。該工程擬從澧河取水，規(guī)劃設(shè)計(jì)灌溉面積1.16萬(wàn)hm2，在澧河胡莊與段莊段建澧河節(jié)制閘一座，壅高水位，調(diào)蓄水量。為了保證灌溉用水需求，結(jié)合水沙和地形條件，初步確定利用澧河節(jié)制閘前河道作為調(diào)蓄庫(kù)容，設(shè)計(jì)流量2400m3/s，設(shè)計(jì)引水位68.50m，死庫(kù)容413萬(wàn)m3，正常蓄水位71.30m，總庫(kù)容970萬(wàn)m3，興利庫(kù)容557萬(wàn)m3。澧河節(jié)制閘閘孔凈寬度10.50m，共7孔，閘門(mén)設(shè)計(jì)擋水高度10.30m。

2 閘門(mén)型式比選

澧河節(jié)制閘閘門(mén)可采用弧形鋼閘門(mén)、整體平面鋼閘門(mén)和上下扇雙扉平面鋼閘門(mén)。本次設(shè)計(jì)中主要對(duì)這3種型式的閘門(mén)進(jìn)行方案比選：

2.1 弧形鋼閘門(mén)方案

閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)30m，閘底板高程61.00m，閘墩頂高程74.00m，局部加高至高程87.40m，工作橋頂面高程88.60m，弧門(mén)半徑16m，全關(guān)閉狀態(tài)門(mén)頂高程71.60m，閘門(mén)采用2×500 kN雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉，7臺(tái)。

2.2 整體平面鋼閘門(mén)方案

閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)18m，閘底板高程61.00m，閘墩頂高程72.00m，局部加高至高程85.80m，工作橋頂面高程91.00m，全關(guān)閉狀態(tài)門(mén)頂高程71.60m，閘門(mén)采用2×800 kN雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉，7臺(tái)。

2.3 雙扉平面鋼閘門(mén)方案

閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)18m，閘底板高程61.00m，閘墩頂高程72.00m，局部加高至高程84.00m，工作橋頂面高程85.70m，全關(guān)閉狀態(tài)門(mén)頂高程71.60m，上扉門(mén)采用2×250 kN雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉，7臺(tái)，下扉門(mén)采用2×630 kN雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉，7臺(tái)。

3種方案比較，弧形閘門(mén)方案閘室最長(zhǎng)、閘墩最高，建筑工程量最大，投資最多；整體平面鋼閘門(mén)方案與雙扉平面鋼閘門(mén)方案相比，整體平面鋼閘門(mén)啟閉操作方便，但建筑工程量稍大，投資偏高，且工作橋面高程比雙扉平面鋼閘門(mén)方案的高5.30m，從布局合理、外形美觀方面考慮，雙扉門(mén)有效地降低了啟閉排架高度，使整座建筑物與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)，滿足景觀要求。3種方案的閘室主要工程量及投資比較見(jiàn)表1。經(jīng)比較，選用雙扉平面鋼閘門(mén)方案。

3 閘門(mén)設(shè)計(jì)

3.1 閘門(mén)設(shè)計(jì)

澧河節(jié)制閘上扉門(mén)孔口尺寸（寬×高）：10.50m×5.50m，底檻高程66.10m，設(shè)計(jì)蓄水位71.30m，設(shè)計(jì)洪水位75.27m，校核洪水位77.30m，閘門(mén)上游最高水頭5.20m，下游無(wú)水。

澧河節(jié)制閘下扉門(mén)孔口尺寸（寬×高）：10.50m×4.50m，底檻高程61.00m，設(shè)計(jì)蓄水位71.30m，設(shè)計(jì)洪水位75.27m，校核洪水位77.30m，閘門(mén)上游最高水頭10.30m，下游最低水頭0.50m。雙扉門(mén)布置型式見(jiàn)圖1。

在以往的雙扉門(mén)在設(shè)計(jì)中，常常采用將下扉門(mén)的頂止水緊壓在上扉門(mén)前側(cè)的弧面止水座板上，這樣節(jié)間易漏水，并且在啟動(dòng)下扉門(mén)的過(guò)程中，也易造成上扉門(mén)的晃動(dòng)。所以在本次設(shè)計(jì)中，避開(kāi)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用在上下扉門(mén)之間增設(shè)一隔板，兼做上扉門(mén)的底板和下扉門(mén)的門(mén)楣，從而避開(kāi)了上述中的薄弱點(diǎn)。

上扉門(mén)采用露頂式平面焊接鋼閘門(mén)，門(mén)葉選用多主橫梁焊接結(jié)構(gòu)，等荷載原則同層布置，雙吊點(diǎn)，吊點(diǎn)距6.00m；主橫梁采用焊接工字梁型式，主梁高度1026mm，閘門(mén)主材材質(zhì)為Q345B。閘門(mén)行走支承采用懸臂式滾輪支承，輪徑φ800mm，軸承采用工程塑料合金。止水型式為三面前止水，側(cè)止水采用L型復(fù)合止水，底止水采用刀型橡皮。

表1 閘門(mén)方案比選閘室主要工程量及投資對(duì)比表

下扉門(mén)采用潛孔式平面焊接鋼閘門(mén)，門(mén)葉選用多主梁焊接結(jié)構(gòu)，等荷載原則同層布置，雙吊點(diǎn)，吊點(diǎn)距9.50m。主梁采用焊接工字梁型式，主梁高度1145mm，閘門(mén)主材材質(zhì)為Q345B。閘門(mén)行走支承采用懸臂式滾輪支承,輪徑φ1000mm，軸承采用工程塑料合金。止水型式為四面前止水，頂側(cè)止水采用P型復(fù)合止水，底止水采用刀型橡皮。

3.2 埋件設(shè)計(jì)

上扉門(mén)埋件主要包括主軌、反軌和底軌，主軌采用鑄鋼軌道，主材為ZG270-500，反軌和底軌采用鋼板與型鋼組合焊接型式，反軌頂側(cè)設(shè)導(dǎo)向措施，以利于閘門(mén)進(jìn)入門(mén)槽。底軌埋設(shè)在上下扉門(mén)之間的隔板內(nèi)。

圖1 雙扉門(mén)布置型式圖

下扉門(mén)的埋件主要包括主軌、反軌、底檻、門(mén)楣，主軌采用鑄鋼軌道，主材為ZG270-500，反軌、底檻、門(mén)楣采用鋼板與型鋼組合焊接型式，反軌頂側(cè)設(shè)導(dǎo)向措施，以利于閘門(mén)進(jìn)入門(mén)槽。門(mén)楣埋設(shè)在上下扉門(mén)之間的隔板內(nèi)。

4 啟閉設(shè)備布置

上下扉門(mén)分別由獨(dú)立的固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，布置型式為一門(mén)一機(jī)。上扉門(mén)啟閉機(jī)容量為2×250 kN，布置在上游側(cè)，滑輪倍率為4，揚(yáng)程14m，鋼絲繩采用防腐性能好的鍍鋅鋼絲繩；下扉門(mén)啟閉機(jī)容量為2×630 kN，布置在下游側(cè)，滑輪倍率為6，揚(yáng)程20m，鋼絲繩采用防腐性能好的鍍鋅鋼絲繩。啟閉機(jī)上配置閘門(mén)開(kāi)度傳感器和荷重傳感器，閘門(mén)開(kāi)度傳感器布置在小齒輪軸側(cè)，荷重傳感器布置在卷筒軸承座下。傳感器會(huì)發(fā)出信號(hào)至啟閉機(jī)控制柜，當(dāng)閘門(mén)開(kāi)度和荷重出現(xiàn)異常時(shí)，傳感器發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，控制柜自動(dòng)切斷電源，以確保閘門(mén)的安全運(yùn)行。