通航孔工作閘門結(jié)構(gòu)及調(diào)度運行方案設(shè)計

黃麗玲

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽合肥230088）

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通航孔工作閘門結(jié)構(gòu)及調(diào)度運行方案設(shè)計

黃麗玲

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽合肥230088）

摘要：通航孔作為一種較為簡易的通航建筑物，由于無法設(shè)置輸水閘門，上下游輸水平壓過程只能依靠對上下閘首工作閘門的調(diào)度運行實現(xiàn)。該閘門外型尺寸較大且有雙向蓄水要求，為確保蓄水期可靠擋水及船只的過閘安全，優(yōu)化了閘門設(shè)計，提出了閘門提至檢修平臺鎖定后方可過船和分級輸水平壓的方案，對將來通航的安全提供了有效的保障。

關(guān)鍵詞：閘門；止水；液壓鎖定梁

1　工程概況

新建的黃灣閘位于西河與入鳳凰頸閘站引河交匯口下游，主要任務(wù)是在引江濟巢期間控制西河水位，增加引江灌溉和巢湖水體交換的規(guī)模與有效水量，同時兼顧西河航運。

該閘由閘室（含通航孔）、兩岸連接建筑物、防滲排水設(shè)施、消能防沖設(shè)施等建筑物組成。采用開敞式水閘型式，共5孔，中孔布置通航孔，分為上、下閘首，閘室長60.0m，孔口凈寬12.0m，最大通航水級3.0m。下閘首兩側(cè)各布置2孔非通航孔，單孔凈寬9.0m。

2　黃灣閘規(guī)劃設(shè)計參數(shù)

黃灣閘規(guī)劃設(shè)計參數(shù)見表1。

表1　黃灣閘特征設(shè)計參數(shù)表

3　通航孔工作閘門設(shè)計

3.1 閘門型式選擇

黃灣閘需考慮雙向蓄水并兼顧通航，通航孔閘門應(yīng)具有雙向擋水的要求，因此，平開的人字閘門不能滿足要求。橫拉式閘門雖然工程整體外型較美觀，但因非通航孔閘門與下閘首工作閘門并排布置，無法設(shè)置門庫，亦無法滿足要求。綜合比較，選用直升式鋼閘門，工程造價較低，操作、運行方便，止水可靠。通航孔工作閘門開啟后采用液壓鎖定梁自動將閘門鎖定在檢修平臺上，可以保證過往船只的安全通行。

3.2 主要參數(shù)

孔口凈寬：12.0m；孔數(shù)：上、下閘首各1孔；底檻高程：4.5m；檢修平臺高程：16.3m；啟閉機臺高程：27.1m；正向設(shè)計水位：鳳凰頸側(cè)11.0m，黃雒側(cè)7.5m；反向設(shè)計水位：鳳凰頸側(cè)7.5m，黃雒側(cè)10.5m；運行條件：動水啟閉。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

門型采用露頂式平面定輪鋼閘門，考慮一定的風(fēng)浪超高，閘門高度定為7.0m，門頂高程為11.5m，閘門擋水總水壓力P=2400.0kN。（見圖1）

圖1　閘門結(jié)構(gòu)布置圖

門葉采用實腹式變截面主橫梁焊接構(gòu)件，主材為Q235。門葉尺寸（寬×高）12.15m×7.0m，門葉分為2節(jié)，單節(jié)門高3.5m。每節(jié)門葉均為雙主梁結(jié)構(gòu)，主梁跨中梁高1.0m，支端、頂梁梁高0.6m，梁高改變的位置距離支座1 /5跨度處。為滿足面板固端約束條件，主梁區(qū)格間布置一道水平次梁。縱向梁系除邊柱框架外，另布有5道縱梁，最大間距1.9m。邊柱兼作主滾輪的支承構(gòu)架，采用雙腹板梁，梁高0.6m。閘門面板布置在鳳凰頸側(cè)，底緣前傾角α=90°，后傾角Β=35.3°，滿足規(guī)范要求。

閘門設(shè)雙向止水，不設(shè)頂止水件，側(cè)止水采用一道L型止水橡皮加一道P型止水橡皮，底止水采用楔形止水橡皮，均布置在面板側(cè)。閘門支承跨度12.36m，采用8只Φ700mm懸臂式鑄鋼滾輪，滾輪踏面寬度150mm，主滾輪兼作反向限位裝置。滾輪軸徑Φ170mm，材質(zhì)為40Gr鍛鋼，軸襯采用銅基鑲嵌自潤滑材料。閘門側(cè)向限位采用Φ400mm懸臂式鑄鋼滾輪，分別布置在頂、底主梁翼緣側(cè)兩端。

閘門寬高比大于1，選用QP-2×400kN-12.5m雙吊點手電兩用卷揚式啟閉機，啟門容量2×400kN，工作行程12.5m，吊點間距7.2m。

4　設(shè)計要點及調(diào)度運行方案

4.1 閘門分節(jié)

若采用整體式閘門，門體尺寸較大，給制作、運輸和安裝都帶來很大的麻煩。利用閘門分節(jié)技術(shù)，將閘門均分為上下兩節(jié)。每節(jié)閘門都是完全獨立的單元，在廠內(nèi)制作完成后運輸?shù)浆F(xiàn)場，分別吊裝至孔口后，利用銷軸進行連接。兩節(jié)門體單獨受力，節(jié)間不傳遞扭矩，上、下節(jié)門體滾輪踏面便于調(diào)整至同一平面內(nèi)，與軌道面接觸良好。同時在節(jié)間位置加裝中縫止水橡皮止水，現(xiàn)場安裝非常方便。

4.2 閘門入槽

因過船需要，閘門啟閉頻繁，每次開啟都必須提升至檢修平臺以上位置鎖定（見圖2）。卷揚式啟閉機鋼絲繩為柔性連接，閘門出槽后水平位置容易發(fā)生偏移。為方便閘門關(guān)閉時順利入槽，在上部門槽軌道上、下游兩個方向正面和側(cè)面分別按1∶10作了一段長為500mm的喇叭口，可起到導(dǎo)向作用，閘門關(guān)閉時順著喇叭口斜面向下滑行，能盡快回歸到門槽內(nèi)，實現(xiàn)安全閉門。4.3 液壓鎖定梁設(shè)計

圖2　閘門擋水和鎖定狀態(tài)位置圖

下閘首通航孔與非通航孔并排布置，通航孔閘門因為過船安全要求需鎖定，非通航孔除蓄水期外，其余時間均開閘引水，閘門開啟狀態(tài)居多。為避免啟閉機鋼絲繩長時間拉伸產(chǎn)生斷裂，閘門開啟時亦需要鎖定在檢修平臺上。相鄰的兩孔閘門門槽位置挨得很近，利用常規(guī)的液壓推桿平推帶動鎖定梁移動的方式，無法滿足5孔閘門鎖定的空間布置要求。

經(jīng)分析，采用液壓推桿斜推加兩根連桿方式，在上游門槽混凝土面遠端找一個點與液壓推桿缸體端部鉸接，推桿部位與鎖定梁上支座連接，再在下游門槽混凝土面遠端和門槽寬度中間位置混凝土面各找一點，設(shè)置兩根連桿與鎖定梁支座連接。在液壓推桿運動過程中，利用兩根連桿運行軌跡改變鎖定梁運動方向，達到將鎖定梁自動推進和拉出門槽的目的，有效解決了多孔口閘門自動鎖定的問題（見圖3）。

圖3　液壓鎖定梁布置圖

4.4 通航期工作閘門調(diào)度運行方案

通航孔未設(shè)置輸水洞，為避免閘門開啟過程中高速水流對閘室內(nèi)待航船只的沖擊，只能依靠工作閘門小開度輸水（含充水、泄水）平壓。為確保通航安全，工作閘門調(diào)度運行方案設(shè)置如下。

4.4.1 閘室輸水平壓

（1）當(dāng)上下游水級3.0～2.0m時，工作閘門采用30mm開度輸水，此過程門底流速約為5.0～4.0m/s，過流斷面為0.36m2，閘室輸水量約為2160～1440m3，輸水時間約為20～17min；

（2）當(dāng)上下游水級2.0～0.5m時，工作閘門采用50mm開度輸水，此過程門底流速約為4.0～2.0m/s，過流斷面為0.6m2，閘室輸水量約為1440～360m3，輸水時間約為10～5min；

（3）當(dāng)上下游水級在0.5m以下時，工作閘門采用200mm開度輸水，此過程門底流速約為2.0m/s，過流斷面為2.4m2，閘室輸水量約為360m3，輸水時間約1.5min；

（4）輸水平壓完成，待接到閘室平壓信號后，方可連續(xù)提升工作閘門。

閘門在輸水過程中，隨著上下游水位的降低，門底的水流流速也變得越來越低，閘門開度亦可以適度加大。此外，為確保安全，在閘室兩側(cè)岸墻設(shè)置多個系攬樁固定船只。

4.4.2 工作閘門鎖定

（1）直升式工作閘門完全打開后，采用液壓鎖定裝置將閘門牢固鎖定在閘孔上方，待門體鎖定完畢后，方可發(fā)出通航信號指令，確保過往船只安全通行；

（2）船只進入、離開閘室后，工作閘門啟閉運行前必須首先解除液壓鎖定裝置。

4.4.3 上、下閘首工作閘門互鎖

（1）通航孔通航運行期應(yīng)確保上、下閘首工作閘門正確的工作狀態(tài)，即當(dāng)一側(cè)閘首工作閘門開啟后，另一側(cè)閘首工作閘門必須處于關(guān)閉狀態(tài)，不得同時啟閉運行；

（2）通航孔行洪期上下閘首工作閘門應(yīng)全部打開。

5　結(jié)語

相對于建一座獨立的船閘，通航孔作為一種較為簡易的通航建筑物，因其工程造價較低，目前在一些地區(qū)仍大量使用。為確保蓄水期間可靠擋水及船只的過閘安全，本工程在工作閘門的優(yōu)化設(shè)計和調(diào)度運行方面采取的一些針對性的措施值得總結(jié)和推廣。

目前，黃灣閘工程即將竣工，閘門及啟閉機都已經(jīng)安裝到位。上述分級輸水方案在正式通航前還須通過輸水試驗進一步驗證。

參考文獻

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作者簡介：黃麗玲（1976年—），女，高級工程師。

收稿日期：2015-09-26

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.02.029

中圖分類號：TV66

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-2469（2016）02-0077-03