甌飛一期圍墾工程金屬結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計

黃海楊 石 磊 董 杰

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院，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 級建筑物；為全國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 工作閘門及啟閉設(shè)備

10 孔擋潮排澇閘共設(shè)10扇工作閘門，采用潛孔式平面滑動鋼閘門，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)計荷載取為160kN/m2。閘門運行原則：閘門平時關(guān)閉擋潮，當(dāng)外海潮位低于內(nèi)河水位時，可開閘排澇。

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)儆趶姵睆婏L(fēng)暴區(qū)，所受風(fēng)浪較大，特別是天文潮、風(fēng)暴潮、臺風(fēng)雨三碰頭時。本工程工作閘門長期關(guān)閉，短時間開啟泄洪，液壓啟閉機使用頻率較低。針對國內(nèi)部分類似沿海工程出現(xiàn)的啟閉機陶瓷桿銹蝕問題，根據(jù)工程長期在沿海鹽霧環(huán)境下的特點深化設(shè)計，重點避免活塞桿的銹蝕因素，需綜合考慮美觀、實用、應(yīng)用范圍等各類因素[3]。根據(jù)調(diào)研、咨詢及相關(guān)試驗信息顯示，陶瓷涂層活塞桿不適用于長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格較高且沒有長時間應(yīng)用的業(yè)績，故通過布置上的優(yōu)化避免活塞桿長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。液壓啟閉機布置方案經(jīng)過多方案比選及論證，在沿海水閘中首次采用了四缸頂升布置方案，系統(tǒng)的同步糾偏通過比例調(diào)速閥和開度儀實現(xiàn)閉環(huán)控制[5]。本布置方案大大增強了系統(tǒng)剛度和穩(wěn)定性，有效的保證了在檢修平臺以上不設(shè)置導(dǎo)向排架的情況下閘門啟閉過程的平穩(wěn)[6]，同時確保了活塞桿在惡劣腐蝕環(huán)境下的使用壽命。

圖3 北2#閘通航孔活動橋布置

2.2 圍區(qū)側(cè)檢修閘門及啟閉設(shè)備

圍區(qū)側(cè)設(shè)檢修閘門1 道，10 孔擋潮排澇閘共用1 扇檢修閘門，采用露頂式平面滑動鋼閘門，孔口尺寸為8m×5m，設(shè)計水頭5m。采用MQ2×320kN/2×125kN 雙向門式起重機對檢修閘門進(jìn)行操作。檢修閘門平時存放在門庫中。

2.3 外海側(cè)檢修閘門及啟閉設(shè)備

外海側(cè)設(shè)檢修閘門1 道，10 孔擋潮排澇閘共用1 扇檢修閘門，采用露頂式平面滑動鋼閘門，孔口尺寸為8m×8m，設(shè)計荷載為160kN/m2。采用MQ2×320kN/2×125kN 雙向門式起重機對檢修閘門進(jìn)行操作。檢修閘門平時存放在門庫中。

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 雙向門式起重機

啟閉設(shè)備采用MQ 型雙向門式起重機，北1#閘與北2#閘共用一臺門式起重機，結(jié)合總體布置，閘頂雙向門式起重機承擔(dān)以下任務(wù)：a.外海側(cè)檢修閘門的啟閉；b.圍區(qū)側(cè)檢修閘門的啟閉；c.工作閘門的檢修；d.液壓啟閉機的檢修。

MQ2×320kN/2×125kN 雙向門式起重機跨度16.5m，主鉤容量2×320kN，副鉤容量2×125kN；門式起重機下掛設(shè)一臺1×100kN 的移動式電動葫蘆，主起升機構(gòu)揚程18m，副鉤揚程16m，電動葫蘆揚程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；通航孔活動橋布置如圖3 所示。

3.1 通航孔工作閘門及啟閉設(shè)備

通航孔設(shè)1 扇工作閘門，采用露頂式平面滑動鋼閘門，孔口尺寸為16m×9m，設(shè)計荷載為160kN/m2。閘門的啟閉設(shè)備采用2×1000kN-18m 臺車式啟閉機，通航時，工作閘門通過臺車啟閉機平移至門庫側(cè)。根據(jù)沿海工程類似通航孔閘門的實際使用反饋，本工程專門設(shè)置了防風(fēng)裝置，使工作閘門在有風(fēng)荷載的情況下能順利平移至門庫側(cè)。

3.2 通航孔圍區(qū)側(cè)檢修閘門及啟閉設(shè)備

圍區(qū)側(cè)設(shè)檢修閘門1 扇，采用露頂式平面滑動鋼閘門，孔口尺寸為16m×6m，設(shè)計水頭6m。閘門的啟閉設(shè)備采用2×630kN-20m 臺車式啟閉機。檢修閘門平時存放在門庫中。

3.3 通航孔外海側(cè)檢修閘門及啟閉設(shè)備

外海側(cè)設(shè)檢修閘門1 扇，采用露頂式平面滑動鋼閘門，孔口尺寸為16m×9m，設(shè)計荷載為160kN/m2。閘門的啟閉設(shè)備采用2×800kN-18m 臺車式啟閉機。檢修閘門平時存放在門庫中。

3.4 通航孔活動橋

活動橋種類較多，發(fā)展至今，其設(shè)計已較為完善，但對于沿海船閘工程仍然缺少能適合沿海強風(fēng)（特別是臺風(fēng)登陸地區(qū)）、強腐蝕（鹽霧）環(huán)境的高可靠性、低建設(shè)成本的開啟橋設(shè)計方案。經(jīng)過創(chuàng)新設(shè)計，活動橋采用新型升降移動組合式活動鋼橋，兼顧安全性、實用性、美觀性及行車舒適性。通航孔活動橋跨度16m。活動橋分2 座，單座鋼橋?qū)挾葹?2m，當(dāng)其中1 座鋼橋檢修時，可保證交通不中斷。活動橋由平移部分及升降部分組成；活動鋼橋近地運行，即使在較大風(fēng)載荷條件下也能正常運行[7]。設(shè)計行車速度60km/h，設(shè)計荷載考慮車道荷載、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。

活動橋運行原則：當(dāng)通航孔需要過船時，打開通航孔工作閘門，工作人員適時發(fā)出禁止車輛行人通過的聲光信號，待橋體上無車輛行人后，關(guān)閉兩端路障柵，鋼橋升降部分鎖定裝置開鎖并升至一定高度，鋼橋平移部分鎖定裝置開鎖并移動至岸側(cè)，鎖定裝置閉鎖，發(fā)出允許過船的信號，船只過通航孔。鋼橋關(guān)閉順序與上述順序相反，通航孔工作閘門適時關(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 通航孔工作閘門及啟閉設(shè)備

通航孔設(shè)1 扇工作閘門，采用露頂式平面滑動鋼閘門，孔口尺寸為8m×9m，設(shè)計荷載為160kN/m2。閘門的啟閉設(shè)備采用4×320kN-5m 液壓啟閉機。

4.2 通航孔圍區(qū)側(cè)檢修閘門及啟閉設(shè)備

與擋潮閘共用1 扇檢修閘門。

4.3 通航孔外海側(cè)檢修閘門及啟閉設(shè)備

與擋潮閘共用1 扇檢修閘門（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，根據(jù)工程實際情況，在擋潮閘的布置中，液壓啟閉機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，又滿足了液壓啟閉機安全及使用壽命的要求。在通航孔的布置中，工作閘門設(shè)置了防風(fēng)裝置，活動橋采用了新型的升降移動組合式活動鋼橋。上述的這些創(chuàng)新及改進(jìn)，較好的滿足了工程的實際需求，同時也為類似工程的設(shè)計提供了有益的借鑒。本工程于2013 年7月開工建設(shè)，2017 年3 月實現(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。