南四湖水資源控制工程楊官屯河閘金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

舒劉海

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 合肥 230601）

1 工程概況

南四湖水資源控制工程是南水北調(diào)東線第一期工程的重要組成部分，南四湖地處江蘇和山東兩省交界處，南水北調(diào)東線工程建成后，南四湖承擔(dān)北調(diào)水源的調(diào)蓄和輸送任務(wù)。由于入湖河流眾多，且多數(shù)河流具有泄洪、排澇、引水灌溉和航運(yùn)等功能，為保證南四湖地區(qū)的正常輸水和水資源統(tǒng)一管理，在楊官屯河及其他南四湖主要支流上修建水資源控制閘是十分必要的。

楊官屯河屬南四湖上級湖湖西支流，其河口控制閘（楊官屯河閘）位于河流入湖口湖西大堤，工程主要任務(wù)是加強(qiáng)對南四湖水資源的控制與管理，并兼有擋洪、泄洪、排澇和通航等功能。根據(jù)有關(guān)省航運(yùn)規(guī)劃，楊官屯河為Ⅶ級航道。該閘包括節(jié)制閘和船閘上閘首、下閘首。船閘孔口寬度為12.00m，上、下閘首各1 孔；節(jié)制閘孔口寬度為8.00m，共計(jì)1 孔。

2 船閘金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

根據(jù)水工整體規(guī)劃要求，本工程船閘屬于Ⅶ級船閘，為了簡化閘室結(jié)構(gòu)布置，節(jié)省工程投資，船閘不另設(shè)輸水系統(tǒng)，采用閘門小開度充水。

2.1 雙扉平面鋼閘門在船閘上閘首的應(yīng)用

楊官屯河閘船閘上閘首有擋洪、泄洪、排澇和通航等作用。閘門最高擋洪水位為37.00m，最高通航水位34.30m，由于閘門擋洪水位較高，通航水位較低，所以如何在既滿足擋洪要求又滿足通航凈空要求的條件下，盡可能降低排架高程是船閘上閘首門型選擇的關(guān)鍵。經(jīng)綜合比選，楊官屯河閘船閘上閘首門型選用雙扉平面鋼閘門。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝方便，維護(hù)、檢修條件好，可以省去閘室充水廊道，利用閘門小開度時進(jìn)行閘室充水。雙扉平面鋼閘門擋洪時兩扇閘門組合在一起工作，滿足擋洪要求，通航時只需單扇閘門工作，從而使閘門門高顯著降低，因而降低了啟閉機(jī)排架高程，提高了建筑物的抗震能力。另雙扉平面鋼閘門通航時兩扇閘門互為檢修，可以省去檢修閘門，節(jié)約了工程投資。

2.2 升臥式平面鋼閘門在船閘下閘首的應(yīng)用

楊官屯河閘船閘下閘首因只起通航作用，同時未設(shè)閘室充水廊道，需利用閘門小開度時進(jìn)行閘室充水，所以滿足通航凈空要求的條件下盡可能降低排架高程為下閘首門型選擇的關(guān)鍵。經(jīng)綜合比選，楊官屯河閘船閘下閘首門型選用升臥式平面鋼閘門，其優(yōu)點(diǎn)是降低排架高程（一般可降低排架高程約閘門高度的70%左右），提高建筑物的抗震能力；閘門鎖定簡單方便，有利于船閘的安全運(yùn)行。

3 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 船閘上閘首

船閘上閘首，共1 孔，設(shè)一道工作閘門。工作閘門按擋上級湖洪水設(shè)計(jì)。工作閘門湖內(nèi)側(cè)預(yù)留一道檢修閘門槽，不設(shè)檢修閘門。

船閘上閘首工作閘門孔口寬12.00m，湖內(nèi)側(cè)最高擋洪水位37.00m，湖外側(cè)水位為32.80m，底檻高程29.80m。該閘門選用雙扉工作閘門，閘門的操作方式為動水啟閉。

雙扉工作閘門設(shè)計(jì)水位為：

上扉門：防洪時與下扉門組合擋洪，此時作用在閘門上的水頭為：湖內(nèi)側(cè)2.685m，湖外側(cè)無水；通航時，上扉門與下扉門互為檢修，此時閘門的設(shè)計(jì)水位為：湖內(nèi)側(cè)34.30m，湖外側(cè)32.80m，底檻高程29.80m。經(jīng)計(jì)算，上扉門在互為檢修條件下總水壓力較大，故該水位為上扉門設(shè)計(jì)水位。

下扉門：防洪時與上扉門組合擋洪，此時湖內(nèi)側(cè)37.00m，湖外側(cè)32.80m，底檻高程29.80m，該水位為下扉門設(shè)計(jì)水位。

雙扉閘門主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

孔口尺寸（寬×高）：12.00m×4.80m /12.00m×4.84m（上扉門/下扉門）（兩閘門基本等高，通航水位時互為檢修）；

閘門型式：露頂式；

設(shè)計(jì)水位：上扉門：湖內(nèi)34.30m， 湖外32.80m；下扉門：湖內(nèi)37.00m，湖外32.80m；

底檻高程：29.80m；

孔口數(shù)量：1 孔；

閘門數(shù)量：1 套；

支承型式：懸臂滾輪支承；

止水型式：方頭“P”型橡皮；

節(jié)間止水型式：“Ω”型橡皮。

雙扉閘門采用平面滾動式鋼閘門，門體材料為Q235B，滾輪材料為ZG270-500，輪軸材料為鍍鉻45 號鋼，軸套采用鋼基銅塑復(fù)合材料。

閘門上扉門主梁設(shè)計(jì)為變截面結(jié)構(gòu)型式，主梁跨中梁高為1100mm，主梁端部梁高與邊梁等高，設(shè)計(jì)為700mm。閘門下扉門主梁設(shè)計(jì)為變截面結(jié)構(gòu)型式，主梁跨中梁高為1100mm，主梁端部梁高與邊梁等高，設(shè)計(jì)為700mm。

埋件采用焊接式組合結(jié)構(gòu)，主軌及反軌均為焊接工字鋼軌道。

上扉門與下扉門均動水啟門，經(jīng)計(jì)算，上扉門啟門力為347.8kN，下扉門啟門力為417.4kN。根據(jù)《船閘啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ309-2005）的要求，船閘啟閉機(jī)啟門、閉門時間均應(yīng)在2min 之內(nèi)，故上扉門與下扉門均選用QP-2×250kN 船閘固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)來操作，啟閉機(jī)采用雙吊點(diǎn)單獨(dú)驅(qū)動，啟閉機(jī)總揚(yáng)程約12.0m。

3.2 船閘下閘首

船閘下閘首工作閘門設(shè)計(jì)采用升臥式平面鋼閘門，共1 孔。工作閘門設(shè)計(jì)不考慮擋洪，當(dāng)水位超過最高通航水位時，該閘門即開啟并臥倒鎖定在排架上。

工作閘門湖外側(cè)最高通航水位為34.30m，湖內(nèi)側(cè)最低通航水位為32.80m。閘門的操作方式為動水啟閉。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

孔口尺寸（寬×高）：12.00m×5.00m；

閘門型式：露頂式；

設(shè)計(jì)水頭：湖內(nèi)34.30m，湖外32.80m；

底檻高程：29.8m；

孔口數(shù)量：1 孔；

閘門數(shù)量：1 扇；

支承型式：懸臂滾輪支承；

止水型式：L 型。

下閘首工作閘門門體主要材料為Q235B，滾輪材料為ZG270-500，輪軸材料為鍍鉻45 號鋼，軸套采用鋼基銅塑復(fù)合材料。

閘門主梁設(shè)計(jì)為變截面結(jié)構(gòu)型式，主梁跨中梁高為1100mm，主梁端部梁高與邊梁等高，設(shè)計(jì)為590mm。

埋件采用焊接式組合結(jié)構(gòu)，主軌及反軌均為焊接工字鋼軌道。

通航條件下，閘門開啟翻轉(zhuǎn)后鎖定在排架上，為操作方便，閘門鎖定裝置采用自動機(jī)械鎖定裝置。

閘門動水啟門，經(jīng)計(jì)算，啟門力為297.8kN。啟閉設(shè)備選用QP-2×160kN 船閘固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，啟閉機(jī)采用雙吊點(diǎn)集中驅(qū)動，啟閉機(jī)總揚(yáng)程約10.5m。

3.3 節(jié)制閘

節(jié)制閘共1 孔，設(shè)一道工作閘門。工作閘門按擋上級湖洪水設(shè)計(jì)，只需滿足擋洪和泄水的要求。工作閘門湖內(nèi)側(cè)預(yù)留一道檢修閘門槽，不設(shè)檢修閘門。

節(jié)制閘工作閘門孔口寬8.00m，湖內(nèi)側(cè)最高擋洪水位37.00m，湖外側(cè)水位為32.80m，底檻高程29.80m。該閘門選用雙扉工作閘門，閘門的操作方式動水啟閉。

雙扉工作閘門設(shè)計(jì)水位為：

上扉門：防洪時與下扉門組合擋洪，此時作用在閘門上的水頭為：湖內(nèi)側(cè)2.685m，湖外側(cè)無水；當(dāng)湖內(nèi)側(cè)水位低于34.30m 時，上扉門與下扉門互為檢修，此時閘門的設(shè)計(jì)水位為：湖內(nèi)側(cè)34.30m，湖外側(cè)32.80m，底檻高程29.80m。經(jīng)計(jì)算，上扉門在互為檢修條件下總水壓力較大，故該水位為上扉門設(shè)計(jì)水位。

下扉門：防洪時與上扉門組合擋洪，此時湖內(nèi)側(cè)37.00m，湖外側(cè)32.80m，底檻高程29.80m，該水位為下扉門設(shè)計(jì)水位。

雙扉閘門主要設(shè)計(jì)參數(shù)與船閘上閘首雙扉閘門一致。

閘門上扉門主梁設(shè)計(jì)為變截面結(jié)構(gòu)型式，主梁跨中梁高為850mm，主梁端部梁高與邊梁等高，設(shè)計(jì)為600mm。閘門下扉門主梁設(shè)計(jì)為變截面結(jié)構(gòu)型式，主梁跨中梁高為1050mm，主梁端部梁高與邊梁等高，設(shè)計(jì)為600mm。

埋件采用焊接式組合結(jié)構(gòu)，主軌及反軌均為焊接工字鋼軌道。

上扉門與下扉門均動水啟門，經(jīng)計(jì)算，上扉門啟門力為247.4kN，下扉門啟門力為289.5kN。故上扉門與下扉門均選用QP-2×160kN 固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)來操作，啟閉機(jī)總揚(yáng)程約12.0m。

4 結(jié)語

楊官屯河閘船閘上、下閘首選用雙扉平面鋼閘門和升臥式平面鋼閘門，有效地節(jié)約了工程投資，降低了啟閉機(jī)排架高程，提高了建筑物的抗震能力，圓滿完成了該工程的擋洪、泄洪、排澇和通航等任務(wù)，對今后小型船閘金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到參考和借鑒作用