淺談柴河水庫泄洪洞出口閘門大修工藝

趙 爽

(遼寧省柴河水庫管理局有限責任公司，遼寧 鐵嶺 112000)

1 概 述

1974年，柴河水庫泄洪洞出口閘門建成[1]。水庫泄洪洞為有壓隧洞，洞徑為5 m，洞長為338 m，泄洪洞進口設有檢修閘門，出口設有泄洪閘門，最大泄洪量為302 m3/s。水庫為下游灌區供水時，由水庫水電站發電供水，當水電站發生故障或者汛期需要大流量泄洪時，使用泄洪洞出口閘門進行泄洪，是柴河水庫重要的泄洪設施之一。

2 問題的發現

2015年主汛期設備運行時發現泄洪洞弧形閘門出現較嚴重銹蝕現象，如不及時處理，會加劇銹蝕面積及深度，引起金屬面板的進一步損壞，縮短閘門使用壽命。同時，閘門水封出現較嚴重漏水現象。進入冬季后，閘門運行時引起振動，易造成漏水及周邊設施的凍脹破壞，導致水資源不必要的浪費。

為了保證柴河水庫的泄洪系統安全運行，需要對泄洪洞出口閘門進行修理。

3 閘門維修前準備

(1)維修時限較短。泄洪洞工作閘門是水庫泄洪最重要的設施，因此必須在汛期來臨前完成修理。

(2)維修時需用到檢修閘門。維修泄洪洞出口閘門時需關閉檢修閘門，并排除泄洪洞內積水。

(3)排除泄洪洞內積水時，需提前通知下游河道周邊群眾和相關單位，以免造成不必要的人員傷亡和財產損失。

(4)確定維修時間后，提前接洽專業維修人員。

(5)準備閘門所需的新水封。

(6)因為此項工作是高空作業，需鋪設腳手架，施工除銹防腐間內采用雙排落地鋪設，上方采用吊架鋪設。

4 閘門維修工藝

4.1 閘門噴砂除銹的技術要求

鋼結構表面除銹等級需符合國標《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中規定的Sa2.5級。經過除銹后，表面粗糙度指數需保持在40～70 μm，且鋼結構表面干燥，無灰塵、無油污、無銹跡、無氧化皮。如果噴砂達不到質量要求，需重新處理到原除銹等級。

4.2 閘門噴鋅防腐的主要機理

外部介質電化學作用及化學作用是造成鋼鐵發生腐蝕的主要原因。因為水是導電的且與鋼閘門直接接觸，所以電化學腐蝕是造成閘門腐蝕的主要因素。

閘門噴鋅是利用乙炔和氧氣形成高溫火焰將鋅絲熔化，然后利用壓縮空氣將高溫融化后的鋅霧化，高速噴射到經過噴砂除銹的閘門表面。經過霧化后的鋅噴射后在空氣中冷卻熔融，附著在鋼閘門表面，立即變形收縮，鑲嵌在處理過的鋼結構表面，形成保護層。霧化后的鋅被噴射到鋼結構表面，這時，水作為介質將鋅、鋼結構連通形成化學腐蝕電池，鋅作為電池的陽極受到腐蝕；而鋼閘門作為陰極以鋅熔解產生的保護電流來抵抗鋼腐蝕，起到犧牲陽極保護陰極的作用[2]。此外，鋼閘門表面的鍍鋅層還可以如同涂料一樣，將鋼閘門與空氣、水隔絕，使其無法形成腐蝕環境；因此鍍鋅層的保護作用是多重的。

4.3 施工工藝

4.3.1 噴砂除銹

工程采用干噴射的施工方法，根據閘門實際情況，采用石英砂作為噴射磨料。用壓縮空氣借助噴砂裝置噴射磨料，對鋼結構表面實施清潔及粗化處理，使其達到基層表面呈金屬本色，粗糙度達到噴鋅要求。

在進行噴砂除銹過程中，要求空氣相對濕度不應超過85%,露點的溫度至少要低于鋼結構表面溫度3 ℃以上。若是遇到不利的氣候條件而導致工作環境達不到要求，則需要采取有效措施，使其達到標準[3]。

鋼閘門體積巨大，結構復雜，為了避免出現漏噴和空噴的現象，產生不必要的位移，提高磨料利用率和工作效率，所以應該合理安排噴砂的位置和噴砂路線，一般應按以下順序：一是先噴上部，后噴下部。二是先噴鋼結構角落與狹窄部位，后噴寬敞部位，從邊緣向中間噴噴射。三是噴射移動要掌握好分寸，在不損傷鋼結構表面的情況下，還要保證噴砂除銹的質量。

在對鋼結構噴砂過程中，把握好料氣比例可以有效提高工作效率，還可以在保證質量的前提下節省磨料。如果用的磨料過少，壓縮空氣的能量就不能得到有效利用；但是如果磨料過多，噴砂管道內會積聚大量的磨料；因為磨料過多，同等空氣壓力下磨料無法獲得高速動能，從而導致噴射出來的磨料沒有力量，無法達到除銹的效果，既浪費磨料，又沒有效率。因此，必須綜合空氣壓力、機器噴嘴大小、鋼結構的銹蝕狀態，以及質量標準等方面的因素，調整料氣比例。既要防止出現砂閥開度過小，空氣量大，引起磨料供應太少而達不到效果，又要避免砂閥開啟過大，空氣量過小，造成噴砂毫無作用。

噴砂除銹結束后，及時清理結構表面塵土，同時對除銹質量進行查驗。

4.3.2 噴鋅防腐

根據工程的施工環境，決定采用熱噴涂鋅的施工方式。熱噴涂鋅前，應該對空氣壓縮機進行檢查，保證壓縮空氣的干燥、潔凈；同時要保證空氣壓縮機的壓力符合相關規定。噴涂作業的距離要保持在10～200 cm之間，鋅的噴射角度應該不低于45°。噴涂作業時操作人員每次的噴涂厚度最低不低于25 μm，最高不超過80 μm。在用噴槍噴鋅時，下一次的噴涂要與上一次的噴涂交叉覆蓋，相互重疊；同時要準確控制噴涂表面的溫度，待表面溫度冷卻至70 ℃以下，才可以開始噴涂下一層[3]。

在施工過程中，寬度重疊是無法避免的，但是要控制好重疊的度，避免出現重疊過度或過薄，每個噴涂帶的寬度重疊一般不超過1/3的寬度重疊為宜。同時，應盡最大努力保持每個噴涂帶均勻[4](見圖1)。

圖1 噴涂所用設備組織流程

需選用符合國家相關規范要求的熱噴材料，金屬鋅的含鋅量和材質必須達到標準，不能使用劣質材料，以次充好。鋼閘門表面涂鋅層最小局部厚度需不低于120 μm，這樣才能達到相關規定要求。

4.3.3 閘門表層涂料封閉

將環氧云鐵底漆作為封閉層涂料，準備在鋼結構表面涂裝底漆前，需清理干凈鋼結構表面，并在其未完全冷卻尚有余溫時將兩道環氧云鐵底漆涂刷完成。封閉層涂料的厚度需控制在80 μm，涂刷環氧云鐵底漆厚度需控制在60 μm。同時，涂刷完畢后，涂層外觀表面不能出現不均勻現象，不能出現像局部起皮、部分表面有大溶滴和鼓泡、表面出現裂紋掉塊等別的影響涂層功能的現象。

5 閘門維修施工步驟

(1)抬起閘門，排出泄洪洞內積水。

(2)搭設腳手架， 閘門下方雙排落地鋪設，上方采用吊架鋪設。

(3)清理閘門間雜物，保持閘門工作環境整潔。

(4)拆解閘門，在拆解閘門之前利用工具將原來的舊水封全部拆除。

(5)按照施工工藝對閘門噴砂除銹。

(6)噴砂除銹結束后，經檢查合格后開始進行閘門噴鋅防腐工作。

(7)閘門表層涂料封閉。

(8)利用噴鋅防腐搭建的腳手架，將舊水封螺栓用螺栓松動劑浸泡后用扳手進行拆卸(如遇有不能松動的可使用氣焊、切割專用工具進行切割，盡量不使用氣焊以避免損壞門葉的防腐結構)。將螺栓全部拆卸后，把水封壓板輕輕拆除放置平地處進行除銹防腐(避免碰撞變形)，拆下老化水封。

(9)將門葉上的銹蝕打磨清理干凈，修補破損、涂抹防腐油漆進行防腐，測量孔口尺寸。

(10)用濕毛巾將新水封清洗干凈后放置在門葉上按測量出的孔距預留標準壓縮量進行固定、鉆孔更換，將防腐后的水封壓板放置水封上，重新安裝新的螺栓均勻緊固。

(11)所有新水封安裝完畢后，開始對水封密閉情況進行檢驗。首先將泄洪洞出口閘門關閉，將泄洪洞進口閘門打開，向泄洪洞內注水。泄洪洞內水滿后，觀察出口閘門止水封邊緣有無水泄漏，如果有就說明水封的密閉性不好，需要重新調整止水封間隙；調整后注意是否還有漏水現象，如果還是漏水，再次調節漏水處水封的壓縮量，直到閘門無泄漏，達到封水效果。

(12)維修工作完畢，進行驗收。

6 結 語

柴河水庫泄洪洞出口閘門在周密的安排下完成了維修，閘門運行的安全隱患得到清除。閘門經噴鋅防腐后，煥然一新；水封更換后，閘門密閉性加強，消除了安全隱患。雖然此次閘門噴鋅防腐投資比普通的涂漆防腐高，但防腐的周期比其他的方式持續的時間長，降低了運行養護的費用和工作量，相對于其他方法來說，此種方法比較適用于水工鋼結構防腐。