三峽船閘浮門(mén)交通裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)

高術(shù) 鄭經(jīng)一 江舟 魏志鴻

摘 要：針對(duì)三峽船閘浮門(mén)上下交通安全性和便捷性存在的不足，進(jìn)行了浮門(mén)交通優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原固定式直爬梯加可移動(dòng)式活動(dòng)爬梯的攀爬方式改進(jìn)為固定式斜爬梯加旋轉(zhuǎn)式斜爬梯加扶手的行走方式。優(yōu)化方案實(shí)施后，預(yù)計(jì)上下浮門(mén)過(guò)程單次耗時(shí)可由60分鐘降至10分鐘，同時(shí)將大大降低作業(yè)人員墜落風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)保障船閘運(yùn)行安全、提升船閘檢修效率具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：浮門(mén);直爬梯;斜爬梯;扶手

中圖分類(lèi)號(hào)：U641.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）02-0085-03

浮式檢修門(mén)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)浮門(mén)）是三峽船閘極其重要的檢修擋水設(shè)備之一，主要用于南北兩線(xiàn)計(jì)劃性停航檢修施工正式開(kāi)始前，排空五閘室并使其與下游隔斷檢修[1]。2021年3月15日，北線(xiàn)船閘檢修進(jìn)行浮門(mén)拖駁和下沉擋水施工。在門(mén)庫(kù)停泊區(qū)，作業(yè)人員分批由岸邊通過(guò)固定式垂直爬梯交通方式登陸浮門(mén)甲板。固定式垂直爬梯最大垂直攀爬高度達(dá)11.5米，每次攀爬需要進(jìn)行安全繩防護(hù)等安全措施，上下門(mén)過(guò)程單次耗時(shí)60分鐘，需要岸上輔助人員2～4人，既耗工又耗時(shí)，而且雨天作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)巨大。將浮門(mén)拖駁至門(mén)槽擋水區(qū)后，浮門(mén)交通采用固定式垂直爬梯與可移動(dòng)式直爬梯相配合的攀爬方式，這種交通方式只依靠直爬梯上端所設(shè)置的彎鉤懸掛于閘墻部位，連接可靠性極低，且直爬梯運(yùn)送方式是利用繩索將直爬梯捆綁固定，人為將直爬梯吊放至浮門(mén)，直爬梯重量較大，不僅對(duì)作業(yè)人員的體力消耗較大，而且作業(yè)人員人身安全也得不到保障。

綜上，浮門(mén)無(wú)論是處于門(mén)庫(kù)區(qū)還是門(mén)槽區(qū)，其上下交通的安全性和便捷性均存在很大不足。因此，根據(jù)三峽船閘下游水位邊界條件，對(duì)三峽船閘浮門(mén)交通進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和方案改進(jìn)，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 下游水位邊界條件

如表1、表2所示，對(duì)三峽船閘近三年下游水位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，下游通航水位理論值為62-73.8米，實(shí)際值為64.3-72米，其中65-66米區(qū)間范圍內(nèi)天數(shù)最多，69米以上水位天數(shù)占比僅6.11%。故門(mén)庫(kù)區(qū)浮門(mén)交通優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮水位區(qū)間可取為64.3-69米，對(duì)應(yīng)浮門(mén)甲板高程為73.5-78.2米。

下游理論檢修水位63-68米，故門(mén)槽區(qū)浮門(mén)下沉前交通優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮水位區(qū)間可取為64.3-68米，對(duì)應(yīng)浮門(mén)甲板高程為73.5-77.2米。浮門(mén)下沉擋水后甲板高程為70.0米。

2 門(mén)庫(kù)區(qū)交通優(yōu)化設(shè)計(jì)

如圖1，六閘首下游側(cè)浮門(mén)平臺(tái)高程77.7米，混凝土欄桿高1.2米，浮門(mén)與平臺(tái)距離3米，浮筒頂部凹槽2.2×1.5×1.1（長(zhǎng)×寬×高）米，外側(cè)鋼制欄桿高1米。浮門(mén)門(mén)體尺寸35.6×13.7×8.0（寬×高×厚）米，空載吃水4.5米，水面以上門(mén)體高度9.2米。門(mén)庫(kù)區(qū)原固定直爬梯如圖2所示。

在登陸浮門(mén)過(guò)程中，原固定直爬梯交通在安全性和便捷性上存在很大不足。為此，本文提出了一套優(yōu)化改進(jìn)的浮門(mén)交通梯，如圖3所示。以浮筒頂部凹槽處預(yù)置的可拆卸蓋板為交通梯起點(diǎn)，焊接兩個(gè)耳板，與交通梯通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸鉸接[2]。交通梯整體長(zhǎng)度4.6米，下游水位處于64.3最低水位時(shí)，交通梯與浮門(mén)甲板水平面最大夾角43°，與甲板內(nèi)側(cè)邊緣余量0.34米。為避免交通梯豎直方向固定存放時(shí)超出混凝土欄桿影響美觀，交通梯采用折疊型式。并設(shè)置扶手，折疊關(guān)節(jié)及其卡口自鎖結(jié)構(gòu)如圖4所示。交通梯材料采用重量輕、強(qiáng)度高的7075航空鋁材料，整體重量〈30kg。交通梯踏板采用防滑和雙側(cè)卷邊設(shè)計(jì)，增強(qiáng)安全性。

交通梯升降牽引裝置采用1200磅（544kg）雙向自鎖式304不銹鋼手搖絞盤(pán)（如圖5）。鋼絲繩牽引位置設(shè)置在交通梯中部，在鋼制欄桿靠浮門(mén)側(cè)增加一根欄桿并作為牽引支點(diǎn)。如圖6，在浮門(mén)處于水位最低時(shí)，根據(jù)力矩平衡原理，所需最大牽引力F1×0.84≤30×9.8×1.67，則F1≤584.5N=59.6kg<544kg，絞盤(pán)動(dòng)力和性能滿(mǎn)足使用需求。

3 門(mén)槽區(qū)交通優(yōu)化設(shè)計(jì)

浮門(mén)門(mén)槽中隔墩側(cè)凹槽長(zhǎng)7米，寬1.3米，孔口凈寬34米，底坎高程56.3米。原浮門(mén)交通采用固定式垂直爬梯與可移動(dòng)式直爬梯相配合的攀爬方式（如圖7所示），通過(guò)效率和可靠性極低。優(yōu)化改進(jìn)的門(mén)槽區(qū)交通梯方案（如圖8所示），在門(mén)槽靠下游側(cè)設(shè)置固定式不銹鋼爬梯翻越混凝土欄桿，在門(mén)槽內(nèi)側(cè)安裝固定式不銹鋼斜梯，斜梯與水平面夾角為37°，在距混凝土欄桿頂部3米處設(shè)置交通梯平臺(tái)，平臺(tái)長(zhǎng)3米，寬0.6米。在平臺(tái)上分別設(shè)置耳板及連接軸與交通梯鉸接，在船閘非檢修期，交通裝置旋轉(zhuǎn)提升并折疊后倚靠閘墻可靠固定。

門(mén)槽區(qū)交通梯分別設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度為2.6米的不折疊短梯（如圖9）和6米的折疊長(zhǎng)梯（如圖10）。均設(shè)置扶手，材料采用7075航空鋁材料，踏板采用防滑和雙側(cè)卷邊設(shè)計(jì)，短梯升降牽引裝置采用1200磅（544kg）雙向自鎖式304不銹鋼手搖絞盤(pán)，混凝土欄桿頂部增加牽引支點(diǎn)。長(zhǎng)梯交通梯升降牽引裝置采用2600磅（1180kg）雙向自鎖式304不銹鋼手搖絞盤(pán)，鋼絲繩牽引位置設(shè)置在長(zhǎng)梯中部，混凝土欄桿頂部增加牽引支點(diǎn)。

如圖11，短梯整體重量<20kg，在浮門(mén)處于最低檢修水位時(shí)，根據(jù)力矩平衡原理，所需最大牽引力F2×0.32≤20×9.8×0.5，F(xiàn)2≤306.25N=31.25kg<544kg，絞盤(pán)動(dòng)力和性能滿(mǎn)足使用需求。

如圖12，長(zhǎng)梯整體重量<40kg，在浮門(mén)下沉到位后，根據(jù)力矩平衡原理，所需最大牽引力F3×0.03≤40×9.8×0.55，則F3≤7186.67N=733.33kg<1180kg，絞盤(pán)動(dòng)力和性能滿(mǎn)足使用需求。

4結(jié)論

本文所述的三峽船閘浮門(mén)交通優(yōu)化設(shè)計(jì)方案實(shí)施后，由固定式直爬梯加可移動(dòng)式活動(dòng)爬梯的攀爬方式改進(jìn)為折疊-旋轉(zhuǎn)式斜爬梯加扶手的行走方式，預(yù)計(jì)上下浮門(mén)過(guò)程單次耗時(shí)可由60分鐘降至10分鐘，同時(shí)將大大降低作業(yè)人員墜落風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)保障船閘運(yùn)行安全、提升船閘檢修效率具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳坤，陳鵬等.三峽船閘職工培訓(xùn)教材[M]. 2002：47-56.

[2]王曉波，欒振濤，曲鳳祥，汪恩海.急救艇用折疊運(yùn)輸梯的研究與開(kāi)發(fā)[J]，醫(yī)療設(shè)備信息.2010，（12）：16，27.

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)江三峽通航管理局科技項(xiàng)目（KJ2021-03C）。