淺談城鎮防洪交通閘鋼閘門選型設計

牛 聞

（陜西省水利電力勘測設計研究院 陜西 西安 710001）

1 概述

我國現有很多城市、集鎮緊鄰河流，汛期洪水位有時高于城區路面，為保障城區防洪安全，在城區與河道之間設有防洪堤以阻擋洪水倒灌進入城區。沿河堤方向常布置有交通閘用于穿躍河堤進出城區，洪水來臨時關閉閘門阻洪保城。因此鋼閘門的應用與河道上擋水閘門相比，具有以下鮮明的特點：

(1)洪水來臨前關門、退去后開門，打開或者關閉時均在無水時進行，開關時間不應過長；

(2)使用頻率很低，但安全性要求很高；

(3)閘門擋水水位不高、啟閉力不大，一般不設固定的開關設備；

(4)不影響城市交通能力，還應與周圍建筑、景觀效果相協調。

2 閘門型式及其特點

常用的城鎮防洪鋼閘門有“人”字型閘門、單扉或雙扉“一”字型閘門、橫拉閘門、下轉軸式翻轉閘門、插板式閘門、上升或下降式閘門等多種型式。各門型結構和布置特點如下：

2.1 “人”字型閘門

“人”字型閘門由兩扇各自繞其端部豎軸轉動的門葉組成，每扇門的跨度約為孔口寬度的55%。閘門在關閉位置時，兩扇門在中部斜接柱上相互支承，門扇軸線傾角多為22.5°，在平面上形成三鉸拱，端部轉軸將水壓力傳遞給兩側閘墻混凝土上。

此閘門的閘墩長度由孔口寬度、穩定計算和抗滑計算后決定，單扇門葉嵌入閘墩，閘墩長度約為孔口寬度的0.8～1.5倍。每扇門在開啟后都處于閘墩的門龕內，門葉與閘墩側墻齊平，不擠占交通空間。閘門關閉受三鉸拱的作用，減小了主梁彎矩，經濟性較好。面板通常布置在擋水面的下游側，打開閘門后面板處于門龕外側，可對面板進行裝飾，與建筑風格協調可做成浮雕、彩繪、公益宣傳欄等，使門體不顯得呆板、生硬。轉動結構宜采用自潤滑材料，摩擦系數小。通常不設專用的啟閉設備，人力推動很輕松自如。相對于其他幾種布置方式有以下特點：要求閘墩長度較大，閘門布置簡捷，受力結構更合理，開關較為方便。

原安康市大橋閘布置2孔10m（孔口寬）×3m（閘門高）-2.8m（水頭高）“人”字型閘門，閘墩長14m，門重19t。閘門關閉后與閘墩垂線夾角為22.5°，頂底樞軸承采用青銅軸承，4個人手推閘門即可實現其關閉，關閉到位需半小時，運行較為靈活簡便。

2.2 “一”字型閘門

“一”字型閘門操作、布置與“人”字型閘門基本相同，只是關閉后閘門擋水面垂直于水流方向，沒有拱效應，需設支承塊抵擋水壓作用。小孔口可以做成單扉，寬孔口宜做成雙扉。此閘門同樣可嵌入閘墩門龕內，面板與閘墩齊平。由于沒有拱推力作用，閘墩厚度略小、長度略短。關閉閘門方式與“人”字型閘門相同，只是需要安裝臨時擋塊。對于城門洞型中間大兩邊小的城市交通建筑，“一”字型閘門是一個合理的選擇，中間孔對開對關，兩側孔同時對開對關，城市景觀效果較好。如安康市興安門城防東堤上布置3孔防洪閘門，其中心位于興安路中軸線上，左右孔采用單扉4m（孔口寬）×4m（水頭高）“一”字型閘門，中孔采用雙扉10m（孔口寬）×4m（水頭高）“一”字型閘門，運行情況良好。

2.3 橫拉閘門

橫拉閘門為沿水平方向移動的平面閘門，門葉結構與平面閘門類似。由于閘門橫向移動，閘門重力作用在下部（或上部）支承滾輪上，可以極大的降低移動阻力。這種閘門可用于較大的孔口，閘墩寬度較小，不影響交通凈空尺寸。橫拉閘適用于單孔或兩孔，但不適用多孔。閘門一般藏在兩側墻體內，故需在防洪堤內設置比閘門總寬長的門庫存放閘門，維修不太方便。小門可靠人力推動其開、關，較大的可以采用機械牽引或電力驅動的自動行走機構進行操作。

2.4 下轉軸式翻轉閘門

下轉軸式翻轉閘門是利用外力驅動門葉繞底軸轉動的平面閘門，適用于孔口較寬，最大可以做到40m，最大高度可以做到5m，底樞間距一般為3m～5m。翻轉閘門平時向下游放倒與地面齊平，面板朝上。此門型不影響交通凈空尺寸，閘墩長度小，閘室高度也較低。閘門結構除滿足正常工作時水壓、風壓、破浪以及行人或車輛通行需要的強度、剛度外，還應考慮過行荷載引起的結構和零部件局部破壞、震動破壞等不利的影響，加大了日常維護的工作量。小門可以采用手動導鏈牽引翻轉，大的可設置機械或者液壓驅動其翻轉，如果液壓驅動配置蓄能器，可實現無電情況下閘門的正常運行。

2.5 插板式閘門

插板式閘門結構形式為多節并排布置的懸臂閘門。閘門結構簡單，可以組合成任意寬度，適合沒有防洪堤的開敞段，每節門體寬度應根據需要孔口寬度、運輸單元、吊裝設備等綜合考慮，可以做到12m甚至更寬，有效擋水高度一般不高于3.5m。防洪時安裝閘門，插板門與地面常用連接型式有底座螺栓連接、插槽連接等，通行時拆除閘門放置于門庫內，門庫應設在距離閘室不遠的地方，閘底板鋪設混凝土（或鋼）蓋板后再通車。

插板式閘門可實現完全不影響建筑體型，裝飾風格統一、整體效果較好；不影響交通凈空尺寸；孔口寬度完全不受限制；閘墩長度和兩側邊墻厚度均可以做到很小，土建工程量較省；平常存放于門庫里，維護、檢修次數少；各節門體結構一致，加工制造較簡單等優點，使這種門型近年來得到較多應用。如目前在安康市漢江一橋南橋頭大橋閘改造中，中孔交通道寬26m，布置一扇26m（孔口寬）×2.7m（水頭高）插板式閘門，每2m一節，并排布置13節；左右人行道寬各8m，布置為兩扇8m（孔口寬）×2.7m（水頭高）的插板式閘門，每2m一節，并排各布置4節，目前已經通過了竣工驗收。

在設計和使用中，也發現了此門型的很多不足之處：各節門體安裝時均需精確定位，就位操作較為費時，如安裝上述工程中的21節插板門體約需10小時，因此當節數較多時安裝時間相對較長，會影響交通運行；需在防洪閘附近建造專用的儲存門庫、配置專用的吊裝設備和專門的操作管理人員，對安裝人員需要提前進行演練、培訓，增加了運輸、維護、管理等費用；需加設蓋板，洪水來臨前待城區人員撤離后，方可拆除蓋板，安裝閘門，汛后拆除閘門后再安裝蓋板，不僅增加了蓋板的工程量，還費時費力。

插板式閘門作為一種近年來才采用的新型門型，設計時應進行不斷地優化，以下是筆者的一些建議：此門型常見的是設計成長方型，這樣的設計安裝時，要保證節間密封，就需要側向拉緊（或頂緊），而且最后安裝的一節不易插入，費工費時。如果將閘門設計成梯形，一正一倒放置，最后放置中間一個倒梯形，安裝會容易些，依靠倒置梯形門的自重也可自然壓緊節間水封。另外，由于城市防洪閘一般擋水水頭比較低，超過5m的都比較少，水利水電工程常用的止水橡皮如P60-A、P45-A、L型水封斷面尺寸過大，顯得僵硬，在選擇時可采用斷面比較小、較柔軟一些的，這樣方便預壓，降低安裝阻力。

2.6 上升或下降式閘門

上升或下降式閘門就是沿著軌道上升或下沉的平面閘門，防洪時降落或提起閘門到工作位置擋水。上升式閘門，需要設置鎖定平臺安全鎖定閘門；下沉閘門需要對閘底板以下設置門庫，通行時設備操作閘門下沉到門庫里，門庫頂加設蓋板后再通車。這兩種閘門，對擋水高度不超過3m的比較合適，隨著水頭升高，占用的上升、下沉空間較大，以致閘室高度增大或者閘底開挖較大。當孔口尺寸較大時，為滿足閘門剛度，閘門整體重量較大，需要設置專門的啟閉設備，造價高。此門型不適用景觀要求較高的閘室。

3 結語

城鎮防洪鋼閘門是汛期防洪的重要設施，防洪等級較高，因此在設計選型時要求具有很高的安全性、操作時間盡量短，還要綜合防洪、交通、景觀、運行維護方便等方面考慮。在相同的條件下，選取合適的門型，往往決定著工程的成敗。以下是筆者對門型選取的一點建議：

（1）由于“人”字型閘門受力結構合理，安全性較高，操作方便且耗時較短，如果閘墩長度允許，建議首選“人”字型閘門；

（2）對于窄高的小孔口，宜選單扉“一”字型閘門，其兩側均有較好的支承，安全性較好，操作比較簡單；

（3）當閘門使用頻率很低、安裝時間允許較長、對景觀效果要求較高時，可選取插板式閘門。但門型不宜布置在主交通路段、城門洞型的堤防缺口等，建議在布置在洞口外，這樣就不會因門洞空間限制閘門吊裝，方便安裝。陜西水利

[1]水電站機電設計手冊[M].北京：水利電力出版社出版，1988.

[2]陜西省陜西省水利電力勘測設計研究院安康北堤大橋頭交通閘人字閘門改造工程竣工設計報告[R],2010.

[3]陜西省陜西省水利電力勘測設計研究院安康城防東堤興安門工程設計竣工報告[R]，2003.

[4]陜西省水利電力勘測設計研究院.安康漢江一橋南橋頭閘門改建工程初步設計報告[R]，2014.