水工平面閘門和弧形閘門的制作、安裝與調試方法對比分析

馬凱

（陜西省寶雞峽工程局第三工程處陜西興平713100）

水工平面閘門和弧形閘門的制作、安裝與調試方法對比分析

馬凱

（陜西省寶雞峽工程局第三工程處陜西興平713100）

平面閘門和弧形閘門是水工建筑物上常用的兩種閘門形式，因其物理構造和使用功能不同，其制作流程中零部件、閘門拼裝、焊接、焊后處理等制作內容和方法均不同，本文通過對比的方式，對兩種閘門的基本概念、水力傳遞方式、閘門制作方法、安裝方法及調試方法進行詳細的對比分析，其中，平面閘門制作安裝重點在主梁、次梁、邊梁、主輪和軌道上，弧形閘門重點在主梁、次梁、支臂、支鉸、側輪、側輪軸套等方面。對兩種閘門的對比分析可以為同類型閘門制作安裝提供參考和借鑒。

平面閘門；弧形閘門；制作；安裝；對比分析

1 概述

閘門是水工建筑物中用來控制過水建筑物開度的水工構筑物，一般由啟閉設備、閘門門板、主梁、次梁、鎮墩等構成，起到控制水位、調節流量的作用。

平面閘門和弧形閘門是水工建筑物上兩種常用的閘門形式，因其結構、工作原理和實現功能的不同，其制作、安裝和調試方法也大不相同。

2 兩種閘門簡介

2.1 平面閘門

平面鋼閘門門葉為平面面板，門葉在門槽內作直線運動以封閉或開放水道，門槽的埋設構件主要包括行走支承的軌道、與止水橡皮相接觸的型鋼、為保護門槽和孔口邊棱處的混凝土所設置的加固角鋼等。

擋水時水壓力傳遞途徑如下圖1。

2.2 弧形閘門

弧形鋼閘門由面板與梁格、豎向桁架、大橫梁和支臂等共同組成具有弧形表面的結構物以及埋固構件和啟閉閘門的機械設備組成?；⌒伍l門與平面閘門不同之處在于弧形的擋水門葉，可以繞一固定點而轉動。門葉結構是由面板、梁格、橫向和縱向聯結系、側輪以及止水部件等組成。門槽的埋設構件包括與止水橡皮相接觸的弧形止水座、底檻、為保護門槽和孔口邊棱處的混凝土所設置的加固角鋼等。

弧形閘門擋水時水壓力傳遞途徑見圖2。

3 制作方法對比分析

圖1 平面閘門擋水時水壓力傳遞途徑

3.1 平面閘門制作方法

（1）零、部件制造

①箱形、工字形主梁；箱形、工字形邊梁；

②面板；

③吊耳；

④機械零件加工，定輪門、滑塊門；

⑤焊接，焊接準備、焊后處理、焊縫檢驗。

（2）平面鋼閘門拼裝

①鋪面板；

②拼底主橫梁；

③拼次梁；

④拼隔板；

⑤拼裝邊梁；

圖2 弧形閘門擋水時水壓力傳遞途徑

⑥門葉拼裝檢查。

（3）焊接

①焊前準備

②焊縫分類

一類焊縫：主梁、邊梁的腹板及翼緣板、吊耳板的對接焊縫、閘門主梁與邊梁腹板連接的角焊縫及翼緣板連接的對接焊縫。二類焊縫：面板的對接焊縫、主梁、邊梁的翼緣板與腹板的組合焊縫及角焊縫、閘門吊耳板與門葉的組合焊縫及角焊縫。其余焊縫為三類焊縫。

③焊接工藝

采用分段退步焊和對稱焊，焊工的人數應為偶數。

④焊縫檢驗

分外觀檢查和內部檢驗，均應符合相應規范標準要求。

（4）焊后處理

①處理后的公差與偏差應符合規范的規定。

②處理方法由生產班組自定。處理完畢質檢合格后轉下道工序。

（5）確定各鉆孔位置

閘門焊接完畢，分塊拆開前，鉗工劃線確定各鉆、鏜孔位置（水封口除外）。檢查無誤后拆開。

（6）鉆水封孔

當焊接變形處理完畢后，以門葉中心線為基準，劃線確定水封鉆孔位置。鉆水封孔。

（7）門葉切邊

以門葉中線為基準，確定門葉外形尺寸，并打上樣沖，自動割切邊。質檢合格后轉下一道工序。

（8）防腐

閘門金屬結構件制造完畢檢查合格后根據設計圖紙要求進行防腐處理。

（9）主輪、側輪安裝

主、側輪安裝前應將邊梁軸孔內外側倒角，并清掃干凈。安裝后主、側輪應轉動自如，無卡阻現象。

（10）主滑塊、反向滑塊安裝

以門葉中心線為基準，劃線確定滑塊安裝位置。鉆滑塊安裝孔，裝滑塊。檢查滑塊底面與閘門接觸面間隙，滑塊表面到水封表面的距離，主滑塊與反向滑塊之間的距離。

（11）安裝完成后，廠部專職質檢人員進行檢測。并作出檢測記錄。

3.2 弧形閘門制作方法

（1）零、部件制造

①箱形、工字形主梁；箱形、工字形邊梁；箱形、工字形支臂；

②面板，進行卷弧處理；

③吊耳；

④機械零件加工，活動支鉸、固定支鉸、支鉸軸、側輪軸、側輪軸套；

（2）焊接

①在零、部件及閘門施焊前，編制焊接工藝規程。對尚未驗證過的一、二類焊縫的焊接工藝，應進行焊接工藝評定。

②焊后處理：焊后處理的方法由生產班組自定，焊后處理的偏差應符合規范的規定。

③焊縫檢驗：外觀檢查按規范DL/T5018－94執行。射線探傷按GB3323《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級》執行。

（3）弧形平臺搭設

組裝鋼弧型閘門弧型平臺的搭設必須考慮沿徑向的收縮，弧門在焊后其曲率半徑的減少量△R與弧門面板弧長S及弧門半徑有關，面板弧長兩端沿徑向的收縮變形量△≈(0.4～0.5)×S/1000放大樣曲率半徑R′由幾何關系求得：

R′=[R-（R+△)cosα]2+[(R+△)sinα] 2/2×[R-(R+△)cosα]

（4）門葉拼裝

門葉拼裝順序（基本與平面鋼閘門相同）：

主橫梁→小橫梁→縱梁→第二根主梁→小橫梁→縱梁→邊梁門。

（5）支臂制造與支腿組裝

①支臂制造：支臂作為單個構件制造的允許偏差應符合《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》的規定。

②支腿組裝：a.吊放兩根支臂梁，調整好開口跨距，進行水平度扭曲值，開口尺寸等檢查，合格后用擋板點焊在胎架上；b.組裝內外夾板；c.組裝豎桿,節點連接板,斜桿等。

（6）焊接

①編制焊接工藝規程；

②按焊接工藝規程進行施焊；

③焊后處理，采用錘擊、千斤、加重物、火焰加熱等方法進行矯正。

（7）支鉸裝配

支鉸各零、部件制造完畢后進行組裝。組裝前應將各零、部件清洗干凈。支鉸裝配包括兩個部分：

①活動支鉸與軸套的裝配；

②活動支鉸與固定支鉸裝配。

（8）安裝完成后，廠部專職質檢人員進行檢測，并作出檢測記錄。

4 安裝方法對比分析

4.1 平面閘門安裝方法

（1）安裝前的準備工作

閘門安裝前，要對其出廠驗收記錄、外觀、尺寸、數量及與圖紙的相配度進行檢查和復核。對不符合要求的重新返廠處理。已經運輸到施工場地的攔污柵及其零部件應妥善存放和保管。確保閘門安裝前應具備的資料齊全。

（2）埋件安裝

①安裝程序包括檢查、清理，放點、放線，安裝前檢查，安裝，調整和加固等步驟。

②底坎安裝

安裝前需將預埋插筋焊接成適合底坎的支架，底坎中心的調整是利用已設置的閘孔縱橫中心線來控制，裝好后必須支撐加固牢靠。

③主軌安裝

首先在安裝好的底坎上確定中心位置，將主軌吊裝，底部落在底坎上，同時對準底坎中心位置。設置調整螺栓，從下端開始調整，符合要求后，電焊加固。

④反軌、側軌安裝

安裝方法與主軌相同。

⑤門楣安裝

門楣吊裝就位前，予先在軌道面上定出門楣的橫向中心高度線。將門楣吊落在托架上，沿門楣水封中心拉一鋼絲，調整不平度和中心高程。

⑦埋件的復測

埋件安裝調整，加固后，再復測。

（3）門體組裝

首先復核門體外形尺寸，門槽清理和檢測，門體吊裝和水封安裝及檢查等內容，安裝完成后進行無水啟閉試驗，最后按一定程序進行門葉拼裝。

4.2 弧形閘門安裝方法

（1）安裝前的準備工作

對閘門的出廠驗收記錄、外觀、尺寸、數量及與圖紙的相配度進行檢查和復核。發現問題及時整改，已經運輸到施工場地的攔污柵及其零部件應妥善存放和保管。確保閘門安裝前應具備的資料齊全。

（2）埋設件安裝

①埋件基準點線的測放

埋件的基準點線以工程測區范圍內的三角網點和水準網點為基礎數據，在監理工程師確認后，以基本數據為原始點、測放出弧型閘門的縱向中心線，底坎中心線的里程點及高程點，各點線應一次測放，對照設計圖樣反復校核，確認無誤后，方可安裝底坎。

②側導向板安裝

側導向板安裝以側止水中心為準定位，節間對裝時，以弧形樣板測量，使弧線正確對接，節間平面錯牙量不得大于1mm、間隙小于0.2mm，從門槽中心線拉尺測量側導板止水座面至門槽中心的跨距，其偏差不得超過規范要求。

③弧門支鉸埋件安裝

將地腳螺栓穿入預埋座板內，將預埋座板整體吊裝到安裝鎮墩上，控制預埋座板外露面的高程、垂直度及門槽縱向中心線的夾角，要求螺栓外露部分長度符合設計要求，且與預埋座板表面垂直。在回填二期砼之前，應特別留心預埋螺栓的位置，其間距、垂直度均應符合設計規定的尺寸，外裸螺紋應采取措施保護，應預涂油后，再用具有足夠強度的防水物品包裝，并將螺母旋到螺栓上。

（3）弧型閘門的安裝

先將弧形門葉底節吊入門槽，按設計圖樣擺正底節的位置及斜度，在底坎和側導向板上加焊臨時支撐件，將上間節吊入，按工廠預裝標志定位，檢查縱向中心應重合，測量第二節的傾角，達到要求后，可將底、上節之間進行點焊，為穩固起見，仍需加裝支撐物。

（4）止水橡皮的安裝

全部止水零部件已在工廠制造時配制，并已預裝過；弧型閘門正式安裝后，可按制造時的工藝恢復安裝。

5 調試方法對比分析

平面閘門和弧形閘門安裝完畢后均要進行調試。二者調試方法大體相同。

（1）調試前需檢查閘門和門槽是否安裝完成，檢查啟閉機、吊鉤等設備是否正常可靠，清理門槽雜物，保證閘門順利啟閉。

（2）調試過程中閘門應全程處于無水狀態，共啟閉三次，閘門應與啟閉機的左右吊點同步升降。啟閉過程中觀察閘門及啟吊設備是否升降靈活、平穩、無卡阻現象。

（3）閘門啟閉過程中要保障止水橡皮不受損傷，并不斷對其澆水。

（4）在水封部位的閘門，需用光照檢查止水橡皮的壓縮程度，不得出現縫隙或者透亮。

6 結論

本文對平面閘門和弧形閘門的基本組成形式進行簡介，對其制作、安裝和調試方法進行詳細對比分析。因兩種閘門的物理構造和使用功能不同，其制作流程中零部件、閘門拼裝、焊接、焊后處理等制作內容和方法均不同，弧形閘門制作時面板必須進行卷弧，并且進行活動支鉸、固定支鉸、支鉸軸、側輪軸等的制作和裝配。閘門制作好后分別進行安裝，二者安裝前的準備工作基本相同，平面閘門安裝主要包括埋件安裝（底坎、主軌、返軌、側軌等）和門體組裝，弧形閘門安裝主要包括預埋件安裝（側導向板安裝、弧門支鉸埋件安裝等）、弧型閘門的安裝和止水橡皮的安裝。安裝完成后調試方法大體相同。兩種閘門為水工建筑物中常用的閘門類型，對其水力傳遞方式、制作、安裝及調試方法的對比分析可以為同類型閘門制作安裝提供參考和借鑒。陜西水利

[1]陜西省寶雞峽工程局.陜西省旬陽縣大嶺水電站金屬結構設備制造安裝工程施工組織設計[R].2012.

[2]GB/T 14173-2008，水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規范[S].2008.

[3]焦修明.弧形閘門動力特性及流激振動研究[D].武漢:武漢大學，2005.

（責任編輯：暢妮）

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