淺論鋼鐵復合閘門的安裝控制及應用優(yōu)勢

施永光

淺論鋼鐵復合閘門的安裝控制及應用優(yōu)勢

施永光

一、工程概況

江蘇省新沂市新建入沭閘工程是新沂市水利局2015～2016年度病險水閘除險加固工程的重點重建項目。該工程等別為Ⅱ等，主體建筑物級別為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為5級。設計排澇標準為20年一遇，防洪標準為50年一遇；該工程總凈寬9.0m，分3孔，每孔凈寬3.0m，采用C25鋼筋混凝土箱涵式結構，堤頂高程33.00m，箱涵洞身段長36.0m，洞身凈寬3.0m，凈高3.0m，共2節(jié)，涵底高程22.5m。

入沭閘為具備排澇和分洪雙向過流能力的重要水閘，位于新沂市主城區(qū)。當入沭閘達到設計排澇流量19.2m3/s時，由臧圩河側向沭河側行洪，相應臧圩河側水位為26.50m，沭河側水位為26.40m；當分洪流量達100m3/s時，由沭河側向臧圩河側行洪，相應沭河側水位為29.45m，臧圩河側水位為26.50m。

二、鋼鐵復合閘門概述

在以往的水利工程建設中，擋水建筑物多采用平面鋼閘門、鑄鐵閘門、混凝土預制閘門等幾種常用形式，平面鋼閘門適用于大中型水工建筑物和高水頭水工建筑物，鑄鐵閘門適用于中小孔徑和低水頭水工建筑物，而混凝土預制閘門由于結構笨重、施工程序繁雜，近年來較少采用。

鋼鐵復合閘門是一種在近年來被逐步推廣和重視的新型金屬結構擋水設備，它的整體構造介于鋼閘門和鑄鐵閘門之間，兼具兩種閘門的優(yōu)點，采用了鑄鐵閘門門槽及鋼結構面板的構造形式，在工程實踐中取得了很好的使用效果。

三、入沭閘閘門選型的背景及原因

1.背景

新沂市入沭閘除險加固工程位于新沂市區(qū)沭河右岸，考慮到為將來實施沭河右岸沭河之光景觀帶南延工程預留后續(xù)施工空間，入沭閘采用下埋3孔箱式涵洞的設計方案，箱涵為2節(jié)洞身，每節(jié)18m，下埋段共長36m。

2.原因

原因之一：入沭閘孔徑為3m× 3m，屬中小孔徑涵閘，因此從適用范圍角度來看，鋼鐵復合閘門符合入沭閘中小孔徑的使用要求。

原因之二：入沭閘為雙向過流涵閘，上下游水位高造成閘門擋水水頭高，因此對閘門的止水要求較高，鋼鐵復合閘門保持了鑄鐵閘門剛性止水的特點，且滿足雙向止水工況，因此能較好地滿足入沭閘特殊的工況要求。

四、鋼鐵復合閘門的安裝控制

1.結構組成

鋼鐵復合閘門主要由門框、門體、導軌、楔緊裝置、密封面等部件組成。

門框由鑄鐵整體澆鑄而成，門框兩側自帶導槽，精加工之后作為門體升降的導軌。門框平面經龍門刨及立車精加工，并分別加工出一道槽，鑲入青銅密封面。門框按最大工作水頭設計，其拉伸、壓縮和剪切強度的安全系數不小于5，撓度不大于構件長度的1/1500，導軌的拉伸、壓縮和剪切強度的安全系數不小于5。

門體為根據《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》（SL74-95）設計，門板上有銅密封面，門體精加工與門框側槽配合。門體上端有吊耳，門體與吊耳的兩接觸面精加工之后用螺栓固定。

導軌用鑄鐵制作，導軌面加工成與門框一樣的槽，并在平面上鑲入青銅，減少門體上下運行時的摩擦力。導軌和門框連接的接觸部位經精加工，用螺栓聯(lián)接，并設有定位銷防止錯位。

楔緊裝置：

（1）每座閘門在兩側裝有可調節(jié)的楔緊裝置，當門板處于關閉位置時，提供門板與門框支承面之間的接觸力。楔緊裝置采用鑄鐵制造，并經精加工，以賦予最大的接觸與楔緊作用。

（2）楔緊裝置用緊固件及定位螺釘牢固地與門框上導軌和門板連接，并具備足夠的可調性，經最終調整后予以固定，楔緊裝置的可調部分設在門框上。

（3）配對楔塊的傾斜角度按列要求選擇，只需在桿上施加最小的作用力就可在閘門支承面上產生最大的壓緊力，從而達到最佳的水密性。

密封面采用銅條分別鑲入門框和門體上，密封面銅條鑲好之后用龍門刨銑床進行銑削，磨削加工，保證了門框和門體之間的密切配合。

2.工作原理

閘門由啟閉機帶動啟閉螺母轉動，在梯形螺紋作用下使螺母帶動閘門門體上下運行，達到截斷或疏通水流作用。

3.主要零部件材質

主要零部件材質見表1。

表1 主要零部件材質表

4.安裝前的準備

查看廠家發(fā)貨清單，清點貨物數量及緊固件、備件等數量是否與清單一致，同時做好貨物的保管工作。

閘門在運輸過程中的變形及損傷，要進行全面的檢查和修整，注意同規(guī)格閘門的門體、門框不允許互換。閘門未安裝前必須水平放置，防止鑄件變形影響止水效果，同時絲桿以及聯(lián)接桿不可受力彎曲。

普萊斯定律[8]中核心作者發(fā)文量：m=0.749(m為核心作者最低發(fā)文量，nmax為發(fā)文量最多的作者論文數），本研究中nmax=17，得出m≈3。由此可知，圖2中的29位作者均是我國體育教學評價研究的核心作者，這些作者是推動我國體育教學評價研究發(fā)展的中流砥柱。

檢查土建尺寸、預埋件及預留孔等是否符合要求。入沭閘工程中預埋件為鋼板，預埋鋼板應平直，位置準確；當預埋件為預埋螺栓時，預留孔洞應位置準確，預留孔徑不小于80mm×80mm，預留孔深度應滿足埋螺栓埋入深度為20d。

5.閘門安裝

將閘門起吊至安裝位置，起吊時利用閘門的地腳螺栓孔起吊，注意要使門體、門框整體起吊，當閘門規(guī)格太大或拘于現(xiàn)場位置無法整體起吊時，可將門體與門框拆解后分別起吊，但需注意保護好密封面。

通過啟閉機平臺上的預留孔，穿入啟閉繩具，將閘門整體吊起至安裝位置處，使閘門就位，通過測量門框兩面的加工面，吊線找正左右方向的位置，左右方向傾斜度小于1.5mm，然后穿入地腳螺栓（或將螺栓穿入安裝孔與預埋板焊接）。

將起吊繩具穿過閘門吊耳，拉開門體，調整閘門密封面的垂直度，通過調整閘門四個角部的螺栓，使閘門密封面的垂直度誤差小于1/1000mm，并再次復核閘門左右方向傾斜度后，把四個角部的螺栓用墊鐵墊實，擰緊螺母，使其固定牢固（附壁式安裝的閘門可預先在四個角部的螺栓上一個螺母，通過上、下兩個螺母調節(jié)密封面的垂直度誤差）。

放下門體使門體與門框吻合，用塞尺檢查上、下密封面的間隙，使間隙保持在0.1mm以內。間隙超標時，可在該處的門框背面墊入斜鐵，同時將地腳螺栓略為旋松，直至間隙合格為止。

將閘門四周二期混凝土內的鋼筋綁扎無誤后，用細石混凝土二次澆灌、搗固，澆灌后用振動泵搗固堅實，采用膨脹混凝土更佳，二次澆灌混凝土完全凝固后，再逐一檢查并緊固螺母。

當閘門規(guī)格較大時，將導軌安裝就位，應保持導軌與門框的直線度小于2mm。

6.啟閉機安裝

在啟閉機平臺上的預埋孔放下吊線錘，以閘門吊耳中心線為基準，在啟閉機平臺上劃十字線，確定啟閉機的安裝中心。

在啟閉機底板上畫出相應十字線，將啟閉機初步就位，搖動手柄，旋入絲桿。

將啟閉機中心與平臺上的十字線相對應，用水平儀調平啟閉機底板后與預埋鋼板點焊，將絲桿的下端與閘門吊耳就位，穿入銷軸，復查絲桿的垂直度誤差小于1/500mm，全長累計小于5mm，然后將啟機底板與預埋板焊固。

將軸導架架體安裝到位，與預套在絲桿上的套管用螺栓緊固，保持軸導架管與絲桿同心，最下部一個軸導架到閘門吊耳的距離應大于閘門口徑，其余軸導架在閘門的啟閉過程中不得與絲桿連接套相碰。

7.調試

閘門調試工作需在二次灌漿完全凝固后方可進行。

電動啟閉機在接電運行前，必須按所配套電動裝置要求將行程限位開關和過力矩保護開關正確接線后方可進行，打開電動裝置外殼按下述順序操作：

（1）閘門處于全閉位置時（留有30～50mm余量），將關到位行程開關調整到位。

（2）手動打開閘門至全開位置（閘門較大時可接通電臨時電源，點動至接近全開到位，再手動操作到位），將開到位行程開關調整到位。

（3）按電氣原理圖要求正確接線。

電動操作1～3個全行程，觀察運行情況，在閘門關到位、開到位時行程限位裝置應準確操作。

在閘門操作過程中，注意門體應運行平緩且關到位時應無左右傾斜、卡阻，當出現(xiàn)左右傾斜或單側卡阻現(xiàn)象時應調節(jié)閘門框兩側的斜楔壓緊裝置的位置，直至正常為止。

上述調整結束后即可進行通水試驗。

五、鋼鐵復合閘門的應用優(yōu)勢

1.性能優(yōu)勢

鋼閘門均在門側及門底采用橡膠止水形式，由于橡膠產品屬有機材料，容易隨著使用時間的延長而發(fā)生老化和磨損。當啟閉機操作不當且閘門后因水流驟變而產生劇烈振動和氣蝕等因素時，止水橡膠極容易破損或脫離止水位，從而導致止水失效，這時就必須更換止水橡膠，鋼閘門的止水橡膠是由螺栓緊固，裝卸緊固螺栓非常緩慢和繁瑣。

因此和鋼鐵復合閘門的封水面采用不銹鋼、黃銅或耐蝕鑄鐵相比，鋼閘門的使用劣勢非常明顯。鋼鐵復合閘門為剛性止水，止水件均經車床精加工，鋼門體止水件與鑄鐵門框止水件貼合緊密，精度高，封水效果好。而且由于鋼鐵復合閘門止水件磨損慢，更換周期較長，即使當產生較大磨損量時，亦可調整其鍥形壓塊予以重新校核，保證閘門良好的止水效果，大大減少了閘門運行管理中的檢修工作量，省去經常更換止水橡膠的繁瑣。

2.強度優(yōu)勢

鋼鐵復合閘門兼具鋼閘門和鑄鐵閘門的優(yōu)點，摒棄了相應的不足之處，因此使用性能得到很好的提升。鋼鐵復合閘門的門葉由16Mn或者Q235鋼板加工制作焊接而成，而非強度低、韌性差的灰鐵材料。從材料學資料可查得Q235鋼較HT200材料的容許應力有較大幅度的提升，鋼鐵復合閘門較之鑄鐵閘門在門體的強度和剛度方面更能滿足水工建筑物水壓大的工況要求。

3.制造優(yōu)勢

鋼鐵復合閘門的門葉可按照鋼閘門的制作要求在廠房內依次進行切割、加工、打磨、焊接、防腐等工藝步驟，由于鋼閘門門葉材料的強度較高，因此可減小門葉的結構尺寸，避免了鑄鐵閘門的大尺寸門葉在鑄造、內在質量保證、加工設備匹配等方面需要面對的難題，尤其是避免了需運用更大型加工專用設備的難題，減少了鑄鐵閘門車、銑、削等加工的作業(yè)量，只需對門框和止水件進行精細加工即可。

4.安裝優(yōu)勢

鋼鐵復合閘門的安裝形式與鑄鐵閘門基本相同，在施工過程中的關鍵步驟是鋼鐵復合閘門的門框安裝，門框就位要做到平、正、準、穩(wěn)，通過使用儀器對門框進行認真的調、校、檢，確認無誤后即可進行二期混凝土澆筑。混凝土達到安裝要求后，按照要求吊入閘門，安裝操作即全部完成，整個安裝過程操作、控制、檢查均按部就班進行，操作非常簡單。

5.維護優(yōu)勢

首先由于鋼鐵復合閘門的封水面磨損的速度較慢，因此封水面的檢查頻率大大降低，而且不存在老化、失效和斷裂的風險。其次，鋼鐵復合閘門的預埋部件和門框為鑄鐵材料，免除了對其定期進行防腐處理的程序，只需對閘門葉進行相應維護。

6.經濟優(yōu)勢

當處于雙向止水工況條件下，鋼鐵復合閘門較之鑄鐵閘門及平面鋼閘門在經濟性方面優(yōu)勢顯著，由于鑄鐵閘門本身在門槽埋件方面比平面鋼閘門具有較高的經濟優(yōu)勢，因此綜合分析，鋼鐵復合閘門不適用于小型閘門，特別適合在具有雙向止水工況條件的水工建筑物中推廣使用。

六、結語

通過對鋼鐵復合閘門的安裝控制和應用優(yōu)勢進行分析和總結，認為鋼鐵復合閘門在病險水閘除險加固工程中具有較好的性能和經濟等優(yōu)勢，其止水效果好，造價經濟、安裝維護簡便，特別適合于在有雙向止水要求工況的水工建筑物中使用，建議在今后的水利工程建設中予以推廣和應用■

（作者單位：新沂市河海建筑工程公司 221400）