用于水電工程隧洞防汛封堵的大型側開閘門

張應超

（中國水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南鄭州450001）

用于水電工程隧洞防汛封堵的大型側開閘門

張應超

（中國水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南鄭州450001）

介紹了一種用于水電工程隧洞臨時封堵的側開閘門，其特點在于保證汛期防洪封堵的同時，又能兼顧隧洞內的正常施工?？朔顺Ｒ幖夹g采用的平板閘門封堵存在的缺點和限制條件，對水電站隨洞封堵的設備提出一種新的嘗試和探索。

防汛封堵；側開閘門；環形軌道支撐；側向啟閉

1 前言

水電工程建設周期比較長，通常需要跨越一兩個汛期。施工期間，基礎設施導流洞、泄洪洞等建造還沒有完成，不具備行洪泄水能力，尤其是在引水式水電站施工過程中。隨著近年氣候反常，突發性強降雨時有發生,往往超過施工期間的設計標準。為保證防洪度汛的安全，需要在隧洞進口進行臨時封堵；同時兼顧“未遇洪峰時段”在洞內進行的正常施工，方便車輛運輸以及人員出入等。

針對此類狀況,我們嘗試性地采用了一種側向啟閉的大型鋼閘門，進行臨時封堵。實踐證明，這種閘門具有占用空間小、結構簡單、啟閉便捷、安全可靠、經濟實用等特點。

2 主要用途

該項技術主要運用于水電站工程施工過程中的臨時封堵，一般布置在水電站泄洪洞、放空洞、施工支洞的洞口，適用于各類隧洞的跨汛期施工。

3 技術原理

3.1 設計理念

采用平板閘門的門葉結構，在側面邊梁頂部和底部設置鉸軸裝置實現門葉的旋轉啟閉；在門葉底部安裝滾輪，將重力直接傳遞到地面軌道上；將平板閘門門槽改制成口字形門框形狀，中間方孔實現過流，關閉時與門葉面板上四周安裝的P型水封壓縮止水；在地面布置環形軌道，用于閘門開啟關閉行程中，門葉滾輪的行走支撐。

因為臨時封堵閘門，不需要經常關閉，在側開閘門滾輪上方設置拉環，在側壁和擋墻上設置鉚鉤，通過起重倒鏈等簡單機械人工操作啟閉。

3.2 結構組成

側開閘門主要由門葉結構、鉸軸裝置、水封裝置、門座、環形軌道等五部分組成（詳見圖1）。

圖1 涔天河水庫1號泄洪洞防汛封堵4x4.8-10 m側開閘門

門葉結構和平板閘門類似，采用整體鋼結構焊接而成，主要由面板、主梁、隔梁、側耳等零部件構成，配合部位進行必要的機械加工。門葉右側上下位置布置兩個側耳，每個側耳由兩塊側耳板及筋板組成，板上加工鉸軸安裝的同心孔。門葉側耳與門座鉸座板通過鉸軸連接，可以實現門葉向側面的開啟轉動。門葉下部設置有兩個滾輪，用于支撐門葉結構的重量，將重力傳遞到與鉸軸中心線垂直布置的底面水平環形軌道上。

門座為中空方框形鋼結構：由鋼板、槽鋼、工字鋼等焊接而成，結合部位進行必要的機械加工。鉸座板與門葉側耳配合安裝鉸軸，四周分布的承壓板用于承載門葉水壓力、保證門葉水封與門座止水面的有效壓縮和密閉，從而達到封水目的。

環形軌道俯視圖呈兩個90～180°的同心半圓環，角度大小根據門葉需要敞開的位置決定。環形軌道采用彎曲成圓弧的工字鋼與環形鋼板焊接成型，兩側等間距布置筋板增加剛性，滾輪行走的軌道面進行機械加工保證平面度。

3.3 制造公差控制

門葉結構制造，以門葉面板為粗始平面基準進行控制，水封座板與承壓塊頂面組成的平面平行，且符合尺寸公差要求，保證水封安裝后的有效壓縮量；以加工后的水封座板為精基準平面，找正門葉側耳鉸軸安裝孔位置加工孔，并保證平面度及距離公差要求；且保證兩組孔的同軸度符合規定。

門座結構制造，以門葉面板相對的門座面作為粗始平面基準進行控制，止水座板頂面進行機械加工保證一個平面，且保證止水座板厚度要求；以加工后的止水座板作為精基準平面，找正門座鉸座板鉸軸安裝孔中心加工孔，并保證平面度及距離公差要求；且同時滿足兩組孔的同軸度符合要求。

環形軌道采用彎曲成圓弧的工字鋼與環形鋼板焊接后，進行扭曲變形調整，使鋼板表面滿足加工要求再進行機械加工，保證滾輪行走踏面在一個平面內。

門葉結構與門座加工完成后，需要進行廠內整體預組裝。安裝偏心鉸軸進行調整，重點控制門葉面板上的承壓塊與門座面板上的承壓板（與止水座板為同一平面）完全接觸，找正位置后，配鉆止軸板螺栓孔安裝螺釘，對偏心鉸軸位置進行固定。檢查各項尺寸公差合格，再發運工地安裝。

3.4 安裝方式

側開封堵閘門布置在泄洪洞進水口或者洞內，垂直平面安裝，門座鉸座板鉸軸安裝孔軸線調整到垂線位置，門座安裝在混凝土擋水墻上預留的凹槽內；環形軌道安裝在洞底的水平面，保證軌道踏面到門座鉸座板水平中線的尺寸公差，且調整環軌中心與門座鉸座板鉸軸安裝孔軸線在水平面的投影點重合。調整合格后固定位置，門座、環形軌道與預埋插筋焊接成一體，澆筑二期混凝土和混凝土擋水墻、洞底基礎混凝土形成一體。吊裝門葉結構安裝在門座之上，安裝鉸軸、啟閉試驗、檢查調整水封透光性。3.5運行方式

驗收合格后，將側開閘門完全打開，在壁墻位置支撐固定，即可進行洞內的正常作業施工，接到洪水來臨通知時將側開閘門提前關閉，從后面用拉緊螺栓將閘門與門座固定，即可實現對洪水的封堵。

4 關鍵技術和創新點

側開閘門利用與平板閘門類似的門葉結構，之所以能實現側面開啟，在于如下創新：

4.1 門葉底部采用兩個滾輪支撐

將門葉重量傳遞到底面軌道上，改變的門葉側耳的受力方式，變人字閘門頂樞、底樞裝置承受門葉重力和側向扭矩為輔助支撐；兩個滾輪與鉸軸組成三點支撐，滾輪承受90%以上的門葉重力，鉸軸裝置只承受少部分重力與滾輪阻力，及啟閉過程的推力與滾輪阻力產生的不平衡力矩。

4.2 鉸軸采用偏心軸調整水封壓縮量

門葉側耳安裝在偏心軸段，在廠內預組裝時，將門座與門葉結構平置到關閉狀態，轉動調整偏心鉸軸讓門葉面板上的承壓塊與門座承壓面完全接觸，保證水封橡皮的有效壓縮量，消除制造誤差提高封水性能；在最佳位置點焊偏心軸軸端止軸板，在門座鉸座板上配鉆制造螺栓孔。

4.3 在底面上設置同心圓雙環形軌道

減少了門葉啟閉旋轉過程中受到的運動阻力，使閘門能夠輕松關閉。

5 與其它閘門主要技術指標比對

目前還沒有同類閘門，從運行方式來看，類似于人字閘門，從結構形式來看，類似于平面閘門，因此和這兩種閘門進行對比（見下頁表1）。

6 實際應用效果

涔天河水庫擴機工程，根據2016年工程防洪渡汛節點目標，需要對1號泄洪洞臨時封堵。由于1號泄洪洞及引水發電洞洞內正在施工作業，如果在洞口處修筑圍堰或者安裝平板閘門作為封堵閘門使用，不僅會增加施工成本，還會給汛期施工帶來不便。平板閘門開啟后需要長期懸掛在上方，下面通過車輛和人員，存在一定安全隱患。通過方案比對和經濟性分析，最終確定在距泄洪洞口46 m的洞內，修筑一道（寬度10 m×高度10.5 m×厚度4 m）混凝土擋水墻從內部橫斷泄洪洞，在擋水墻中下部設置一扇側開式封堵閘門，施工期間閘門側向敞開，洪水來臨時提前關閉的度汛方案。

表1 閥門主要技術指標對比

大型側開閘門用于水電工程隧洞臨時封堵，系首次使用，由本單位獨立設計，并制作安裝完成（詳見圖2：1號泄洪洞側開封堵閘門安裝照片）。經過安裝后啟閉試驗與水封密封性透光檢查，各項指標滿足設計制作規范要求。順利地完成2016年防洪渡汛任務。

圖2 1號泄洪洞側開封堵閘門安裝照片

水電站隧洞均需要跨汛期施工，這時就可以布置這種臨時封堵閘門，在超標洪水到來時進行臨時封堵，確保隧洞內正常施工，同時也減少了行洪之后隧洞內的清淤。與常規技術使用的封堵閘門相比，其具有良好的經濟實用性，適合作為一種輔助閘門類型推廣應用。

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1672-5387（2017）06-0035-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.013

2017-04-20

張應超（1970-），男，工程師，從事水電站機電安裝工作。