液壓控制翻板閘在水系連通綜合治理工程中的應用

□文/吳廣安 劉耀景

水生態文明是生態文明的重要組成和基礎保障。水生態文明城市，是按照生態學原理，遵循生態平衡法則和要求建立的，滿足城市良性循環和水資源可持續利用、水生態體系完整、水生態環境優美、水文化底蘊深厚的城市，是城市未來發展的必然趨勢，是人工環境與自然環境的協調發展、物理空間與文化空間的有機融合。江河湖庫水系連通是優化水資源配置、提高水資源保障能力、促進水生態文明建設的有效舉措之一。根據《那曲地區水生態文明城市建設試點實施方案》，那曲地區被水利部列為第二批水生態文明建設試點城市，工程設計和施工要注重突出“以水為脈、以綠為衣、以文為蘊、以人為本”的科學治水、生態治水、持久治水，依法管水的綜合治水理念和效果。次曲河段水系連通綜合治理工程是那曲地區“水生態文明城市”的先期組成部分。治理后的水系既要滿足江河湖庫水系連通及水生態文明建設的要求，還要最大限度保持河流原有的過流泄洪等基本功能；基于易用性、功能完備性等考慮，選擇了液壓控制翻板閘。

1 液壓控制翻板閘

1.1 簡介

液壓控制翻板閘以可調節開度的翻板閘門為主要擋水結構，其底部設有可以調節開度的支承鉸，其優點主要有：立壩蓄水、臥壩抗洪排澇且放倒時不影響泄洪斷面；利用壩頂過水，可形成人工瀑布的景觀；采用液壓驅動，可多角鎖定，滿足多水位控制調節需求；可以實現先進的自動化控制和網絡控制；便于排污。

1.2 結構及組成

本工程使用的液壓控制翻板閘結構見圖1。

圖1 閘門結構

主要包括液壓啟閉機、門葉、底軸組件、拐臂組件、底止水組件及不銹鋼貼面等。

2 工程概況

2.1 工程等級及氣候

次曲河段水系連通綜合治理工程位于西藏自治區那曲地區那曲縣城區，實施范圍為那曲縣城區次曲河上起鏡湖公園下至草原生態公園河段，河長11 615.11 m，落差約26 m。水閘樞紐工程等別為Ⅲ等中型，閘洪水按20 a一遇洪水設計（P=5%），50 a一遇洪水校核（P=2%），閘下消能防沖洪水標準按20 a一遇設計（P=5%）。

工程區海拔4 500 m以上，屬于高原亞寒帶半干旱季風型和高原寒帶干旱氣候，其特點是空氣稀薄、降雨量少、日照充足、氣溫低、多風雪。洪水主要系大范圍強降水所致，降水量高度集中在6～9月，具有山區性河流陡漲陡落，峰型尖瘦的特點。

2.2 閘門布置特性及參數

為滿足“水生態文明城市”建設的需求，經多次實地考察和研討，最終確定在工程區布置5座液壓控制翻板閘，見表1。

表1 液壓控制翻板閘特性

3 制作

3.1 埋件

埋件包括底止水組件、不銹鋼貼面，其結構簡單，這里不再贅述。

3.2 閘門

3.2.1 工藝流程

閘門制作的工藝流程見圖2。

圖2 閘門制作工藝流程

3.2.2 技術要求

1）找出閘門的技術特點和制作難點并制定切實可行的工藝方案。

2）門葉隔板下料的寬度及料板直角邊的角度誤差會直接影響制作完成的單節門葉的組裝間隙及集合尺寸。為保證閘門的制造質量，隔板下料需要采用數控切割機下料，從而減小隔板的尺寸及對角線誤差。

3）門葉拼裝主要控制好幾何尺寸、拼裝間隙及拼裝順序，控制不當將影響焊接變形及門體結構尺寸超差；面板放樣應預留焊接收縮余量，一般為焊縫長的1/1 000，對剛性不大的門葉，還應考慮焊后火焰矯正的收縮余量；控制主梁腹板、邊柱腹板與面板的垂直度，隔板與面板、主梁腹板的垂直度。

4）為更好控制閘門的結構尺寸，需要預留焊接收縮余量，因此閘門零件在下料時必須預留足夠的焊接收縮余量；另外為方便閘門的裝配，閘門的隔板下料時按負偏差進行控制；而對有機械加工要求的零件必須留有一定的余量以保證零件經加工后尺寸仍能符合設計要求。

5）閘門出廠前進行整體組裝，檢查組合處的錯位、止水座面的平面度、閘門整體幾何尺寸、節間接合面間隙等。

6）閘門制造控制關鍵包括門葉扭曲、邊梁支承跨度及兩邊梁平行度、止水座面與主支承面的距離、主支承面的平面度、主支承跨度及閘門的一類焊縫。

7）拼裝應考慮閘門運輸的需要，提前設計好閘門分節。焊接完畢后，應在安裝前進行預組裝，閘門主邊梁整體直線度和閘門扭曲度控制在2 mm以內。

8）閘門焊接變形會直接影響成品閘門的結構尺寸。一般來說，閘門在厚度方向上結構不對稱，主梁、邊梁和隔板及面板之間較長的或者連續的焊縫，焊縫比較集中，焊接量大等都會導致焊接的收縮變形較大。要合理控制焊接順序和方向，利用焊接變形規律減小焊接變形，達到控制閘門焊接變形的目的。

3.2.3 焊接變形控制措施

1）焊接過程中由于焊接應力較大，會將固定焊件的點焊拉開，進而造成門葉等變形超差等質量事故。為避免上述情況，在正式焊接前，需要將面板固定在預制好的鋼平臺上，即對閘門面板進行加固焊接，待加工完成后再將兩者分離。

2）為保證焊縫強度，在焊接材質不同的普通低合金結構鋼時，焊接材料需要選用強度較高、合金元素含量較高的母材;進行焊接預熱與焊后熱處理工藝的選擇時，也要選用強度較高、合金元素含量較高的母材。

3）為保證焊件均勻收縮，應對稱施焊并力求使焊接方向、速度和線能量等保持一致。較長的手工焊縫焊接時宜采用對稱分層分段花焊的方式。

4）為有效控制焊接變形，提高工效，主梁、邊梁的焊接采用埋弧焊，焊接后必須進行矯形并檢驗直線度、扭曲度合格后方可進行組裝；其余手工焊接采用CO2氣體保護焊，定人、定區域焊接。本工程閘門使用鋼板厚度未超過30 mm，原則上焊接前不需要進行預熱。

5）本工程閘門的剛性較小，為利于變形控制，在焊接時需采用分段退步跳焊法進行。

6）閘門焊接時的焊縫應從固定的點開始，向有可能較大位移的部位移動；先焊預計收縮量較大的接頭，后焊預計收縮量較小的接頭并盡可能減少約束力；門葉的焊接采用由內向外、對稱焊接的原則，在面板與梁系連續焊縫的焊接中，應按分中分段退焊法實施，并盡量采用較小的焊接線能量來控制焊接應力和變形。

4 安裝

4.1 工藝流程

閘門安裝的工藝流程見圖3。

圖3 閘門安裝工藝流程

其中，準備工作主要包括專項吊裝方案的編寫報批、安全技術交底、與土建單位的交接、確定底軸支承位置等。

4.2 控制措施

1）現場焊接采用氬弧焊。

2）制作現場施工防風、防雨雪的簡易工棚。

3）現場焊接人員必須嚴格按照制定的焊接工藝進行施工。

4）質檢人員必須對現場焊接的所有焊縫全部進行無損檢測，對于不合格的必須進行返工處理。

4.3 安裝結果

本工程使用的液壓控制翻板閘已經完成安裝調試。初步試運行結果表明安裝符合設計及規范要求，可以投入運行使用。

5 結論

1)本工程使用的液壓控制翻板閘充分滿足并體現了設計意圖。

2)液壓控制翻板閘能夠在不影響河流行洪能力的同時，形成了可觀的水面景觀，改善了局地環境，美化了城市人居環境，提升了人民生活質量，達到了“水生態文明城市”建設的目的。

3)工程制定的控制措施切實可行，保證了閘門的制作和安裝質量，為項目的成功實施奠定了基礎。