關于旋轉鋼閘門在水資源控制中的應用分析

安琳琳　李影

摘要：近年來，旋轉鋼閘門已逐漸成為水資源控制過程中一種環境友好式的閘門形式，受到了社會各界的重視。目前，我國的旋轉鋼閘門閘站樞紐工程大都屬于一級建筑，能夠承受50 年一遇的洪峰流量，并且能夠做到全部的自排，考慮到我國目前水資源控制與環境壓力的突出問題，需要對旋轉鋼閘門展開分析研究，從而提高水資源控制效率，促進我國水資源利用的可持續發展。

關鍵詞：旋轉鋼閘門水資源控制應用分析可持續發展

中圖分類號：TU72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）11（b）-0115-04

Application Analysis of Rotary Steel Gate in Water Resources

Control

AN Linlin LI Ying

（ Jiangsu Water Resources Survey， Design and Research Institute Co.， Ltd.， Xuzhou， Jiangsu Province，

221000 China ）

Abstract： In recent years， rotary steel gate has gradually become an environment-friendly gate form in the process

of water resources control， and has gradually attracted the attention of all sectors of society. At present， most of the

pivotal projects of rotary steel gate gate station in China belong to class I buildings， which can withstand the flood

peak flow once in 50 years and can discharge all by themselves. Considering the prominent problems of water resources

control and environmental pressure in China， it is necessary to analyze and study the rotating steel gate， so as

to improve the efficiency of water resources control and promote the sustainable development of water resources

utilization in China.

Key Words： Rotary steel gate; Water resources control; Application analysis; Sustainable development

目前，我國的旋轉鋼閘門閘站樞紐工程大都屬于一級建筑，能夠承受50年一遇的洪峰流量，并且能夠做到全部的自排。對于100年一遇的水位擋水防洪要求，需要對控制閘閘孔凈寬和底檻高程進行通盤考慮。旋轉鋼閘門在水資源控制中具備較好的應用效果，大多數此類泵站建筑都在地下。在工程布置的過程中，大部分的建筑布局能夠與周邊的生態濕地和諧共生，從而構成旅游、休閑、觀光一體化的項目，具備較好的生態優勢與成本優勢，逐漸受到了行業人員的青睞。本文首先闡述了旋轉鋼閘門的基本概念，并基于此進行了立軸式旋轉鋼閘門結構特點的分析，對相關的施工與拼接形式進行同步的分析，從而確保最佳的工程質量。在此基礎上，本文分析了旋轉鋼閘門在水資源控制過程中的具體作用。

1 旋轉鋼閘門的基本概念

一般情況下，攔水閘門采用豎向開閉的模式，需要將啟動設備安裝在上部建筑中。但是普通水攔閘門的安裝會與城市景區環境產生沖突，且難以協調。對此需要改變攔水閘門的開放形式，采用水平旋轉開閉的模式，并且將啟動裝置安排在旋轉門的兩邊，出于美觀考慮，還可以將其設置在地面高程以下。截至目前，這種安裝模式和啟動裝置的排放位置是最為廣泛的，但同樣地，其施工難度也是前所未有的。根據攔水閘門的結構特點和尺寸、施工現場的實際環境等因素和條件，需要將大直徑立軸式旋轉整體鋼閘門合理、科學地分成不同構件，并且在工廠加工過程中，提高構件的防腐能力，最后將全部構件運輸到安裝現場，完成攔水閘門的建設。

旋轉鋼閘門的施工大致分為以下兩個階段：前期是在工廠內部的分工制作階段;后期則是在施工現場進行的分段拼接與安裝就位階段。前期制作的優點主要分為以下幾點：一是化整為零，極大地提高了構件生產和制造的速度;二是實現現代化生產，有效提高構件生產的質量和精度;三是能夠充分借助機械化生產，節省大量的人力和財力，為項目節省成本;四是分段生產構件便于分段安裝與運輸，既可以節省測量放樣的累積誤差，又可以將中心柱作為整個旋轉閘門的測量標準。后期的安裝施工工作可以從以下幾個方面著手：首先，需要相關工作人員進行精準測量，確定中心柱埋件的安裝位置，經過嚴格審核之后，按照要求進行安裝，并且將中心柱圓心作為旋轉閘門拼裝的基準中心，以便實行實時監測和控制;其次，需要對旋轉閘門按照門體進行劃分，將工廠制造的構件運輸至現場完成拼裝，檢測安裝質量的同時確定安裝位置，確保旋轉閘門的安裝符合設計要求。制作分段的時候不僅需要考慮現場的實際運輸條件，而且還需要將閘門的結構特點考慮在內，據此制作立軸式旋轉閘門的工藝流程是埋件安裝、門體的拼接、止水安裝、啟閉機安裝、止水效果檢測和聯合調試等[1-2]。

2 旋轉鋼閘門的預埋控制原則

將立軸式閘門埋件安裝好的主要內容包括以下幾點：首先是完成中間柱埋件安裝;其次是完成軌道埋件和止水埋件的安裝。工作人員還應當遵循具體的安裝流程和順序，不得擅自更改安裝順序，否則會影響安裝精度，進而影響整個閘門體系的安裝質量。在綁扎閘室第二層板筋前，需要使用全站儀放出的定位中心線作為主要的安裝基準線。并借助3塊鋼模板從閘門的上、中、下3個部位進行固定，確保旋轉閘門使用的過程中不會發生歪斜。將中間柱依據安裝原則進行初步就位，根據整個設計高程將螺絲框架整體墊實。在完成閘室底板第二層的鋼筋綁扎之后，需要重點關注地腳螺栓中心偏差與高程，在相關的參數滿足工程要求之后，把地腳螺栓框架和閘室的一、二層鋼筋網進行充分的焊接加固，再在閘室底板上澆筑一層混凝土。要確保混凝土的強度需要接近設計強度的3/4，再用鑿毛對一、二期混凝土的結合面進行沖洗，通過中部的柱埋件來布置起重機的吊裝位置，同時可以結合水準儀或者線垂檢測的方式來確保預埋件的垂直度。在進行初步安裝的過程中，可以通過千斤頂輔助的方式對螺帽進行調節。對于軌道預埋的安裝順序，可以把廠內的軌道預埋件分段。在軌道埋件的安裝過程中，考慮到軌道埋件是環形的水平軌道，這就需要以間柱標定的中心作為基準進行相關的控制，從而確保埋件的徑向距離達到要求。在此之后，再將上游的埋件按照順時針的方向進行安裝。在進行具體的分段埋件布置的過程中，可以提前對調平螺栓進行焊接，把它們按照水平度進行相關調整，從而滿足設計的要求。

例如，可以調平第3個分段軌道后，再對前兩段埋件的接口進行焊接，并且以此類推，完成大部分埋件的安裝。在最后一段埋件順利完成合攏之后，再通過相關的精密測量儀器來對所有的埋件進行精確的定位和調平。對于止水埋件的安裝順序圖，可以先把1號至4號的4段埋件進行分段安裝，隨后將4個埋件與閘門側面的止水埋件進行連接。除了要對軌道的埋件安裝方式進行控制之外，還要額外注意其徑向距離，并且可以參照設計的角度對埋件進行精確的定位，從而讓相關埋件的角度與控制線進行吻合。對于其他位置的調整方法，可以參照軌道埋件的調整方法進行適當的調整。在最后的合攏過程中，可以根據全周長的平整度精度進行調整。

3 門體拼裝應用分析

對于旋轉鋼閘門的整體拼裝，可以按照既定的順序進行順序拼裝。在閘門實體段拼裝的過程中一般離不開吊車，可以利用履帶吊車進行閘門體的裝吊工作。在吊車把構件吊起之后，可以將閘門體的一端放在小車上，再將另一端放在墊塊頂部，從而通過起吊設備來把門體吊直。在分段的構件吊裝成功之后，通過閘門體的兩邊進行對位，可以將閘門體的兩邊與底檻門體的外廓線進行對準，再緩慢地將閘門體放下，利用水平儀等儀器來檢測門體外的廓線偏差，同時還需要重視對于滾輪中心線偏差的測量。如果測量出的偏差較大，那么可以利用千斤頂等工具對偏差進行微調。在完成位置的調整后，由于不能立刻進行固定，那么就可以利用鋼結構來對門體進行臨時的固定[3]。

例如，在完成一般的門體定位后，可以采用8根20m左右的30型鋼材進行臨時支撐，要在內弧的兩側布置2個端面，間距可以控制在3m左右。對于外弧側，也可以用2根鋼材進行斜支撐，同樣布置2個端面，間距控制在4m左右，斜撐的距離控制在2m左右，高度可以控制在8m左右。要分段對每個閘門依次進行拼裝，在浮箱段下部空置時，可以用兩端三角形的形式進行拼裝支撐。要想進行構件的吊裝，需要先確保三角支架吊已經到位，要根據閘門浮箱段的高度和尺寸進行調整，從而確保其高程能夠滿足箱體的要求，最后利用履帶吊機對箱體構件進行吊裝作業和臨時的固定。而對于閘門分段的拼裝過程，需要在分段構件的焊縫處按照出廠要求進行坡口的加工，從而保證兩段構件對接過程中，在使用千斤頂進行調整的前提下，相關的間隙不得超過1mm。對于焊接的臨時鋼板，要保證調整的錯位誤差不超過0.5mm，從而確保單面焊雙面成型的焊縫技術能夠達到良好的焊接效果。而對于外部施焊的防腐處理也要充分重視，因為旋轉鋼閘門的工作濕度非常大，如果沒有做好相關的防腐處理，那么很有可能產生嚴重的質量問題。要盡可能地縮小拼接焊縫的防腐處理面積，從而保護當地的生態環境，可以通過人工涂刷的形式來進行防腐工作，要根據設計的防腐材料厚度來設計手工涂刷次數，在第一道油漆沒有完全凝固之前，不能進行第二次油漆的涂刷（見圖1、圖2）。

4 旋轉鋼閘門在水資源控制過程中的具體應用

與單閘門進行比較，旋轉鋼閘門因為其門體的高度較小，從而在設計的過程中就可以利用閘室的排架柱高度對橋頭堡的高度進行降低，從土建工程的角度來降低施工的成本和施工的難度。除此之外，旋轉鋼閘門也存在一定的劣勢，其與單扇平面門相比，雖然在最高通航水位以下時與單閘門并沒有太多的差異，但如果一旦需要啟動上閘門進行擋水，那么就需要上閘門要置于底止水橡皮的閉合處，這個過程需要做到足夠的控制精度，既不可以過放，也不可以欠放，否則旋轉鋼閘門就無法起到擋水的作用。除此之外，旋轉鋼閘門在進行泄洪的過程中，要防止水從上下門間同時流過時對下門造成損壞，那么就需要上下2個閘門在泄洪的過程中同時開啟。這個開啟的時刻要做到充分的把控，否則就很可能造成下閘門的損壞。因此，考慮到兩門的操作控制難度比其他的結構門體大很多，每一個閘孔中都需要1臺啟閉機，也就是共需要2臺啟閉機，這就導致這種形式的閘門的電機數量要比其他形式的門體結構要多1倍，不僅會占用更多的啟閉機面積和空間，也縮小了機房內工作人員的活動面積。除此之外，因為控制機數量的成倍增長，那么對于安置控制機的梁體也要配套增加，那么相關橋體的結構型式也會變得復雜很多。相關的工程選擇了旋轉鋼閘門來對其進行設計。雖然其擋水高程和最高通航水位都是類似的，但是由于閘門所處的位置與閘口的大小存在一定的區別，這就要求對最高通航水位進行控制，從而滿足擋水的要求。在雨季洪水到來需要擋水時，實際的高程要盡量高于設計高程至少2m的高度，從而最大限度地做到冗余設計。根據計算結果，雖然都采用了旋轉鋼閘門進行組合洪水阻擋，但是不同的閘門門頂高程比設計水位高出的高度是不同的。高度差能夠達到2m多的差距，這并不是因為高度差較小的閘門的門型設計不妥，而是因為相關閘孔的凈寬有所區別。

例如，部分閘門設計為12孔的單扇門，同時配以2組的檢修門進行檢修，但是此閘門的船閘凈寬為12m，檢修門的凈寬與船閘的凈寬較為類似，并不匹配。如果船閘改用其他的形式，那么每扇門需要7m的高度才能達到擋洪的設計需求。除此之外，更需要配一扇寬度超過12m的檢修門，其與平面單扉門相比經濟性不佳。考慮到部分的河閘位于湖航道的入口處，因此當地的航運業比較發達，在入湖支流中也存在著大量不同規模的客貨運碼頭，存在著較多的往來船只，這就對旋轉鋼閘門的過閘能力提出來較高的要求。與其他的閘門形式進行比較，通過閘門過船的優點主要就是船舶在過閘的過程中，只有下扉門能夠參與到通航作業過程中，而上扉門并不參與到其中。這就體現了與其他形式的門體結構相比，旋轉鋼閘門能夠大大減輕門體的設計重量，也可以將門體的啟閉設置得比較輕巧和方便，能夠最大化地縮短閘門開閉時間，從而減少過閘船只的等候時間，使得船閘的運輸效率最大化[4-7]。

5 結語

總而言之，旋轉鋼閘門是近年來我國進行水體工程建筑過程中較為常用的一種閘體結構與實施形式，其具備較好的工程優勢。然而，考慮到相關的鋼閘門在進行安裝和建造的過程中，很容易因地基的土質和堤防施工工藝等多種因素而引起堤坡沉降、壩體開裂等問題，這就要求相應的處理措施需要有一定的區別，要重視對現場的勘查，對結構的缺陷進行具體分析，從而采取正確、有效的方式進行經濟、合理的處理。

參考文獻

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