信江雙港航運樞紐工程三角閘門制作工藝探究

劉冬梅

（廣東省源天工程有限公司，廣州 510000）

隨著國民經濟的高速發展，水路運輸在整個交通運輸網中的重要作用日益彰顯，現代化航道使梯級渠化成為內河航運建設的主要方式。船閘作為梯級渠化工程中的典型通航建筑物，其門型選擇一般對工程的可靠性、耐久性具有直接影響。一般而言，國內大、中型船閘中常用的閘門有人字閘門、橫拉閘門、三角閘門和升降式平板閘門等。其中，三角閘門是由兩扇垂直軸轉動的豎向弧形門扇組成，能承受雙向水頭，可在動水條件下啟閉或在局部開啟條件下利用閘門本身進行輸水，因此常用在感潮河段的船閘上，利用平潮開通閘來提高船閘的通過能力［1］。

目前，長江下游地區的江蘇長江沿岸附近的船閘三角閘門使用普遍。三角閘門結構復雜、技術要求高、運輸難度大，且拼裝、焊接工作量大，加工周期長，對閘門的制作與運輸提出了嚴格要求［2］。為保證閘門在合理配置資源和保證進度的前提下科學、合理施工，結合江西省信江雙港航運樞紐工程上、下閘首三角閘門制造實際，對其制作工藝要點進行專項探究，以期為我國今后三角閘門的制造積累現實經驗。

1 工程概況

信江雙港航運樞紐工程是江西省“十三五”重點項目、信江高等級航道建設的重要組成部分，工程位于距鄱陽鎮下游3km的饒河上，是一座以航運為主，兼有其他綜合利用要求的航運樞紐工程。工程建設主要內容包括樞紐工程、庫區工程、附屬配套工程等［3］。樞紐水庫總庫容約10.64億m3，正常蓄水位以下庫容約2.28億m3，樞紐工程為二等工程。樞紐總體布置從右到左依次為：右岸連接壩、右岸船閘、二線船閘、泄水閘（18孔）、連接壩段、左岸魚道。工程建成運行后，將在暢通全線水運、提升航道等級、促進船舶行業發展等方面發揮著重要意義。

泄水閘（18孔）孔口寬度14m。船閘級別為II級，設計船型為2000t級，船閘有效尺度為230m×23m×4.5m（長×寬×門檻水深）。庫區內設置竹子嶺、黃沙港、白溪口和磨盤洲5座副壩（磨盤洲2座），竹子嶺、黃沙港、白溪口各設置漁船閘1座，共3座，漁船閘有效尺度為30m×4m×1.6m（長×寬×門檻水深）。左岸布置魚道，孔口寬度5m，設有2個進口，1個出口。

信江雙港航運樞紐工程的金屬結構設備由泄水閘、船閘、二線船閘上閘首、魚道、漁船閘等5部分的閘門、閥門等組成。船閘自上游至下游依次布置有上閘首檢修閘門、上閘首工作閘門、下閘首工作閘門、下閘首檢修閘門，閘首充泄水廊道內布置工作閥門，閘室內設有浮式系船柱，相應設置操作和控制各種閘閥門的啟閉機械。二線船閘上閘首布置有工作閘門及啟閉機，檢修閘門與船閘共用。魚道自上游至下游依次布置出口檢修門、防洪門、進口檢修門，相應設置操作和控制各種閘門的啟閉機械。漁船閘自上游至下游依次布置上閘首工作閘門、下閘首工作閘門。本文重點對上閘首、下閘首的三角閘門及埋件的制作工藝進行探討。

1.1 三角閘門主要設計參數

上閘首三角閘門半徑13m×高15.9m，單扇門葉重量149t，門葉整體制作分6節運輸，門葉分節后最大運輸單元尺寸15.2m（長）×3.65m（寬）×2.60m（高），最大運輸單元重量17t。下閘首三角閘門半徑13m×高17.7m，單扇門葉重量153t，門葉整體制作分6節運輸，門葉分節后最大運輸單元尺寸15.2m（長）×3.7m（寬）×2.60m（高），最大運輸單元重量19t。閘門滿足公路運輸要求。

1.2 三角閘門制作工藝

三角閘門制作工藝流程可劃分為施工準備、閘門制作（閘門門葉制作、桁架制作、端柱制作、運轉件加工）、埋件制作、部件防腐、運輸及拼裝等（如圖1）。在施工準備階段，應做好技術準備與施工主要資源準備：（1）技術準備包括圖紙會審、編制實施性施工方案和技術資料準備，即在正確理解設計意圖基礎上，編寫具備可實施性的施工組織設計，并明確分部和單元工程的質量目標及要求，確定質量控制要點。（2）施工主要資源準備為制定科學合理的勞動力需用量計劃、設備資源配置計劃，并根據施工總進度計劃迅速組織人員、材料和機械設備進場［4］。

圖1 三角閘門制作工藝流程

1.3 閘門制作工藝

根據相關技術條款、施工圖紙和運輸條件，閘門門葉采用廠內按分段工藝圖在胎模中整體制作、廠內試組裝、分節解體的制作方案。具體流程為：以閘門面板為基準，將其固定在穩定合格的胎架上整體拼裝分片制作；各中間梁、頂、底梁、縱梁、端柱等構件在專用平臺上拼裝焊成部件；各拼焊完成的部件按工藝線路在胎架上總裝、定位、形成閘門門體；閘門成形后，脫離胎架，采用水、火或錘擊等方法進行矯正。

1.3.1 門葉制作

門葉在工廠內分節制作、整體拼裝，閘首閘門左右對稱制造，閘門門頁上單個構件的制造偏差應符合相關規范要求。具體制作工序可分為3步：

（1）門葉各部件放樣、下料、矯正、預變形。

（2）門葉各部位組合件的拼裝、焊接及矯正：①主橫梁、T型梁、縱梁、端柱梁等在專用胎架上進行拼裝，胎架尺寸和圖紙具有吻合性，鋼性要達到要求。②面板按面板拼接工藝圖在專用胎架上，依順序進行拼接，如有變形需矯正，用樣板對面板弧面進行曲率半徑控制。③圓弧段面板在軋圓機上按圖紙要求軋出弧段，要求與樣板的不吻合值不大于1mm。④弧段面板采用CO2氣體保護焊或手工電弧焊，直段面板、頂底梁腹板采用埋弧自動焊，按焊接工藝進行。⑤閘門端柱轉金加工車間，用鉆模鉆頂、底樞座連接螺孔。⑥以上各部件經拼裝、焊接、矯正、金加工后，按圖紙尺寸及相關規范中的有關條款進行檢驗，做好檢測記錄，合格后轉下道工序整體拼裝。

（3）門葉整體拼裝、焊接、矯正。

1.3.2 桁架制作

三角閘門桁架系是一個由無縫鋼管與鋼球及節點板組合連接而成的空間立體結構（桁架分節如圖2），需通過每個平面內的桿件所在的正面視圖來放大樣、計算桿件實長及劃出桿件端部的相貫形態，并找準理論中心線。具體制作工序分為3步：

圖2 頂底片桁架分節示意圖

（1）放樣下料：連接型桿件兩端都是平直頭，桿件劃線后放收縮量，保證桿件的準確長度，并用相貫線切割機下料，料下好之后對其進行矯正。

（2）單件拼裝：按頂片、上斜片、下斜片、底片桁架的正面視圖放樣立拼裝胎模，在胎模中拼焊成四個平面桁架。

（3）由于運輸條件限制，桁架結構需分解后運輸至工地，在工地現場進行拼裝焊接。

1.3.3 端柱制作

端柱的腹板料下好之后，轉機加工車間加工焊接坡口，并進行削斜處理。兩側翼緣預彎，且腹板對接，端柱背面中間立板與翼緣板拼焊成梁系。焊接完成后通過高頻振動去應力法去除端柱焊接應力，以保證端柱同軸度符合要求。之后組拼端柱整體，拼裝時要控制好桁架中心線和螺栓孔相對位置，焊接并矯正。放好端柱中心線和安裝控制線后，打好樣沖印。端柱與頂樞座、底樞座實配劃螺栓孔線，轉金加工車間鉆孔。最后檢驗合格后，轉防腐車間防腐。

1.4 閘門埋件制作工藝

根據相關技術條款和施工圖紙，對閘門埋件采取分單元制作、廠內試組裝的制作方案。對接部位端面進行銑切加工。在工廠內整體試組裝檢查，分類編號標識。廠內防腐，留最后一道面漆到工地防腐。按部件分類以門為單位捆扎，由陸路運輸至工地現場安裝后進行噴面漆防腐處理。具體工序為：

（1）按施工圖紙編制材料表。

（2）零件放樣、劃線。所采用的原材料須檢驗合格。

（3）依據埋件施工圖紙搭設拼裝胎架。

（4）在檢驗合格的胎架上拼裝拉座預埋底板，側止水預埋件，矯正平直。

（5）嚴格按照焊接工藝進行施焊。

（6）埋件制作完成后，采用型鋼矯正機、壓力機或火焰矯正法進行矯正。矯正過程中，應保護工作面不受損傷，采用軟質材料墊襯保護。

（7）矯正平直的埋件，經檢查合格后轉加工車間銑、刨端面和工作平面。

（8）預埋承軸臺鑄件等按有關規范要求檢驗。

（9）以上各道工序均按規范有關埋件制作條款進行檢驗，合格后做好檢測記錄，轉下道工序試組裝。

（10）放大樣，搭設平臺，埋件試組拼。

（11）埋件編號，解體。

（12）埋件防腐嚴格按防腐工藝進行。

（13）埋件分類打包，等待發運。

1.5 閘門部件防腐工藝

為保證三角閘門工作的耐久性要求，須對閘門及其埋件進行防腐處理［5］，防腐項目及方法如表1。防腐流程分為：表面預處理、表面涂裝、涂料涂層質量檢查、噴鋅涂層、鋅涂層的檢驗、涂層封閉等。噴鋅涂層作為防腐處理的關鍵環節，主要技術要求為：

表1 閘門及埋件防腐項目和方法

（1）鋅涂層最小局部厚度為160μm，分3次噴完，每層厚度和鋅層最小局部厚度及封閉層、面漆的涂料牌號、涂層道數、每道漆膜厚度和漆膜總厚度必須符合規定。

（2）表面預處理用噴砂法按相關規范實施。經處理的鋼材表面應達到規定的除銹等級Sa2.5級，粗糙度應在Rz60～100μm范圍內，且應干燥、無灰塵。

2 結語

三角閘門零部件多而雜，主梁下料、焊縫拼接位置設計難度大，空間結構中心線和節點控制比較復雜，且加工件及預埋件等精度要求高，制作周期長，因此在制作過程中應科學合理地進行工藝設計。結合信江雙港航運樞紐工程上、下閘首三角閘門制作實際，重點對閘門門葉、桁架、端柱及閘門埋件制作工藝進行了探究，并分析了閘門部件防腐工藝。工程實踐表明，制作好的三角閘門經監理單位和業主單位檢測、驗收后，符合相應質量等級要求，可為我國今后類似三角閘門的制作與安裝積累經驗。