三峽船閘浮式檢修門上下交通裝置環境條件分析

高 術，鄭經一，李小鵬，艾 暉

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443000）

1 浮式檢修門現狀分析

三峽船閘浮式檢修門（以下簡稱浮門）是三峽船閘極其重要的檢修擋水設備之一，兩線船閘共用一道浮門，主要為閘室廊道、六閘首人字門等檢修項目提供無水檢修環境。三峽船閘浮門主要由門體、進排水系統、止水裝置及支承系統組成[1]。浮門基本原理是利用上下游水位差產生的壓力，使浮門止水面與門槽貼合，實現密封擋水[2]。浮門基本結構如圖1所示，船閘未檢修時，浮門在門庫停泊區空載停靠系纜并隨水位上下浮動，浮門門庫停泊區位于三峽船閘六閘首中隔墩末端。船閘檢修時，通過拖輪將浮門牽引至擋水作業區門槽處下沉就位擋水，門擋水作業區為每線船閘在六閘首人字門下游處布置的一道檢修門槽[3]。

非停航檢修期間時，為了方便作業人員日常巡檢、例檢和設備維保養護等工作，在兩線船閘六閘首中隔墩末端平臺下游側閘墻上設有固定式垂直爬梯，為作業人員攀爬登門提供上下交通通道，安全性、可靠性低，耗工耗時且效率低下。

停航檢修期間時，為了方便作業人員在起沉浮門期間上下交通以及進行固門等工作，在兩線船閘六閘首下游側的浮門門槽的閘墻上設置有固定式垂直爬梯，但是為了不影響浮門進入門槽，該交通通道只設置了在浮門上浮至最高處時能使用的一段爬梯，還需要配合可移動式直爬梯，作業人員才能順利進行上下交通。采用固定式垂直爬梯與可移動式直爬梯相配合的方式，連接可靠性極低，且難以實現兩端有效固定。

基于以上分析，無論浮門處于門庫停泊區還是擋水作業區，其上下交通裝置的安全性與便捷性均存在較大不足，對其上下交通裝置的設計改造是必要的。浮門工作環境復雜且其位置隨水位變化而變動，本文擬通過對浮門門庫停泊區及擋水作業區水位、空間位置環境條件分析，總結提煉浮式檢修門各狀態下上下交通裝置需滿足的技術參數，為后期三峽船閘浮式檢修門上下交通裝置設計改造的實施提供技術支撐。

2 浮門門庫停泊區邊界條件分析

2.1 浮門門庫停泊區水位環境條件

由于浮門門庫停泊區與船閘下游引航道相通，水位情況與下游引航道相同。2018年至2020年三峽船閘下游引航道水位情況如圖2所示。

由圖2分析可知，近3年來下游引航道實際水位最低值為63.45 m，最高值為71.68 m。

浮門空載時吃水4.5 m。故浮門在門庫停泊區空載時，浮門甲板高程為：

式中：H1為下游引航道水位，H2為浮門高度，H3為浮門空載吃水水深。

經計算，浮門甲板高程在實際工況中的最低值H低和最高值H高分別為：H低=72.65 m，H高=80.88 m。

按照三峽船閘過閘管理規定的運行水位規定，船閘下游最高通航水位為73.8 m，最低通航水位為62 m，則浮門甲板高程的理論設計最低值H'低和最高值H'高分別為：H'低=71.2 m，H'高=83 m。

2.2 浮門門庫停泊區空間位置環境條件

六閘首下游中隔墩末端平臺高程為77.7 m。門庫停泊區以及浮門的空間位置如圖3所示，末端平臺外沿門庫停泊區的俯視圖呈上底長40 m，下底長44 m的等腰梯形狀，浮門甲板與平臺外沿的水平距離為3 m。

浮門在門庫停泊區時，浮門甲板高程會隨水位波動而變動，則甲板與末端平臺的高程差也會變動，以末端平臺的高程為基準值，則高程差X為：

X=H-H末端

式中：H為門庫停泊區浮門甲板高程；X的實際變動范圍為-5.05~3.18 m；X的理論變動范圍為-6.5~5.3 m。

理論變動范圍區間包含實際變動范圍區間，為滿足極端情況的需求，應取理論變動范圍為設計參數。

3 浮門擋水作業區邊界條件分析

3.1 浮門擋水作業區水位環境條件

三峽船閘下游最高檢修水位設計值為68 m，則浮門在擋水作業區空載未下沉時,浮門處于擋水作業區的最高位置，此時浮門甲板高程有最大值：

式中：h1為船閘下游檢修水位；H2為浮門高度；h3為浮門空載吃水水深。經計算hmax=77.2 m。

檢修門槽底坎高程為56.3 m，浮門在檢修門槽下沉至門槽底坎后，浮門處于擋水作業區的最低位置，此時浮門甲板高程有最小值：

式中：h底坎為船閘下游檢修門槽底坎高程。通過計算可得：經計算hmin=70 m。

3.2 浮門擋水作業區空間位置環境條件

當浮門位于擋水作業區時，檢修人員僅在浮門空載時和浮門充水下沉至門槽底坎后上下浮門，浮門沖排水的過程中，人員不會上下，則浮門甲板和六閘首下游中隔墩末端平臺的高程差為固定值，與水位波動無關。擋水作業區以及浮門的空間位置如圖4所示。

以末端平臺的高程為基準值，浮門甲板與末端平臺的高程差Y為：

式中：h為浮門甲板高程。

浮門進入檢修門槽但未下沉時，高程差為Y1=-0.5 m。

浮門下沉至門槽底坎后，高程差為：Y2=-7.7 m。

末端平臺與浮門最大水平距離為：Lmax=B-W=2 m。

式中：B為檢修門槽寬度；W為浮門寬度。

4 結語

通過對浮門不同狀態下水位及空間位置環境條件分析，為滿足作業人員日常巡檢及檢修工作需求，浮門上下交通裝置在門庫停泊區需滿足水平距離3 m，垂直距離-6.5~5.3 m；在擋水作業區需滿足水平距離2 m，垂直距離-0.5 m和-7.7 m的要求。