钢铁复合闸门 平面钢闸门及铸铁闸门的应用比较

□陈方亮（徐州市水利建筑设计研究院）

□赵英杰（河北大禹水工机械有限公司）

□姜成启 □耿 亮（徐州市水利建筑设计研究院）

1.概述

闸门作为一种重要金属结构设备，在水工建筑物中具有举足轻重的作用。过去的水利工程中，大中孔径、高水头建筑物多采用平面钢闸门，中小孔径、低水头建筑物多采用铸铁闸门。钢铁复合闸门是近几年刚兴起的一种新型金属结构挡水设备。它的整体构造介于钢闸门和铸铁闸门之间，集中了两种闸门的优点，采用了铸铁闸门槽及钢结构面板构造形式，在工程实践中，取得了很好的效果。

2.应用比较

2.1 性能比较

钢铁复合闸门延续了铸铁闸门采用刚性止水的特点，封水面采用H62黄铜、耐蚀铸铁或不锈钢，经过精加工与铸铁闸门槽轨道实现精密配合达到封水要求，这种封水形式密封性好。与传统钢闸门止水采用橡胶止水相比，橡胶止水易老化和磨损,如果启闭操作不当,闸下经过杂物或启闭过程中闸后出现气流骤变而使闸门剧烈振动和气蚀等因素都会造成止水橡胶破损和脱落而失去止水作用，此时就需要对橡胶止水进行更换，由于钢闸门的橡胶止水多数是通过螺栓固定的，如要更换就需要将固定螺栓卸下，更换过程非常繁琐。而对钢铁复合闸门而言，其止水如长期运行出现磨损状况，其密封面可通过调整锲形压块以保证其继续正常工作，省去了钢闸门运行中经常更换止水橡胶的烦恼。

2.2 强度比较

钢铁复合闸门门槽虽然采用的是铸铁材料，但门叶摒弃了传统铸铁闸门采用的强度较低、韧性较差的灰铁材料，而借鉴了钢闸门门叶采用的强度较高、韧性较好的钢材料的特点，主体门叶结构采用Q235或者16Mn中板焊接，其结构形式如图1所示。表1给出了Q235和HT200的材料容许应力对比，从中可以看出钢铁复合闸门与铸铁闸门相比结构强度和刚度更好，能够更好的满足水压力较大的水工建筑物的需求。

表1 Q235钢和HT200材料容许应力对比表

图1 钢铁复合闸门结构形式图

2.3 制造比较

铸铁闸门具有免维护、易安装、止水效果稳定可靠等特点，基于它的这些特点，一些中等孔口低水头闸门设计为铸铁闸门的愈来愈多，中小孔口高水头等不易检修的闸门采用铸铁闸门的情况也呈大幅上升趋势。孔口大、水头高就要求铸铁闸门的结构满足相关标准及规范对强度及刚性要求，由此带来了制造方面的困难，一是铸造难度系数加大，二是内在质量保证较难，三是加工困难，结构尺寸增大了，需配置大型加工专用设备。而如采用钢铁复合闸门，则保留了铸铁闸门的有益特点，同时由于闸门门叶采用了钢结构，在满足强度及刚度的同时，减小了门叶结构尺寸，不但强度及刚度有保证，加工也变得较容易。

2.4 安装比较

传统钢闸门安装较为复杂，首先需要检查门槽导轨是否弯曲变形,并予以矫正，接着在预留门槽内先设控制点和高程点,以便调整门槽位置，然后由下向上逐步校正预埋于门槽二期混凝土内的螺栓。最后按底槛、主轮导轨、侧轮导轨、顶水封座及侧导轨顺序进行安装和调整。安装调整程序繁琐,要求精度高。

而钢铁复合闸门安装较为简单，延续了铸铁闸门的安装形式，只需要在预留闸槽内将闸框放正、调平、垂直对中固定后,支好模板即可浇筑。待混凝土终凝后将闸门放入闸框内,即完成安装。

2.5 维护比较

钢铁复合闸门维护起来比钢闸门简便了很多。一是不需要经常检查水封是否严重磨损或老化失效及断裂,并及时予以更换；二是由于其预埋部件为铸铁门框，不需要像钢闸门一样定期对闸门预埋固件进行防腐。仅需要在运行一段时间过后将闸门提出，对闸门进行定期防锈、防腐处理。

2.6 经济性比较

钢铁复合闸门价格介于钢闸门和铸铁闸门之间。其门叶材料为钢结构，小型闸门比铸铁闸门价格略高，中型闸门比铸铁闸门价格，双向止水工况时，经济性明显好于铸铁闸门及平面钢闸门。而采用的铸铁闸门门槽埋件的安装方式，在闸门预埋件的造价上比平面钢闸门节省了很多。

3.结论

钢铁复合闸门结合了钢闸门和铸铁闸门的优点，采用铸铁闸门门槽及安装形式，结合Q235钢作为门叶主材料，使得它不仅继承了铸铁闸门止水效果较好、安装简单、运行维护方便的优点，而且同时具备了钢闸门结构强度高的特点，能满足高、低水头中小孔径建筑物金属结构设备强度要求，尤其是双向止水要求工况。其造价也较适中，经济性较好，对今后水利工程中闸门选型有一定的建设性参考作用。