温岭市担屿围涂工程好望闸闸门更换

2018-04-02朱永斌

浙江水利科技 2018年2期

朱永斌

（温岭市东海塘管理局，浙江温岭 317500）

1 工程概况

担屿围涂工程位于温岭市东海岸，地处隘顽湾西南侧，与千年曙光所在地 — 石塘隔湾相望，行政区划隶属城南镇。围区呈U字形湾岙，西侧紧邻国庆塘和南门涂外塘，南北两侧分别被台头山和黄礁山环抱。围涂面积0.10万hm2。工程主要有海堤、3座中型水闸、避风区内堤、通航口门及丁坝组成。其中好望闸（3孔×4.00m + 1孔×4.00m）布置在犁头咀的山脊中上，采用胸墙式结构，闸底高程为-2.00m，闸内每孔设有钢筋混凝土工作闸门1扇，工作闸门采用2台200kN螺杆启闭机启闭。其中3孔排涝，设计排涝流量为191m3/s（P= 5%）；1孔纳潮，设计进水流量为40m3/s（P= 5%），分担着围区及城南镇37.9km2汇流面积的排涝任务。

2 闸门现状及成因分析

目前4扇好望闸工作闸门破坏严重：止水橡皮P头及橡皮垫块多处断裂且部分已经扯断，顶止水位置及顶止水与侧止水交接处损坏尤为严重，顶水封压板变形严重，水封联接用螺栓螺母大部分已经松动，部分螺栓螺母已经被风浪卷走，纳潮闸闸门横梁混凝土破坏严重，多处钢筋已经外露，3孔排涝闸四角及局部混凝土也有不同程度受损。根据现场情况，该4扇闸门已经不具备运行条件的能力，故需更换工作闸门，并对闸门破坏成因进行了深入的分析。现状见图1。

图1 好望闸现状图

成因分析，好望闸外海广阔没有岛屿阻挡，东南向风浪直接作用击打在闸门上，在好望闸外海侧西南方向建成1座防波堤，西南向风浪也直接作用击打在闸门上，且每年好望闸多受台风正面袭击或者台风影响，风浪特别巨大，风浪击打在闸门上发出巨响，反弹后浪高有几十米高，并时常打倒外海检修闸槽活动栏杆，可见风浪威力巨大，与工程其它2座水闸所处的风浪条件相比更加不利。施工单位在安装工作闸门时有四角及局部混凝土碰坏情况，在闸门试运行时没有调整好顶止水P头橡皮与胸墙的间隙，闸门滑块与闸门槽留有比较大的间隙，容易导致漏水、渗水，止水受损及闸门撞击门槽受损。

3 方案选择与设计

3.1 方案选择

方案有2种：一是在水闸外海侧修建消浪工程，闸门按原设计施工图施工更换；二是对原设计施工图闸门进行加强设计。消浪工程主要考虑有在水闸外海侧东南向修筑一条防波堤或者在外海侧两侧翼墙之间修建几道横梁消浪，防波堤造价高，工期长，修建横梁要重新建造围堰，造价也高，工期也长，综合比较2个方案，选择原设计施工图闸门进行加强设计，安装闸门时确保闸门达到设计、施工规范要求。

3.2 闸门加强设计

闸门加强设计主要从水工结构及止水结构2方面进行调整加强[1]：

3.2.1 水工结构调整

调整主要包含：①门体混凝土由C40调整为C50；②闸门增加横梁1根，调整梁间距；③闸门板厚度由15cm调整至20cm；④每孔增加1根Φ15.2的钢绞线；⑤门体配筋进行部分调整。

3.2.2 止水结构调整

调整主要包含：①水封联接采用螺栓配双螺母结构，利用双螺母对顶防松，支承滑块的联接采用螺栓配螺母结构，利用弹性垫圈防松；②顶水封压板厚度加厚至20mm；③顶水封和转角水封橡皮材料改用SF6674；④顶水封垫板材料改为不锈钢板，并在不锈钢垫板顶部设置止水橡皮挡板。

3.3 闸门加强设计分析、计算

使用阶段的承载力极限状态计算：①正截面受弯承载力计算，本次计算I型截面为第一类T型截面，正截面受弯承载力弯矩设计值M设计= 196.70kN · m≤正截面受弯承载力极限设计值[Mu] = 394.87kN · m，满足要求。②斜截面受剪承载力计算，斜截面受剪承载力设计值V设计=187.33kN≤Vc/γd= 496.19kN（Vc表示斜截面上的剪力设计值，γd表示钢筋混凝土结构的结构系数），故只需按构造要求配置箍筋[2-4]。

使用阶段的正常极限状态验算：①裂缝控制验算，本闸门构件环境条件类别为5级，预应力钢筋种类为钢绞线，故裂缝控制等级为一级，荷载效应的短期组合下抗裂验算截面下边缘混凝土的法向应力σcs= 6.0326N/mm2，扣除全部预应力损失后在验算边缘混凝土的预压应力σpc= 2.3001N/mm2，满足要求σcs-σpc≥0，即该结构抗裂满足现行规范要求。②挠度验算：短期组合时的总挠度f= 5.53mm；长期组合时的总挠度f= 4.45mm；规范规定的允许挠度l0/ 400= 10.5mm，故挠度满足规范要求[2-4]。

4 工程实施

4.1 闸门制作与更换方案

根据设计施工图纸在闸门预制场地进行4扇闸门的混凝土浇筑，预应力张拉，养护龄期达到后就可以起吊更换[5-6]。因水闸启闭平台、启闭机房等整个水闸已建设完成，内河侧检修平台空间狭小，吊车难以进入作业，因此要制造1台专用托架车托运闸门进出检修平台。本次更换安装钢筋混凝土闸门共4扇，钢筋混凝土闸门板尺寸3.80m×4.70m，单扇重量约为18.2t，先安装进水闸闸门，再安装排涝闸闸门，每次完成1扇，依次进行更换安装。具体闸门更换方案：

施工准备→检修闸门安装→原闸门拆除→原闸门运出→新闸门起吊→新闸门托运→新闸门安装。

4.2 闸门更换

4.2.1 施工准备

施工准备主要有：①制作专用托架车。用钢板、角铁等制作1台专用的闸门托架车，托架车宽度略大于闸门厚度，长度略大于闸门板宽度，并保证托架车有足够的强度与刚度。托架车两端底部分别安装连轴万向轮，轴上对称制作对拉支架支点，并在托架车前后两侧对称位置制作4个牵引点；②安装支点。在内河侧检修平台、闸室外混凝土地坪相应位置安装牵引葫芦固定支点，在胸墙高程4.50m附近相应位置亦安装牵引葫芦固定支点，同侧两支点间距与专用托架车上两牵引点间距保持一致；③铺设托架车通道。清理干净检修平台，在工作闸门槽和检修闸门槽位置用厚钢板覆盖，作为专用托架车运送通道并保证通道有足够的承载力。托架车托运示意见图2。

图2 托架车托运示意图

4.2.2 检修闸门安装

由于水闸内河侧水位很低，对施工及施工期间水闸的运行影响较小，本次只安放外海侧检修钢闸门，用吊车吊装就位。外海侧检修闸门就位后，可以起到阻挡潮水的作用，方便工作闸门更换施工。

4.2.3 原闸门拆除

原闸门拆除步骤：①开启启闭机将槽孔内整扇原闸门拉出闸门槽，专用托架车就位后，将闸门下放到专用托架车上；②采用钢绞线作为支架，支架为可拆卸式，在托架车两端与闸门2/5高度处预埋件连接对拉，固定闸门与托架车以保持运输过程中闸门的稳定，将闸门与托架车完全固定牢固后，再拆除螺杆与吊耳的连接栓；③在检修平台相应支点分别与托架车两端支点处架好牵引葫芦，首先缓慢拉动一端牵引葫芦，再缓慢拉动另一端牵引葫芦，使托架车缓慢移出闸门槽，然后撤掉一端牵引葫芦，缓慢拉动另一端牵引葫芦使闸门旋转，与闸门槽形成一定的角度，再将牵引葫芦安装到闸室外混凝土地坪的支点上，缓慢拉动牵引葫芦缓缓地将闸门托运出检修平台；④闸门托运出检修平台后，用吊车将此闸门起吊至处置位置。

4.2.4 新闸门起吊

新闸门的制作场地在靠近检修平台的混凝土地坪上，闸门面板朝上预制。养护龄期达到后，新闸门用吊车吊起竖立，然后搭建钢管架，对闸门进行止水结构、滑块等附件的安装[7]，闸门表面刷防腐漆。附件安装、防腐漆涂刷完成后，将闸门再次吊起，安放于专用托架车内并用钢绞线支架固定牢固。

4.2.5 新闸门拖运与安装

新闸门托运方法与原闸门托运方法相同，只是运送路线与起吊反向运行。将新闸门托运至对应门槽孔后，用螺栓连接启闭机螺杆与闸门板吊耳，拆除固定用支架，撤出托架车，闸门即可就位下放。

4.3 施工质量保证措施

施工质量保证措施主要有：①新闸门设计混凝土强度为C50，自拌混凝土很难达到C50强度要求，因此采用商品混凝土；②新闸门托运、安装时要注意保护好混凝土表面，避免混凝土表面损坏；③闸门安装完成后，要调整好顶止水P头橡皮与胸墙的间隙，P头橡皮与胸墙之间要有一定的压入厚度，达到最优止水效果，调整好闸门侧滑块与闸门槽的间距，防止闸门与门槽撞击受损[7]。

4.4 施工安全保证措施

施工安全保证措施主要有：①复核验算原设计启闭设备启闭力，托架车承载力，支架防倾覆力，通道承载力，吊机起吊力等；②吊装作业前，召开安全交底会，明确告知安全注意事项、安全措施、安全操作规程、事故防范措施等，并签字确认；③吊装作业前，在吊装现场设置安全警戒标志并设专人监护，非施工人员禁止入内；④吊装时，统一指挥，号令明确；⑤确保闸门板与托架车连接牢固，闸门板托运要缓慢稳定，避免闸门板倾覆[8]。