瓯飞一期围垦工程金属结构布置与设计

黄海杨 石 磊 董 杰

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

瓯飞一期围垦工程地处浙东南沿海，属于瓯江河口和飞云江河口口外区域，总围涂面积13.28 万亩[1]。瓯飞一期围垦工程为Ⅰ等工程，主要建筑物海堤、水闸均为1 级建筑物；为全国单体最大的围垦工程。工程设北1#、北2#、东1#、东2#、南1#、南2#等6 座水闸。

1 工程背景

瓯飞一期围垦工程以温州市区与瑞安海域行政分界线为界分南北两片实施。瓯飞一期围垦工程（北片）含北1#、北2#、东1#等3 座水闸。北1#闸共设10 孔净宽8m 的挡潮闸；北2# 闸共设6 孔净宽8m 的挡潮闸及1 孔净宽16m 的通航孔；东1#闸共设2 孔净宽8m 的挡潮闸及1 孔净宽8m的通航孔。本工程所处位置为海洋环境，且为台风登陆地区。由于海水含盐度高，并存在大量的海洋生物，加之充足的阳光照射和频繁的海浪冲刷，海洋腐蚀环境十分恶劣[2]。

2 北1#闸金属结构

北1# 闸挡潮闸金属结构布置如图1 所示。

2.1 工作闸门及启闭设备

10 孔挡潮排涝闸共设10扇工作闸门，采用潜孔式平面滑动钢闸门，孔口尺寸（宽×高，下同）为8m×4.5m，考虑极端天气下的涌浪荷载等，设计荷载取为160kN/m2。闸门运行原则：闸门平时关闭挡潮，当外海潮位低于内河水位时，可开闸排涝。

图1 北1#闸挡潮闸金属结构布置（高程单位：m）

图2 北2#闸通航孔金属结构布置（高程单位：m）

挡潮闸外侧海域属于强潮强风暴区，所受风浪较大，特别是天文潮、风暴潮、台风雨三碰头时。本工程工作闸门长期关闭，短时间开启泄洪，液压启闭机使用频率较低。针对国内部分类似沿海工程出现的启闭机陶瓷杆锈蚀问题，根据工程长期在沿海盐雾环境下的特点深化设计，重点避免活塞杆的锈蚀因素，需综合考虑美观、实用、应用范围等各类因素[3]。根据调研、咨询及相关试验信息显示，陶瓷涂层活塞杆不适用于长期裸露在空气中或浸泡在海水中的海洋环境，尤其是干湿交替工作环境[4]。其他活塞杆防腐方案如激光熔覆等价格较高且没有长时间应用的业绩，故通过布置上的优化避免活塞杆长期裸露在空气中或浸泡在海水中，活塞杆的防腐最终采用陶瓷涂层。液压启闭机布置方案经过多方案比选及论证，在沿海水闸中首次采用了四缸顶升布置方案，系统的同步纠偏通过比例调速阀和开度仪实现闭环控制[5]。本布置方案大大增强了系统刚度和稳定性，有效的保证了在检修平台以上不设置导向排架的情况下闸门启闭过程的平稳[6]，同时确保了活塞杆在恶劣腐蚀环境下的使用寿命。

图3 北2#闸通航孔活动桥布置

2.2 围区侧检修闸门及启闭设备

围区侧设检修闸门1 道，10 孔挡潮排涝闸共用1 扇检修闸门，采用露顶式平面滑动钢闸门，孔口尺寸为8m×5m，设计水头5m。采用MQ2×320kN/2×125kN 双向门式起重机对检修闸门进行操作。检修闸门平时存放在门库中。

2.3 外海侧检修闸门及启闭设备

外海侧设检修闸门1 道，10 孔挡潮排涝闸共用1 扇检修闸门，采用露顶式平面滑动钢闸门，孔口尺寸为8m×8m，设计荷载为160kN/m2。采用MQ2×320kN/2×125kN 双向门式起重机对检修闸门进行操作。检修闸门平时存放在门库中。

图4 东1#闸通航孔金属结构布置（高程单位：m）

2.4 闸顶2×320kN/2×125kN 双向门式起重机

启闭设备采用MQ 型双向门式起重机，北1#闸与北2#闸共用一台门式起重机，结合总体布置，闸顶双向门式起重机承担以下任务：a.外海侧检修闸门的启闭；b.围区侧检修闸门的启闭；c.工作闸门的检修；d.液压启闭机的检修。

MQ2×320kN/2×125kN 双向门式起重机跨度16.5m，主钩容量2×320kN，副钩容量2×125kN；门式起重机下挂设一台1×100kN 的移动式电动葫芦，主起升机构扬程18m，副钩扬程16m，电动葫芦扬程21m。

3 北2#闸金属结构

北2#闸挡潮闸金属结构布置方案同北1#闸挡潮闸，此处不再赘述；通航孔金属结构布置如图2 所示；通航孔活动桥布置如图3 所示。

3.1 通航孔工作闸门及启闭设备

通航孔设1 扇工作闸门，采用露顶式平面滑动钢闸门，孔口尺寸为16m×9m，设计荷载为160kN/m2。闸门的启闭设备采用2×1000kN-18m 台车式启闭机，通航时，工作闸门通过台车启闭机平移至门库侧。根据沿海工程类似通航孔闸门的实际使用反馈，本工程专门设置了防风装置，使工作闸门在有风荷载的情况下能顺利平移至门库侧。

3.2 通航孔围区侧检修闸门及启闭设备

围区侧设检修闸门1 扇，采用露顶式平面滑动钢闸门，孔口尺寸为16m×6m，设计水头6m。闸门的启闭设备采用2×630kN-20m 台车式启闭机。检修闸门平时存放在门库中。

3.3 通航孔外海侧检修闸门及启闭设备

外海侧设检修闸门1 扇，采用露顶式平面滑动钢闸门，孔口尺寸为16m×9m，设计荷载为160kN/m2。闸门的启闭设备采用2×800kN-18m 台车式启闭机。检修闸门平时存放在门库中。

3.4 通航孔活动桥

活动桥种类较多，发展至今，其设计已较为完善，但对于沿海船闸工程仍然缺少能适合沿海强风（特别是台风登陆地区）、强腐蚀（盐雾）环境的高可靠性、低建设成本的开启桥设计方案。经过创新设计，活动桥采用新型升降移动组合式活动钢桥，兼顾安全性、实用性、美观性及行车舒适性。通航孔活动桥跨度16m。活动桥分2 座，单座钢桥宽度为12m，当其中1 座钢桥检修时，可保证交通不中断。活动桥由平移部分及升降部分组成；活动钢桥近地运行，即使在较大风载荷条件下也能正常运行[7]。设计行车速度60km/h，设计荷载考虑车道荷载、人行道荷载、风荷载、温度荷载及自重等。平移桥最大行走速度约20m/min。

活动桥运行原则：当通航孔需要过船时，打开通航孔工作闸门，工作人员适时发出禁止车辆行人通过的声光信号，待桥体上无车辆行人后，关闭两端路障栅，钢桥升降部分锁定装置开锁并升至一定高度，钢桥平移部分锁定装置开锁并移动至岸侧，锁定装置闭锁，发出允许过船的信号，船只过通航孔。钢桥关闭顺序与上述顺序相反，通航孔工作闸门适时关闭。

4 东1#闸金属结构

东1#闸挡潮闸布置同北2#闸挡潮闸，此处不再赘述；通航孔金属结构布置如图4 所示。

4.1 通航孔工作闸门及启闭设备

通航孔设1 扇工作闸门，采用露顶式平面滑动钢闸门，孔口尺寸为8m×9m，设计荷载为160kN/m2。闸门的启闭设备采用4×320kN-5m 液压启闭机。

4.2 通航孔围区侧检修闸门及启闭设备

与挡潮闸共用1 扇检修闸门。

4.3 通航孔外海侧检修闸门及启闭设备

与挡潮闸共用1 扇检修闸门（图4）。

5 结论

瓯飞一期围垦工程（北片）金属结构布置与设计，根据工程实际情况，在挡潮闸的布置中，液压启闭机采用了四缸同步技术，使得整体布置既满足了工程景观性要求，又满足了液压启闭机安全及使用寿命的要求。在通航孔的布置中，工作闸门设置了防风装置，活动桥采用了新型的升降移动组合式活动钢桥。上述的这些创新及改进，较好的满足了工程的实际需求，同时也为类似工程的设计提供了有益的借鉴。本工程于2013 年7月开工建设，2017 年3 月实现合龙，2019 年6 月工程主体完工，金属结构设备目前使用良好。