双向挡水式钢闸门施工技术应用

董党

摘 要：双向挡水式钢闸门止水是否严密，主要与闸门安装精度和止水结构有关。以郑东新区东风渠如意河互通工程为例，探讨双向挡水式钢闸门在郑州水系中的应用。实践证明：该技术的应用实现了如意河的通航要求，较好地满足了安全、质量和进度履约要求，社会效益和经济效益显著。

关键词：双向挡水式钢闸门;安装精度;止水结构

中图分类号：TV663.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）19-0059-03

Abstract： Whether the water stop of the two-way water retaining steel gate is tight is mainly related to the installation accuracy of the gate and the water stop structure. Taking the Ruyi River Interchange Project of Dongfeng canal in Zhengdong New Area as an example， this paper discussed the application of two-way water retaining steel gate in Zhengzhou water system. Practice has proved that the application of this technology has realized the navigation requirements of Ruyi River， better met the performance requirements of safety， quality and progress， and achieved remarkable social benefits and economic benefits.

Keywords： two-way water-retaining steel gate;installation accuracy;water-stop structure

隨着国内外水利设施的建设与发展，作为水利水电工程泄水建筑物调节咽喉的水工钢闸门正向着高水头、大孔口、大泄量的大型化和轻型化方向发展[1]。它是否能够安全灵活地运行决定着整个枢纽工程和下游人们生命财产的安全[2]。底轴翻转式钢闸门封闭性能好、启闭灵活、结构紧凑、承载能力大、运行平稳可靠、经久耐用、自动化程度高且美观大方，是一种新型可调控溢流闸门。这种钢坝可适应于河道孔口较宽（10～100 m）而水位差（1～6 m）比较小的工况，可任意角度开启，既能控制水位、调节流量，又能在过多水流通过坝顶时因落差大而形成美丽的人工瀑布。它设计得比较宽，减少了闸墩的使用，其不仅结构简单，而且可以节省土建投资。

1 工程概况

郑东新区东风渠如意河互通工程是按照相关规划，在东风渠（如意河口）建设2座钢坝和1座倒虹吸。钢坝位于东风渠桩号11+684和11+922.7处，坝长均为84 m，两跨布置，坝高均为3.3 m。在东风渠左岸布置倒虹吸，将1#钢坝上游来水导至2#钢坝下游，倒虹吸按3孔方涵布置，单孔净尺寸为3.0 m×2.5 m，总长为252.7 m。在倒虹吸进口闸上游设置沉砂池和拦沙坎。钢坝底轴旋转闸门运行的可靠性主要取决于坝基稳定性和闸门安装的精度。控制好坝基稳定性和安装精度是本课题研究的方向，也是钢坝施工质量控制的重中之重。钢坝特性如表1所示。

2 技术原理

两座钢坝结构形式一致，均为两跨布置，净跨径42 m，坝高3.3 m。通过现场控制钢坝的安装精度和止水密闭性，从而实现东风渠与如意河水体互不掺杂，形成“水上立交”的通航效果。

3 主要创新点

第一，安装精度要求。①底轴轴承座中心垂直流道方向，安装尺寸允许偏差为±2.0 mm，且相对差值不大于2.0 mm。②为保证钢坝密闭性，橡胶止水厚度极限偏差为±1.0 mm，止水表面的平面度公差为2.0 mm。

第二，由传统混凝土、瓷砖升级为304不锈钢钢板。通过在侧控室、中控室墙体与门叶结合处预装304不锈钢钢板，减轻门叶启闭的摩擦阻力，延长止水橡胶寿命，增加止水密闭性。

第三，郑州市水系工程穿墙套止水材料首次使用。本工程采用T1型进口密封套代替传统的普通橡胶。

第四，郑州市水系工程面板材料首次使用。门页采用复合钢板，钢板基材为Q235B，复合层为0Cr18Ni9，复合层厚度为4 mm。

4 施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程如图1所示。

一是支铰座安装固定。在土建施工过程中，按照设计图纸，预留预埋支铰座的位置，并在预留位置安装插筋。插筋在一期混凝土中安装完成。插筋与支铰座的埋件牢固焊接在一起，保证下一步闸门底轴安装不发生移位，从而确保闸门的施工精度。

二是底轴安装调整。安装底轴时，务必采用全站仪进行全程跟踪测量，保证底轴的水平性和垂直性。严格按照预拼接好的底轴进行安装，先安装中间部位的底轴，然后安装两侧短底轴。安装时，允许短底轴适当轴向的暂时移动，以便于焊接操作。安装过程中务必保证装配时的基准线对准记号，且底轴、拐臂等的方位不能错，以免造成返工。

三是门叶吊装焊接。由于闸门跨度较大，因此可采用门叶与底轴平行焊接施工。门叶拼装时，应当处于竖立状态，并按照厂家预拼装的编号进行拼装。待闸门门叶定位完成后，要检验门叶与门叶之间的间隙、中心线、水平、垂直情况是否满足设计及规范要求。起重吊车将闸门保持好预定状态，将闸门的门叶按照制造厂家提供的焊接工艺方案进行严格施焊并控制焊接质量。施焊前要认真清理焊道，焊缝坡口及其两侧10～20 mm范围内不得残留油渍、水分和其他污物。焊接门叶时，先焊各梁及筋的对接缝，再焊面板的对接缝。焊接时采用同步、对称、分段、退步和多层多道焊接的方式，以减少焊接变形和焊接应力。对封闭焊缝，焊接时可配合锤击法消除应力。

四是闸门拐臂安装。本工程为两个液压缸控制一扇闸门，拐臂分别安装在侧控室和中控室中。先将拐臂吊装至预定位置。在吊装过程中，先使用吊车进行试吊装，及时处理吊装过程中出现的各种问题。由于控制室的作业面狭小，可将吊具距离预留口10～20 cm，然后查看吊装的情况。由于拐臂精度较高，直接影响闸门的安装质量，确认吊装无问题后，方可进行正式拐臂吊装。拐臂与短底轴连接，安装过程中采用水准仪及时进行水平方向复核，确保拐臂与底轴处于水平状态[3]。

五是穿墙密封止水安装。本工程采用T1型进口密封套代替传统的普通橡胶。T1型进口密封套具有以下特点：密封可靠，清洁，无死角，可以防止杂菌污染;使用寿命长;维修周期长，在正常工作情况下不需要维修;轴或轴套磨损率小;摩擦功率耗损少，一般为填料函密封的10%～50%;对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感，对轴的振动敏感性小;适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各种转速以及腐蚀性、磨蚀性、易燃、易爆、有毒介质的密封。安装完成后，用塞尺检查穿墙密封套管与底轴之间的间隙，要求间隙不得大于0.5 mm，然后将穿墙套管与一期土建预埋的插筋焊接牢固，保证安装的位置和精度满足设计及规范要求。各个部位安装完成后，经测量复核完成后可浇筑二期混凝土。

六是侧止水焊接。在侧控室、中控制与闸门相接触的位置采用304不锈钢钢板。安装时，闸门门叶靠近侧控室，中控室可留出一块空隙，便于侧墙处不锈钢钢板的安装。在施工侧控室、中控室预留出20 cm钢板的位置用于二期浇筑。传统闸门启闭行程范围内采用瓷砖或者清水混凝土涂抹环氧砂浆的处理方式。该方法对闸门边缘处止水橡胶的磨损较严重，且寿命短。另外，侧墙采用瓷砖粘贴容易脱落，不利于后期的管养和维护，而侧墙采用304不锈钢钢板适应各种不利环境，对闸门橡胶止水保护好，密闭效果好，可延长管养和维护时间[4]。

七是完工。闸门施工完成后，进入闸门的调试阶段，主要进行3项试验。其一，无水启闭试验。对闸门与304不锈钢钢板结合处洒水，以保证湿润，防止闸门止水橡胶启闭过程中损坏。采用安装好的液压启闭机进行全行程启闭试验。试验过程中，检查滑道是否存在卡阻现象，并检查止水橡胶与侧止水钢板之间是否存在漏光现象。其二，静水启闭试验。在静水启闭试验过程中，检查滑道运行是否存在卡阻现象，并检查闸门是否运行平稳、是否存在振动现象、是否存在异响情况或其他异常现象。其三，動水启闭试验。有条件时尽可能在设计水头下进行启闭试验，保证闸门启闭满足设计及规范要求。

5 材料与设备

主要材料包括复合材料闸门面板（钢板基材为Q235B、复合层为0Cr18Ni9）、底轴、拐臂、支铰座以及304不锈钢板等。

主要施工机具包括100 t吊车、手拉葫芦、电焊机、全站仪、水准仪、钢卷尺以及电动砂轮切割机等一般施工机具及施工人员必备的劳保用品。

具体的安装进度如表2所示。

6 结语

郑东新区是郑州市展示城市形象的“窗口”和“名片”。水系之间相互通航，能真正体现河道水系的景观价值和综合魅力。航道的打通将大大提高东区水系的整体层次和城市吸引力，为郑东新区的社会发展注入新的活力。双向挡水式钢闸门在郑州水系市场属于首次应用，实现了如意河的通航要求，是实现龙湖—如意湖通航的标志工程。目前，该工程已经顺利完工，在郑州市的成功应用可以为类似闸门施工提供一定的借鉴[5]。

参考文献：

[1]王正中，张雪才，刘计良.大型水工钢闸门的研究进展及发展趋势[J].水力发电学报，2017（10）：1-18.

[2]陈扬.平面钢闸门流固耦合振动特性及稳定性研究[D].泰安：山东农业大学，2019：11-12.

[3]黄红，高振海，刘鹏，等.液压启闭大跨度上翻式拱形钢闸门：CN203144978U[P].2013-08-21.

[4]刘军，李兵，高虎，等.一种钢闸门水位的液压平衡装置：CN202559313U[P].2012-11-28.

[5]陈军，王波，姜超亿，等.城市景观钢闸门：CN202644491U[P].2013-01-02.

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