关于旋转钢闸门在水资源控制中的应用分析

安琳琳　李影

摘要：近年来，旋转钢闸门已逐渐成为水资源控制过程中一种环境友好式的闸门形式，受到了社会各界的重视。目前，我国的旋转钢闸门闸站枢纽工程大都属于一级建筑，能够承受50 年一遇的洪峰流量，并且能够做到全部的自排，考虑到我国目前水资源控制与环境压力的突出问题，需要对旋转钢闸门展开分析研究，从而提高水资源控制效率，促进我国水资源利用的可持续发展。

关键词：旋转钢闸门水资源控制应用分析可持续发展

中图分类号：TU72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）11（b）-0115-04

Application Analysis of Rotary Steel Gate in Water Resources

Control

AN Linlin LI Ying

（ Jiangsu Water Resources Survey， Design and Research Institute Co.， Ltd.， Xuzhou， Jiangsu Province，

221000 China ）

Abstract： In recent years， rotary steel gate has gradually become an environment-friendly gate form in the process

of water resources control， and has gradually attracted the attention of all sectors of society. At present， most of the

pivotal projects of rotary steel gate gate station in China belong to class I buildings， which can withstand the flood

peak flow once in 50 years and can discharge all by themselves. Considering the prominent problems of water resources

control and environmental pressure in China， it is necessary to analyze and study the rotating steel gate， so as

to improve the efficiency of water resources control and promote the sustainable development of water resources

utilization in China.

Key Words： Rotary steel gate; Water resources control; Application analysis; Sustainable development

目前，我國的旋转钢闸门闸站枢纽工程大都属于一级建筑，能够承受50年一遇的洪峰流量，并且能够做到全部的自排。对于100年一遇的水位挡水防洪要求，需要对控制闸闸孔净宽和底槛高程进行通盘考虑。旋转钢闸门在水资源控制中具备较好的应用效果，大多数此类泵站建筑都在地下。在工程布置的过程中，大部分的建筑布局能够与周边的生态湿地和谐共生，从而构成旅游、休闲、观光一体化的项目，具备较好的生态优势与成本优势，逐渐受到了行业人员的青睐。本文首先阐述了旋转钢闸门的基本概念，并基于此进行了立轴式旋转钢闸门结构特点的分析，对相关的施工与拼接形式进行同步的分析，从而确保最佳的工程质量。在此基础上，本文分析了旋转钢闸门在水资源控制过程中的具体作用。

1 旋转钢闸门的基本概念

一般情况下，拦水闸门采用竖向开闭的模式，需要将启动设备安装在上部建筑中。但是普通水拦闸门的安装会与城市景区环境产生冲突，且难以协调。对此需要改变拦水闸门的开放形式，采用水平旋转开闭的模式，并且将启动装置安排在旋转门的两边，出于美观考虑，还可以将其设置在地面高程以下。截至目前，这种安装模式和启动装置的排放位置是最为广泛的，但同样地，其施工难度也是前所未有的。根据拦水闸门的结构特点和尺寸、施工现场的实际环境等因素和条件，需要将大直径立轴式旋转整体钢闸门合理、科学地分成不同构件，并且在工厂加工过程中，提高构件的防腐能力，最后将全部构件运输到安装现场，完成拦水闸门的建设。

旋转钢闸门的施工大致分为以下两个阶段：前期是在工厂内部的分工制作阶段;后期则是在施工现场进行的分段拼接与安装就位阶段。前期制作的优点主要分为以下几点：一是化整为零，极大地提高了构件生产和制造的速度;二是实现现代化生产，有效提高构件生产的质量和精度;三是能够充分借助机械化生产，节省大量的人力和财力，为项目节省成本;四是分段生产构件便于分段安装与运输，既可以节省测量放样的累积误差，又可以将中心柱作为整个旋转闸门的测量标准。后期的安装施工工作可以从以下几个方面着手：首先，需要相关工作人员进行精准测量，确定中心柱埋件的安装位置，经过严格审核之后，按照要求进行安装，并且将中心柱圆心作为旋转闸门拼装的基准中心，以便实行实时监测和控制;其次，需要对旋转闸门按照门体进行划分，将工厂制造的构件运输至现场完成拼装，检测安装质量的同时确定安装位置，确保旋转闸门的安装符合设计要求。制作分段的时候不仅需要考虑现场的实际运输条件，而且还需要将闸门的结构特点考虑在内，据此制作立轴式旋转闸门的工艺流程是埋件安装、门体的拼接、止水安装、启闭机安装、止水效果检测和联合调试等[1-2]。

2 旋转钢闸门的预埋控制原则

将立轴式闸门埋件安装好的主要内容包括以下几点：首先是完成中间柱埋件安装;其次是完成轨道埋件和止水埋件的安装。工作人员还应当遵循具体的安装流程和顺序，不得擅自更改安装顺序，否则会影响安装精度，进而影响整个闸门体系的安装质量。在绑扎闸室第二层板筋前，需要使用全站仪放出的定位中心线作为主要的安装基准线。并借助3块钢模板从闸门的上、中、下3个部位进行固定，确保旋转闸门使用的过程中不会发生歪斜。将中间柱依据安装原则进行初步就位，根据整个设计高程将螺丝框架整体垫实。在完成闸室底板第二层的钢筋绑扎之后，需要重点关注地脚螺栓中心偏差与高程，在相关的参数满足工程要求之后，把地脚螺栓框架和闸室的一、二层钢筋网进行充分的焊接加固，再在闸室底板上浇筑一层混凝土。要确保混凝土的强度需要接近设计强度的3/4，再用凿毛对一、二期混凝土的结合面进行冲洗，通过中部的柱埋件来布置起重机的吊装位置，同时可以结合水准仪或者线垂检测的方式来确保预埋件的垂直度。在进行初步安装的过程中，可以通过千斤顶辅助的方式对螺帽进行调节。对于轨道预埋的安装顺序，可以把厂内的轨道预埋件分段。在轨道埋件的安装过程中，考虑到轨道埋件是环形的水平轨道，这就需要以间柱标定的中心作为基准进行相关的控制，从而确保埋件的径向距离达到要求。在此之后，再将上游的埋件按照顺时针的方向进行安装。在进行具体的分段埋件布置的过程中，可以提前对调平螺栓进行焊接，把它们按照水平度进行相关调整，从而满足设计的要求。

例如，可以调平第3个分段轨道后，再对前两段埋件的接口进行焊接，并且以此类推，完成大部分埋件的安装。在最后一段埋件顺利完成合拢之后，再通过相关的精密测量仪器来对所有的埋件进行精确的定位和调平。对于止水埋件的安装顺序图，可以先把1号至4号的4段埋件进行分段安装，随后将4个埋件与闸门侧面的止水埋件进行连接。除了要对轨道的埋件安装方式进行控制之外，还要额外注意其径向距离，并且可以参照设计的角度对埋件进行精确的定位，从而让相关埋件的角度与控制线进行吻合。对于其他位置的调整方法，可以参照轨道埋件的调整方法进行适当的调整。在最后的合拢过程中，可以根据全周长的平整度精度进行调整。

3 门体拼装应用分析

对于旋转钢闸门的整体拼装，可以按照既定的顺序进行顺序拼装。在闸门实体段拼装的过程中一般离不开吊车，可以利用履带吊车进行闸门体的装吊工作。在吊车把构件吊起之后，可以将闸门体的一端放在小车上，再将另一端放在垫块顶部，从而通过起吊设备来把门体吊直。在分段的构件吊装成功之后，通过闸门体的两边进行对位，可以将闸门体的两边与底槛门体的外廓线进行对准，再缓慢地将闸门体放下，利用水平仪等仪器来检测门体外的廓线偏差，同时还需要重视对于滚轮中心线偏差的测量。如果测量出的偏差较大，那么可以利用千斤顶等工具对偏差进行微调。在完成位置的调整后，由于不能立刻进行固定，那么就可以利用钢结构来对门体进行临时的固定[3]。

例如，在完成一般的门体定位后，可以采用8根20m左右的30型钢材进行临时支撑，要在内弧的两侧布置2个端面，间距可以控制在3m左右。对于外弧侧，也可以用2根钢材进行斜支撑，同样布置2个端面，间距控制在4m左右，斜撑的距离控制在2m左右，高度可以控制在8m左右。要分段对每个闸门依次进行拼装，在浮箱段下部空置时，可以用两端三角形的形式进行拼装支撑。要想进行构件的吊装，需要先确保三角支架吊已经到位，要根据闸门浮箱段的高度和尺寸进行调整，从而确保其高程能够满足箱体的要求，最后利用履带吊机对箱体构件进行吊装作业和临时的固定。而对于闸门分段的拼装过程，需要在分段构件的焊缝处按照出厂要求进行坡口的加工，从而保证两段构件对接过程中，在使用千斤頂进行调整的前提下，相关的间隙不得超过1mm。对于焊接的临时钢板，要保证调整的错位误差不超过0.5mm，从而确保单面焊双面成型的焊缝技术能够达到良好的焊接效果。而对于外部施焊的防腐处理也要充分重视，因为旋转钢闸门的工作湿度非常大，如果没有做好相关的防腐处理，那么很有可能产生严重的质量问题。要尽可能地缩小拼接焊缝的防腐处理面积，从而保护当地的生态环境，可以通过人工涂刷的形式来进行防腐工作，要根据设计的防腐材料厚度来设计手工涂刷次数，在第一道油漆没有完全凝固之前，不能进行第二次油漆的涂刷（见图1、图2）。

4 旋转钢闸门在水资源控制过程中的具体应用

与单闸门进行比较，旋转钢闸门因为其门体的高度较小，从而在设计的过程中就可以利用闸室的排架柱高度对桥头堡的高度进行降低，从土建工程的角度来降低施工的成本和施工的难度。除此之外，旋转钢闸门也存在一定的劣势，其与单扇平面门相比，虽然在最高通航水位以下时与单闸门并没有太多的差异，但如果一旦需要启动上闸门进行挡水，那么就需要上闸门要置于底止水橡皮的闭合处，这个过程需要做到足够的控制精度，既不可以过放，也不可以欠放，否则旋转钢闸门就无法起到挡水的作用。除此之外，旋转钢闸门在进行泄洪的过程中，要防止水从上下门间同时流过时对下门造成损坏，那么就需要上下2个闸门在泄洪的过程中同时开启。这个开启的时刻要做到充分的把控，否则就很可能造成下闸门的损坏。因此，考虑到两门的操作控制难度比其他的结构门体大很多，每一个闸孔中都需要1台启闭机，也就是共需要2台启闭机，这就导致这种形式的闸门的电机数量要比其他形式的门体结构要多1倍，不仅会占用更多的启闭机面积和空间，也缩小了机房内工作人员的活动面积。除此之外，因为控制机数量的成倍增长，那么对于安置控制机的梁体也要配套增加，那么相关桥体的结构型式也会变得复杂很多。相关的工程选择了旋转钢闸门来对其进行设计。虽然其挡水高程和最高通航水位都是类似的，但是由于闸门所处的位置与闸口的大小存在一定的区别，这就要求对最高通航水位进行控制，从而满足挡水的要求。在雨季洪水到来需要挡水时，实际的高程要尽量高于设计高程至少2m的高度，从而最大限度地做到冗余设计。根据计算结果，虽然都采用了旋转钢闸门进行组合洪水阻挡，但是不同的闸门门顶高程比设计水位高出的高度是不同的。高度差能够达到2m多的差距，这并不是因为高度差较小的闸门的门型设计不妥，而是因为相关闸孔的净宽有所区别。

例如，部分闸门设计为12孔的单扇门，同时配以2组的检修门进行检修，但是此闸门的船闸净宽为12m，检修门的净宽与船闸的净宽较为类似，并不匹配。如果船闸改用其他的形式，那么每扇门需要7m的高度才能达到挡洪的设计需求。除此之外，更需要配一扇宽度超过12m的检修门，其与平面单扉门相比经济性不佳。考虑到部分的河闸位于湖航道的入口处，因此当地的航运业比较发达，在入湖支流中也存在着大量不同规模的客货运码头，存在着较多的往来船只，这就对旋转钢闸门的过闸能力提出来较高的要求。与其他的闸门形式进行比较，通过闸门过船的优点主要就是船舶在过闸的过程中，只有下扉门能够参与到通航作业过程中，而上扉门并不参与到其中。这就体现了与其他形式的门体结构相比，旋转钢闸门能够大大减轻门体的设计重量，也可以将门体的启闭设置得比较轻巧和方便，能够最大化地缩短闸门开闭时间，从而减少过闸船只的等候时间，使得船闸的运输效率最大化[4-7]。

5 结语

总而言之，旋转钢闸门是近年来我国进行水体工程建筑过程中较为常用的一种闸体结构与实施形式，其具备较好的工程优势。然而，考虑到相关的钢闸门在进行安装和建造的过程中，很容易因地基的土质和堤防施工工艺等多种因素而引起堤坡沉降、坝体开裂等问题，这就要求相应的处理措施需要有一定的区别，要重视对现场的勘查，对结构的缺陷进行具体分析，从而采取正确、有效的方式进行经济、合理的处理。

参考文献

[1] 杨毅.超大直径立轴式旋转钢闸门安装技術研究与应用[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2016，16（1）：13-16，26.

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[3] 黄亚栋，毛成永.一种新型贝雷架钢闸门的设计及应用[J].中国港湾建设，2021，41（9）：39-41，49.

[4] 袁尧，李忠斌，许旭东，等.基于流固耦合的立轴旋转钢闸门的应力应变分析[J].江苏水利，2021（7）：5-9.

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