張應(yīng)超

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南鄭州450001）

用于水電工程隧洞防汛封堵的大型側(cè)開(kāi)閘門(mén)

張應(yīng)超

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司安裝分局，河南鄭州450001）

介紹了一種用于水電工程隧洞臨時(shí)封堵的側(cè)開(kāi)閘門(mén)，其特點(diǎn)在于保證汛期防洪封堵的同時(shí)，又能兼顧隧洞內(nèi)的正常施工。克服了常規(guī)技術(shù)采用的平板閘門(mén)封堵存在的缺點(diǎn)和限制條件，對(duì)水電站隨洞封堵的設(shè)備提出一種新的嘗試和探索。

防汛封堵；側(cè)開(kāi)閘門(mén)；環(huán)形軌道支撐；側(cè)向啟閉

1 前言

水電工程建設(shè)周期比較長(zhǎng)，通常需要跨越一兩個(gè)汛期。施工期間，基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)流洞、泄洪洞等建造還沒(méi)有完成，不具備行洪泄水能力，尤其是在引水式水電站施工過(guò)程中。隨著近年氣候反常，突發(fā)性強(qiáng)降雨時(shí)有發(fā)生,往往超過(guò)施工期間的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為保證防洪度汛的安全，需要在隧洞進(jìn)口進(jìn)行臨時(shí)封堵；同時(shí)兼顧“未遇洪峰時(shí)段”在洞內(nèi)進(jìn)行的正常施工，方便車(chē)輛運(yùn)輸以及人員出入等。

針對(duì)此類(lèi)狀況,我們嘗試性地采用了一種側(cè)向啟閉的大型鋼閘門(mén)，進(jìn)行臨時(shí)封堵。實(shí)踐證明，這種閘門(mén)具有占用空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟閉便捷、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。

2 主要用途

該項(xiàng)技術(shù)主要運(yùn)用于水電站工程施工過(guò)程中的臨時(shí)封堵，一般布置在水電站泄洪洞、放空洞、施工支洞的洞口，適用于各類(lèi)隧洞的跨汛期施工。

3 技術(shù)原理

3.1 設(shè)計(jì)理念

采用平板閘門(mén)的門(mén)葉結(jié)構(gòu)，在側(cè)面邊梁頂部和底部設(shè)置鉸軸裝置實(shí)現(xiàn)門(mén)葉的旋轉(zhuǎn)啟閉；在門(mén)葉底部安裝滾輪，將重力直接傳遞到地面軌道上；將平板閘門(mén)門(mén)槽改制成口字形門(mén)框形狀，中間方孔實(shí)現(xiàn)過(guò)流，關(guān)閉時(shí)與門(mén)葉面板上四周安裝的P型水封壓縮止水；在地面布置環(huán)形軌道，用于閘門(mén)開(kāi)啟關(guān)閉行程中，門(mén)葉滾輪的行走支撐。

因?yàn)榕R時(shí)封堵閘門(mén)，不需要經(jīng)常關(guān)閉，在側(cè)開(kāi)閘門(mén)滾輪上方設(shè)置拉環(huán)，在側(cè)壁和擋墻上設(shè)置鉚鉤，通過(guò)起重倒鏈等簡(jiǎn)單機(jī)械人工操作啟閉。

3.2 結(jié)構(gòu)組成

側(cè)開(kāi)閘門(mén)主要由門(mén)葉結(jié)構(gòu)、鉸軸裝置、水封裝置、門(mén)座、環(huán)形軌道等五部分組成（詳見(jiàn)圖1）。

圖1 涔天河水庫(kù)1號(hào)泄洪洞防汛封堵4x4.8-10 m側(cè)開(kāi)閘門(mén)

門(mén)葉結(jié)構(gòu)和平板閘門(mén)類(lèi)似，采用整體鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，主要由面板、主梁、隔梁、側(cè)耳等零部件構(gòu)成，配合部位進(jìn)行必要的機(jī)械加工。門(mén)葉右側(cè)上下位置布置兩個(gè)側(cè)耳，每個(gè)側(cè)耳由兩塊側(cè)耳板及筋板組成，板上加工鉸軸安裝的同心孔。門(mén)葉側(cè)耳與門(mén)座鉸座板通過(guò)鉸軸連接，可以實(shí)現(xiàn)門(mén)葉向側(cè)面的開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)。門(mén)葉下部設(shè)置有兩個(gè)滾輪，用于支撐門(mén)葉結(jié)構(gòu)的重量，將重力傳遞到與鉸軸中心線(xiàn)垂直布置的底面水平環(huán)形軌道上。

門(mén)座為中空方框形鋼結(jié)構(gòu)：由鋼板、槽鋼、工字鋼等焊接而成，結(jié)合部位進(jìn)行必要的機(jī)械加工。鉸座板與門(mén)葉側(cè)耳配合安裝鉸軸，四周分布的承壓板用于承載門(mén)葉水壓力、保證門(mén)葉水封與門(mén)座止水面的有效壓縮和密閉，從而達(dá)到封水目的。

環(huán)形軌道俯視圖呈兩個(gè)90～180°的同心半圓環(huán)，角度大小根據(jù)門(mén)葉需要敞開(kāi)的位置決定。環(huán)形軌道采用彎曲成圓弧的工字鋼與環(huán)形鋼板焊接成型，兩側(cè)等間距布置筋板增加剛性，滾輪行走的軌道面進(jìn)行機(jī)械加工保證平面度。

3.3 制造公差控制

門(mén)葉結(jié)構(gòu)制造，以門(mén)葉面板為粗始平面基準(zhǔn)進(jìn)行控制，水封座板與承壓塊頂面組成的平面平行，且符合尺寸公差要求，保證水封安裝后的有效壓縮量；以加工后的水封座板為精基準(zhǔn)平面，找正門(mén)葉側(cè)耳鉸軸安裝孔位置加工孔，并保證平面度及距離公差要求；且保證兩組孔的同軸度符合規(guī)定。

門(mén)座結(jié)構(gòu)制造，以門(mén)葉面板相對(duì)的門(mén)座面作為粗始平面基準(zhǔn)進(jìn)行控制，止水座板頂面進(jìn)行機(jī)械加工保證一個(gè)平面，且保證止水座板厚度要求；以加工后的止水座板作為精基準(zhǔn)平面，找正門(mén)座鉸座板鉸軸安裝孔中心加工孔，并保證平面度及距離公差要求；且同時(shí)滿(mǎn)足兩組孔的同軸度符合要求。

環(huán)形軌道采用彎曲成圓弧的工字鋼與環(huán)形鋼板焊接后，進(jìn)行扭曲變形調(diào)整，使鋼板表面滿(mǎn)足加工要求再進(jìn)行機(jī)械加工，保證滾輪行走踏面在一個(gè)平面內(nèi)。

門(mén)葉結(jié)構(gòu)與門(mén)座加工完成后，需要進(jìn)行廠內(nèi)整體預(yù)組裝。安裝偏心鉸軸進(jìn)行調(diào)整，重點(diǎn)控制門(mén)葉面板上的承壓塊與門(mén)座面板上的承壓板（與止水座板為同一平面）完全接觸，找正位置后，配鉆止軸板螺栓孔安裝螺釘，對(duì)偏心鉸軸位置進(jìn)行固定。檢查各項(xiàng)尺寸公差合格，再發(fā)運(yùn)工地安裝。

3.4 安裝方式

側(cè)開(kāi)封堵閘門(mén)布置在泄洪洞進(jìn)水口或者洞內(nèi)，垂直平面安裝，門(mén)座鉸座板鉸軸安裝孔軸線(xiàn)調(diào)整到垂線(xiàn)位置，門(mén)座安裝在混凝土擋水墻上預(yù)留的凹槽內(nèi)；環(huán)形軌道安裝在洞底的水平面，保證軌道踏面到門(mén)座鉸座板水平中線(xiàn)的尺寸公差，且調(diào)整環(huán)軌中心與門(mén)座鉸座板鉸軸安裝孔軸線(xiàn)在水平面的投影點(diǎn)重合。調(diào)整合格后固定位置，門(mén)座、環(huán)形軌道與預(yù)埋插筋焊接成一體，澆筑二期混凝土和混凝土擋水墻、洞底基礎(chǔ)混凝土形成一體。吊裝門(mén)葉結(jié)構(gòu)安裝在門(mén)座之上，安裝鉸軸、啟閉試驗(yàn)、檢查調(diào)整水封透光性。3.5運(yùn)行方式

驗(yàn)收合格后，將側(cè)開(kāi)閘門(mén)完全打開(kāi)，在壁墻位置支撐固定，即可進(jìn)行洞內(nèi)的正常作業(yè)施工，接到洪水來(lái)臨通知時(shí)將側(cè)開(kāi)閘門(mén)提前關(guān)閉，從后面用拉緊螺栓將閘門(mén)與門(mén)座固定，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水的封堵。

4 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

側(cè)開(kāi)閘門(mén)利用與平板閘門(mén)類(lèi)似的門(mén)葉結(jié)構(gòu)，之所以能實(shí)現(xiàn)側(cè)面開(kāi)啟，在于如下創(chuàng)新：

4.1 門(mén)葉底部采用兩個(gè)滾輪支撐

將門(mén)葉重量傳遞到底面軌道上，改變的門(mén)葉側(cè)耳的受力方式，變?nèi)俗珠l門(mén)頂樞、底樞裝置承受門(mén)葉重力和側(cè)向扭矩為輔助支撐；兩個(gè)滾輪與鉸軸組成三點(diǎn)支撐，滾輪承受90%以上的門(mén)葉重力，鉸軸裝置只承受少部分重力與滾輪阻力，及啟閉過(guò)程的推力與滾輪阻力產(chǎn)生的不平衡力矩。

4.2 鉸軸采用偏心軸調(diào)整水封壓縮量

門(mén)葉側(cè)耳安裝在偏心軸段，在廠內(nèi)預(yù)組裝時(shí)，將門(mén)座與門(mén)葉結(jié)構(gòu)平置到關(guān)閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整偏心鉸軸讓門(mén)葉面板上的承壓塊與門(mén)座承壓面完全接觸，保證水封橡皮的有效壓縮量，消除制造誤差提高封水性能；在最佳位置點(diǎn)焊偏心軸軸端止軸板，在門(mén)座鉸座板上配鉆制造螺栓孔。

4.3 在底面上設(shè)置同心圓雙環(huán)形軌道

減少了門(mén)葉啟閉旋轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的運(yùn)動(dòng)阻力，使閘門(mén)能夠輕松關(guān)閉。

5 與其它閘門(mén)主要技術(shù)指標(biāo)比對(duì)

目前還沒(méi)有同類(lèi)閘門(mén)，從運(yùn)行方式來(lái)看，類(lèi)似于人字閘門(mén)，從結(jié)構(gòu)形式來(lái)看，類(lèi)似于平面閘門(mén)，因此和這兩種閘門(mén)進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)下頁(yè)表1）。

6 實(shí)際應(yīng)用效果

涔天河水庫(kù)擴(kuò)機(jī)工程，根據(jù)2016年工程防洪渡汛節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，需要對(duì)1號(hào)泄洪洞臨時(shí)封堵。由于1號(hào)泄洪洞及引水發(fā)電洞洞內(nèi)正在施工作業(yè)，如果在洞口處修筑圍堰或者安裝平板閘門(mén)作為封堵閘門(mén)使用，不僅會(huì)增加施工成本，還會(huì)給汛期施工帶來(lái)不便。平板閘門(mén)開(kāi)啟后需要長(zhǎng)期懸掛在上方，下面通過(guò)車(chē)輛和人員，存在一定安全隱患。通過(guò)方案比對(duì)和經(jīng)濟(jì)性分析，最終確定在距泄洪洞口46 m的洞內(nèi)，修筑一道（寬度10 m×高度10.5 m×厚度4 m）混凝土擋水墻從內(nèi)部橫斷泄洪洞，在擋水墻中下部設(shè)置一扇側(cè)開(kāi)式封堵閘門(mén)，施工期間閘門(mén)側(cè)向敞開(kāi)，洪水來(lái)臨時(shí)提前關(guān)閉的度汛方案。

表1 閥門(mén)主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

大型側(cè)開(kāi)閘門(mén)用于水電工程隧洞臨時(shí)封堵，系首次使用，由本單位獨(dú)立設(shè)計(jì)，并制作安裝完成（詳見(jiàn)圖2：1號(hào)泄洪洞側(cè)開(kāi)封堵閘門(mén)安裝照片）。經(jīng)過(guò)安裝后啟閉試驗(yàn)與水封密封性透光檢查，各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)制作規(guī)范要求。順利地完成2016年防洪渡汛任務(wù)。

圖2 1號(hào)泄洪洞側(cè)開(kāi)封堵閘門(mén)安裝照片

水電站隧洞均需要跨汛期施工，這時(shí)就可以布置這種臨時(shí)封堵閘門(mén)，在超標(biāo)洪水到來(lái)時(shí)進(jìn)行臨時(shí)封堵，確保隧洞內(nèi)正常施工，同時(shí)也減少了行洪之后隧洞內(nèi)的清淤。與常規(guī)技術(shù)使用的封堵閘門(mén)相比，其具有良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，適合作為一種輔助閘門(mén)類(lèi)型推廣應(yīng)用。

TV663

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1672-5387（2017）06-0035-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.013

2017-04-20

張應(yīng)超（1970-），男，工程師，從事水電站機(jī)電安裝工作。