安琳琳　李影

摘要：近年來(lái)，旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)已逐漸成為水資源控制過(guò)程中一種環(huán)境友好式的閘門(mén)形式，受到了社會(huì)各界的重視。目前，我國(guó)的旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)閘站樞紐工程大都屬于一級(jí)建筑，能夠承受50 年一遇的洪峰流量，并且能夠做到全部的自排，考慮到我國(guó)目前水資源控制與環(huán)境壓力的突出問(wèn)題，需要對(duì)旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)展開(kāi)分析研究，從而提高水資源控制效率，促進(jìn)我國(guó)水資源利用的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)水資源控制應(yīng)用分析可持續(xù)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TU72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guó)的旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)閘站樞紐工程大都屬于一級(jí)建筑，能夠承受50年一遇的洪峰流量，并且能夠做到全部的自排。對(duì)于100年一遇的水位擋水防洪要求，需要對(duì)控制閘閘孔凈寬和底檻高程進(jìn)行通盤(pán)考慮。旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)在水資源控制中具備較好的應(yīng)用效果，大多數(shù)此類(lèi)泵站建筑都在地下。在工程布置的過(guò)程中，大部分的建筑布局能夠與周邊的生態(tài)濕地和諧共生，從而構(gòu)成旅游、休閑、觀光一體化的項(xiàng)目，具備較好的生態(tài)優(yōu)勢(shì)與成本優(yōu)勢(shì)，逐漸受到了行業(yè)人員的青睞。本文首先闡述了旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)的基本概念，并基于此進(jìn)行了立軸式旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，對(duì)相關(guān)的施工與拼接形式進(jìn)行同步的分析，從而確保最佳的工程質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，本文分析了旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)在水資源控制過(guò)程中的具體作用。

1 旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)的基本概念

一般情況下，攔水閘門(mén)采用豎向開(kāi)閉的模式，需要將啟動(dòng)設(shè)備安裝在上部建筑中。但是普通水?dāng)r閘門(mén)的安裝會(huì)與城市景區(qū)環(huán)境產(chǎn)生沖突，且難以協(xié)調(diào)。對(duì)此需要改變攔水閘門(mén)的開(kāi)放形式，采用水平旋轉(zhuǎn)開(kāi)閉的模式，并且將啟動(dòng)裝置安排在旋轉(zhuǎn)門(mén)的兩邊，出于美觀考慮，還可以將其設(shè)置在地面高程以下。截至目前，這種安裝模式和啟動(dòng)裝置的排放位置是最為廣泛的，但同樣地，其施工難度也是前所未有的。根據(jù)攔水閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸、施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境等因素和條件，需要將大直徑立軸式旋轉(zhuǎn)整體鋼閘門(mén)合理、科學(xué)地分成不同構(gòu)件，并且在工廠加工過(guò)程中，提高構(gòu)件的防腐能力，最后將全部構(gòu)件運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)，完成攔水閘門(mén)的建設(shè)。

旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)的施工大致分為以下兩個(gè)階段：前期是在工廠內(nèi)部的分工制作階段;后期則是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的分段拼接與安裝就位階段。前期制作的優(yōu)點(diǎn)主要分為以下幾點(diǎn)：一是化整為零，極大地提高了構(gòu)件生產(chǎn)和制造的速度;二是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)，有效提高構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量和精度;三是能夠充分借助機(jī)械化生產(chǎn)，節(jié)省大量的人力和財(cái)力，為項(xiàng)目節(jié)省成本;四是分段生產(chǎn)構(gòu)件便于分段安裝與運(yùn)輸，既可以節(jié)省測(cè)量放樣的累積誤差，又可以將中心柱作為整個(gè)旋轉(zhuǎn)閘門(mén)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。后期的安裝施工工作可以從以下幾個(gè)方面著手：首先，需要相關(guān)工作人員進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，確定中心柱埋件的安裝位置，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審核之后，按照要求進(jìn)行安裝，并且將中心柱圓心作為旋轉(zhuǎn)閘門(mén)拼裝的基準(zhǔn)中心，以便實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制;其次，需要對(duì)旋轉(zhuǎn)閘門(mén)按照門(mén)體進(jìn)行劃分，將工廠制造的構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)完成拼裝，檢測(cè)安裝質(zhì)量的同時(shí)確定安裝位置，確保旋轉(zhuǎn)閘門(mén)的安裝符合設(shè)計(jì)要求。制作分段的時(shí)候不僅需要考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)輸條件，而且還需要將閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)考慮在內(nèi)，據(jù)此制作立軸式旋轉(zhuǎn)閘門(mén)的工藝流程是埋件安裝、門(mén)體的拼接、止水安裝、啟閉機(jī)安裝、止水效果檢測(cè)和聯(lián)合調(diào)試等[1-2]。

2 旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)的預(yù)埋控制原則

將立軸式閘門(mén)埋件安裝好的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：首先是完成中間柱埋件安裝;其次是完成軌道埋件和止水埋件的安裝。工作人員還應(yīng)當(dāng)遵循具體的安裝流程和順序，不得擅自更改安裝順序，否則會(huì)影響安裝精度，進(jìn)而影響整個(gè)閘門(mén)體系的安裝質(zhì)量。在綁扎閘室第二層板筋前，需要使用全站儀放出的定位中心線作為主要的安裝基準(zhǔn)線。并借助3塊鋼模板從閘門(mén)的上、中、下3個(gè)部位進(jìn)行固定，確保旋轉(zhuǎn)閘門(mén)使用的過(guò)程中不會(huì)發(fā)生歪斜。將中間柱依據(jù)安裝原則進(jìn)行初步就位，根據(jù)整個(gè)設(shè)計(jì)高程將螺絲框架整體墊實(shí)。在完成閘室底板第二層的鋼筋綁扎之后，需要重點(diǎn)關(guān)注地腳螺栓中心偏差與高程，在相關(guān)的參數(shù)滿足工程要求之后，把地腳螺栓框架和閘室的一、二層鋼筋網(wǎng)進(jìn)行充分的焊接加固，再在閘室底板上澆筑一層混凝土。要確保混凝土的強(qiáng)度需要接近設(shè)計(jì)強(qiáng)度的3/4，再用鑿毛對(duì)一、二期混凝土的結(jié)合面進(jìn)行沖洗，通過(guò)中部的柱埋件來(lái)布置起重機(jī)的吊裝位置，同時(shí)可以結(jié)合水準(zhǔn)儀或者線垂檢測(cè)的方式來(lái)確保預(yù)埋件的垂直度。在進(jìn)行初步安裝的過(guò)程中，可以通過(guò)千斤頂輔助的方式對(duì)螺帽進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于軌道預(yù)埋的安裝順序，可以把廠內(nèi)的軌道預(yù)埋件分段。在軌道埋件的安裝過(guò)程中，考慮到軌道埋件是環(huán)形的水平軌道，這就需要以間柱標(biāo)定的中心作為基準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的控制，從而確保埋件的徑向距離達(dá)到要求。在此之后，再將上游的埋件按照順時(shí)針的方向進(jìn)行安裝。在進(jìn)行具體的分段埋件布置的過(guò)程中，可以提前對(duì)調(diào)平螺栓進(jìn)行焊接，把它們按照水平度進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，從而滿足設(shè)計(jì)的要求。

例如，可以調(diào)平第3個(gè)分段軌道后，再對(duì)前兩段埋件的接口進(jìn)行焊接，并且以此類(lèi)推，完成大部分埋件的安裝。在最后一段埋件順利完成合攏之后，再通過(guò)相關(guān)的精密測(cè)量?jī)x器來(lái)對(duì)所有的埋件進(jìn)行精確的定位和調(diào)平。對(duì)于止水埋件的安裝順序圖，可以先把1號(hào)至4號(hào)的4段埋件進(jìn)行分段安裝，隨后將4個(gè)埋件與閘門(mén)側(cè)面的止水埋件進(jìn)行連接。除了要對(duì)軌道的埋件安裝方式進(jìn)行控制之外，還要額外注意其徑向距離，并且可以參照設(shè)計(jì)的角度對(duì)埋件進(jìn)行精確的定位，從而讓相關(guān)埋件的角度與控制線進(jìn)行吻合。對(duì)于其他位置的調(diào)整方法，可以參照軌道埋件的調(diào)整方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在最后的合攏過(guò)程中，可以根據(jù)全周長(zhǎng)的平整度精度進(jìn)行調(diào)整。

3 門(mén)體拼裝應(yīng)用分析

對(duì)于旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)的整體拼裝，可以按照既定的順序進(jìn)行順序拼裝。在閘門(mén)實(shí)體段拼裝的過(guò)程中一般離不開(kāi)吊車(chē)，可以利用履帶吊車(chē)進(jìn)行閘門(mén)體的裝吊工作。在吊車(chē)把構(gòu)件吊起之后，可以將閘門(mén)體的一端放在小車(chē)上，再將另一端放在墊塊頂部，從而通過(guò)起吊設(shè)備來(lái)把門(mén)體吊直。在分段的構(gòu)件吊裝成功之后，通過(guò)閘門(mén)體的兩邊進(jìn)行對(duì)位，可以將閘門(mén)體的兩邊與底檻門(mén)體的外廓線進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，再緩慢地將閘門(mén)體放下，利用水平儀等儀器來(lái)檢測(cè)門(mén)體外的廓線偏差，同時(shí)還需要重視對(duì)于滾輪中心線偏差的測(cè)量。如果測(cè)量出的偏差較大，那么可以利用千斤頂?shù)裙ぞ邔?duì)偏差進(jìn)行微調(diào)。在完成位置的調(diào)整后，由于不能立刻進(jìn)行固定，那么就可以利用鋼結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)門(mén)體進(jìn)行臨時(shí)的固定[3]。

例如，在完成一般的門(mén)體定位后，可以采用8根20m左右的30型鋼材進(jìn)行臨時(shí)支撐，要在內(nèi)弧的兩側(cè)布置2個(gè)端面，間距可以控制在3m左右。對(duì)于外弧側(cè)，也可以用2根鋼材進(jìn)行斜支撐，同樣布置2個(gè)端面，間距控制在4m左右，斜撐的距離控制在2m左右，高度可以控制在8m左右。要分段對(duì)每個(gè)閘門(mén)依次進(jìn)行拼裝，在浮箱段下部空置時(shí)，可以用兩端三角形的形式進(jìn)行拼裝支撐。要想進(jìn)行構(gòu)件的吊裝，需要先確保三角支架吊已經(jīng)到位，要根據(jù)閘門(mén)浮箱段的高度和尺寸進(jìn)行調(diào)整，從而確保其高程能夠滿足箱體的要求，最后利用履帶吊機(jī)對(duì)箱體構(gòu)件進(jìn)行吊裝作業(yè)和臨時(shí)的固定。而對(duì)于閘門(mén)分段的拼裝過(guò)程，需要在分段構(gòu)件的焊縫處按照出廠要求進(jìn)行坡口的加工，從而保證兩段構(gòu)件對(duì)接過(guò)程中，在使用千斤頂進(jìn)行調(diào)整的前提下，相關(guān)的間隙不得超過(guò)1mm。對(duì)于焊接的臨時(shí)鋼板，要保證調(diào)整的錯(cuò)位誤差不超過(guò)0.5mm，從而確保單面焊雙面成型的焊縫技術(shù)能夠達(dá)到良好的焊接效果。而對(duì)于外部施焊的防腐處理也要充分重視，因?yàn)樾D(zhuǎn)鋼閘門(mén)的工作濕度非常大，如果沒(méi)有做好相關(guān)的防腐處理，那么很有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。要盡可能地縮小拼接焊縫的防腐處理面積，從而保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，可以通過(guò)人工涂刷的形式來(lái)進(jìn)行防腐工作，要根據(jù)設(shè)計(jì)的防腐材料厚度來(lái)設(shè)計(jì)手工涂刷次數(shù)，在第一道油漆沒(méi)有完全凝固之前，不能進(jìn)行第二次油漆的涂刷（見(jiàn)圖1、圖2）。

4 旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)在水資源控制過(guò)程中的具體應(yīng)用

與單閘門(mén)進(jìn)行比較，旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)因?yàn)槠溟T(mén)體的高度較小，從而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中就可以利用閘室的排架柱高度對(duì)橋頭堡的高度進(jìn)行降低，從土建工程的角度來(lái)降低施工的成本和施工的難度。除此之外，旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)也存在一定的劣勢(shì)，其與單扇平面門(mén)相比，雖然在最高通航水位以下時(shí)與單閘門(mén)并沒(méi)有太多的差異，但如果一旦需要啟動(dòng)上閘門(mén)進(jìn)行擋水，那么就需要上閘門(mén)要置于底止水橡皮的閉合處，這個(gè)過(guò)程需要做到足夠的控制精度，既不可以過(guò)放，也不可以欠放，否則旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)就無(wú)法起到擋水的作用。除此之外，旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)在進(jìn)行泄洪的過(guò)程中，要防止水從上下門(mén)間同時(shí)流過(guò)時(shí)對(duì)下門(mén)造成損壞，那么就需要上下2個(gè)閘門(mén)在泄洪的過(guò)程中同時(shí)開(kāi)啟。這個(gè)開(kāi)啟的時(shí)刻要做到充分的把控，否則就很可能造成下閘門(mén)的損壞。因此，考慮到兩門(mén)的操作控制難度比其他的結(jié)構(gòu)門(mén)體大很多，每一個(gè)閘孔中都需要1臺(tái)啟閉機(jī)，也就是共需要2臺(tái)啟閉機(jī)，這就導(dǎo)致這種形式的閘門(mén)的電機(jī)數(shù)量要比其他形式的門(mén)體結(jié)構(gòu)要多1倍，不僅會(huì)占用更多的啟閉機(jī)面積和空間，也縮小了機(jī)房?jī)?nèi)工作人員的活動(dòng)面積。除此之外，因?yàn)榭刂茩C(jī)數(shù)量的成倍增長(zhǎng)，那么對(duì)于安置控制機(jī)的梁體也要配套增加，那么相關(guān)橋體的結(jié)構(gòu)型式也會(huì)變得復(fù)雜很多。相關(guān)的工程選擇了旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。雖然其擋水高程和最高通航水位都是類(lèi)似的，但是由于閘門(mén)所處的位置與閘口的大小存在一定的區(qū)別，這就要求對(duì)最高通航水位進(jìn)行控制，從而滿足擋水的要求。在雨季洪水到來(lái)需要擋水時(shí)，實(shí)際的高程要盡量高于設(shè)計(jì)高程至少2m的高度，從而最大限度地做到冗余設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，雖然都采用了旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)進(jìn)行組合洪水阻擋，但是不同的閘門(mén)門(mén)頂高程比設(shè)計(jì)水位高出的高度是不同的。高度差能夠達(dá)到2m多的差距，這并不是因?yàn)楦叨炔钶^小的閘門(mén)的門(mén)型設(shè)計(jì)不妥，而是因?yàn)橄嚓P(guān)閘孔的凈寬有所區(qū)別。

例如，部分閘門(mén)設(shè)計(jì)為12孔的單扇門(mén)，同時(shí)配以2組的檢修門(mén)進(jìn)行檢修，但是此閘門(mén)的船閘凈寬為12m，檢修門(mén)的凈寬與船閘的凈寬較為類(lèi)似，并不匹配。如果船閘改用其他的形式，那么每扇門(mén)需要7m的高度才能達(dá)到擋洪的設(shè)計(jì)需求。除此之外，更需要配一扇寬度超過(guò)12m的檢修門(mén)，其與平面單扉門(mén)相比經(jīng)濟(jì)性不佳?？紤]到部分的河閘位于湖航道的入口處，因此當(dāng)?shù)氐暮竭\(yùn)業(yè)比較發(fā)達(dá)，在入湖支流中也存在著大量不同規(guī)模的客貨運(yùn)碼頭，存在著較多的往來(lái)船只，這就對(duì)旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)的過(guò)閘能力提出來(lái)較高的要求。與其他的閘門(mén)形式進(jìn)行比較，通過(guò)閘門(mén)過(guò)船的優(yōu)點(diǎn)主要就是船舶在過(guò)閘的過(guò)程中，只有下扉門(mén)能夠參與到通航作業(yè)過(guò)程中，而上扉門(mén)并不參與到其中。這就體現(xiàn)了與其他形式的門(mén)體結(jié)構(gòu)相比，旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)能夠大大減輕門(mén)體的設(shè)計(jì)重量，也可以將門(mén)體的啟閉設(shè)置得比較輕巧和方便，能夠最大化地縮短閘門(mén)開(kāi)閉時(shí)間，從而減少過(guò)閘船只的等候時(shí)間，使得船閘的運(yùn)輸效率最大化[4-7]。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)是近年來(lái)我國(guó)進(jìn)行水體工程建筑過(guò)程中較為常用的一種閘體結(jié)構(gòu)與實(shí)施形式，其具備較好的工程優(yōu)勢(shì)。然而，考慮到相關(guān)的鋼閘門(mén)在進(jìn)行安裝和建造的過(guò)程中，很容易因地基的土質(zhì)和堤防施工工藝等多種因素而引起堤坡沉降、壩體開(kāi)裂等問(wèn)題，這就要求相應(yīng)的處理措施需要有一定的區(qū)別，要重視對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的勘查，對(duì)結(jié)構(gòu)的缺陷進(jìn)行具體分析，從而采取正確、有效的方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、合理的處理。

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