高 術(shù)，鄭經(jīng)一，李小鵬，艾 暉

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443000）

1 浮式檢修門現(xiàn)狀分析

三峽船閘浮式檢修門（以下簡稱浮門）是三峽船閘極其重要的檢修擋水設(shè)備之一，兩線船閘共用一道浮門，主要為閘室廊道、六閘首人字門等檢修項目提供無水檢修環(huán)境。三峽船閘浮門主要由門體、進排水系統(tǒng)、止水裝置及支承系統(tǒng)組成[1]。浮門基本原理是利用上下游水位差產(chǎn)生的壓力，使浮門止水面與門槽貼合，實現(xiàn)密封擋水[2]。浮門基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，船閘未檢修時，浮門在門庫停泊區(qū)空載停靠系纜并隨水位上下浮動，浮門門庫停泊區(qū)位于三峽船閘六閘首中隔墩末端。船閘檢修時，通過拖輪將浮門牽引至擋水作業(yè)區(qū)門槽處下沉就位擋水，門擋水作業(yè)區(qū)為每線船閘在六閘首人字門下游處布置的一道檢修門槽[3]。

非停航檢修期間時，為了方便作業(yè)人員日常巡檢、例檢和設(shè)備維保養(yǎng)護等工作，在兩線船閘六閘首中隔墩末端平臺下游側(cè)閘墻上設(shè)有固定式垂直爬梯，為作業(yè)人員攀爬登門提供上下交通通道，安全性、可靠性低，耗工耗時且效率低下。

停航檢修期間時，為了方便作業(yè)人員在起沉浮門期間上下交通以及進行固門等工作，在兩線船閘六閘首下游側(cè)的浮門門槽的閘墻上設(shè)置有固定式垂直爬梯，但是為了不影響浮門進入門槽，該交通通道只設(shè)置了在浮門上浮至最高處時能使用的一段爬梯，還需要配合可移動式直爬梯，作業(yè)人員才能順利進行上下交通。采用固定式垂直爬梯與可移動式直爬梯相配合的方式，連接可靠性極低，且難以實現(xiàn)兩端有效固定。

基于以上分析，無論浮門處于門庫停泊區(qū)還是擋水作業(yè)區(qū)，其上下交通裝置的安全性與便捷性均存在較大不足，對其上下交通裝置的設(shè)計改造是必要的。浮門工作環(huán)境復(fù)雜且其位置隨水位變化而變動，本文擬通過對浮門門庫停泊區(qū)及擋水作業(yè)區(qū)水位、空間位置環(huán)境條件分析，總結(jié)提煉浮式檢修門各狀態(tài)下上下交通裝置需滿足的技術(shù)參數(shù)，為后期三峽船閘浮式檢修門上下交通裝置設(shè)計改造的實施提供技術(shù)支撐。

2 浮門門庫停泊區(qū)邊界條件分析

2.1 浮門門庫停泊區(qū)水位環(huán)境條件

由于浮門門庫停泊區(qū)與船閘下游引航道相通，水位情況與下游引航道相同。2018年至2020年三峽船閘下游引航道水位情況如圖2所示。

由圖2分析可知，近3年來下游引航道實際水位最低值為63.45 m，最高值為71.68 m。

浮門空載時吃水4.5 m。故浮門在門庫停泊區(qū)空載時，浮門甲板高程為：

式中：H1為下游引航道水位，H2為浮門高度，H3為浮門空載吃水水深。

經(jīng)計算，浮門甲板高程在實際工況中的最低值H低和最高值H高分別為：H低=72.65 m，H高=80.88 m。

按照三峽船閘過閘管理規(guī)定的運行水位規(guī)定，船閘下游最高通航水位為73.8 m，最低通航水位為62 m，則浮門甲板高程的理論設(shè)計最低值H'低和最高值H'高分別為：H'低=71.2 m，H'高=83 m。

2.2 浮門門庫停泊區(qū)空間位置環(huán)境條件

六閘首下游中隔墩末端平臺高程為77.7 m。門庫停泊區(qū)以及浮門的空間位置如圖3所示，末端平臺外沿門庫停泊區(qū)的俯視圖呈上底長40 m，下底長44 m的等腰梯形狀，浮門甲板與平臺外沿的水平距離為3 m。

浮門在門庫停泊區(qū)時，浮門甲板高程會隨水位波動而變動，則甲板與末端平臺的高程差也會變動，以末端平臺的高程為基準(zhǔn)值，則高程差X為：

X=H-H末端

式中：H為門庫停泊區(qū)浮門甲板高程；X的實際變動范圍為-5.05~3.18 m；X的理論變動范圍為-6.5~5.3 m。

理論變動范圍區(qū)間包含實際變動范圍區(qū)間，為滿足極端情況的需求，應(yīng)取理論變動范圍為設(shè)計參數(shù)。

3 浮門擋水作業(yè)區(qū)邊界條件分析

3.1 浮門擋水作業(yè)區(qū)水位環(huán)境條件

三峽船閘下游最高檢修水位設(shè)計值為68 m，則浮門在擋水作業(yè)區(qū)空載未下沉?xí)r,浮門處于擋水作業(yè)區(qū)的最高位置，此時浮門甲板高程有最大值：

式中：h1為船閘下游檢修水位；H2為浮門高度；h3為浮門空載吃水水深。經(jīng)計算hmax=77.2 m。

檢修門槽底坎高程為56.3 m，浮門在檢修門槽下沉至門槽底坎后，浮門處于擋水作業(yè)區(qū)的最低位置，此時浮門甲板高程有最小值：

式中：h底坎為船閘下游檢修門槽底坎高程。通過計算可得：經(jīng)計算hmin=70 m。

3.2 浮門擋水作業(yè)區(qū)空間位置環(huán)境條件

當(dāng)浮門位于擋水作業(yè)區(qū)時，檢修人員僅在浮門空載時和浮門充水下沉至門槽底坎后上下浮門，浮門沖排水的過程中，人員不會上下，則浮門甲板和六閘首下游中隔墩末端平臺的高程差為固定值，與水位波動無關(guān)。擋水作業(yè)區(qū)以及浮門的空間位置如圖4所示。

以末端平臺的高程為基準(zhǔn)值，浮門甲板與末端平臺的高程差Y為：

式中：h為浮門甲板高程。

浮門進入檢修門槽但未下沉?xí)r，高程差為Y1=-0.5 m。

浮門下沉至門槽底坎后，高程差為：Y2=-7.7 m。

末端平臺與浮門最大水平距離為：Lmax=B-W=2 m。

式中：B為檢修門槽寬度；W為浮門寬度。

4 結(jié)語

通過對浮門不同狀態(tài)下水位及空間位置環(huán)境條件分析，為滿足作業(yè)人員日常巡檢及檢修工作需求，浮門上下交通裝置在門庫停泊區(qū)需滿足水平距離3 m，垂直距離-6.5~5.3 m；在擋水作業(yè)區(qū)需滿足水平距離2 m，垂直距離-0.5 m和-7.7 m的要求。