季 銳，孫 娜

（1.廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學院，南寧 530023；2.中國能源建設(shè)集團廣西電力設(shè)計研究院有限公司，南寧 530023）

1 樞紐船閘工程概況

長洲水利樞紐橫跨兩島三江，外江主河道布置廠房及泄水閘壩，船閘布置于外江右岸臺地上。外江臺地從左到右依次布置1 號船閘（2000 t 級）、兩孔沖砂閘、2 號船閘（1000 t 級），外2 號重力壩、外1號重力壩及連接右岸對外公路的接頭土石壩。

長洲水利樞紐1 號、2 號船閘為平行布置的雙線單級船閘，船閘沖沙閘金屬結(jié)構(gòu)工程共有閘門35扇、閘門埋件36套、攔污柵20扇、攔污柵埋件20套、門式啟閉機3 臺、液壓啟閉機16 臺，固定卷揚式啟閉機6臺，金屬結(jié)構(gòu)總工程量約6200 t。

長洲樞紐通航建筑物包括雙線單級船閘和兩孔船閘沖沙閘，建筑物布置在外江右岸臺地上，為雙線單級船閘。1號船閘的通航規(guī)模為2000 t，閘室有效尺寸200 m×34 m×5 m（長×寬×水深）；2號船閘的通航規(guī)模為1000 t，閘室有效尺寸190 m×23 m×4 m（長×寬×水深）。兩條船閘的通航凈空均為10 m。船閘上游最高通航水位為23.9 m，相應(yīng)的下游最高通航水位為23.8 m；上游最低通航水位為18.6 m，考慮河床下切影響后下游最低通航水位為4.55 m；上游正常蓄水位為20.6 m。閘室或輸水廊道檢修時，上游最高水位為20.6 m，下游最高水位為9.6 m。

每線船閘自上游至下游設(shè)有上閘首檢修閘門、上閘首人字閘門、下閘首人字閘門、下閘首檢修閘門。每線船閘左、右各布置一條輸水廊道，其布置型式及閘門參數(shù)均相同。輸水系統(tǒng)布置有進水口攔污柵、輸水廊道上閘首工作閘門及其上、下游側(cè)的檢修閘門、輸水廊道下閘首工作閘門及其上、下游側(cè)的檢修閘門。

2 船閘上閘首檢修閘門及其埋件和啟閉機

在1號船閘上閘首人字閘門的上游側(cè)設(shè)1扇檢修閘門。門型為露頂式平面滑動鋼閘門，閘門孔口尺寸為34 m×23.8 m，設(shè)計水頭12.6 m，底檻高程8.0 m，門槽頂部高程為37.9 m。閘門封水寬度34.12 m，支承跨度34.7 m。門葉分7 節(jié)制造，分3 個起吊單元，上起吊單元3 節(jié)，中起吊單元2 節(jié)，下起吊單元2節(jié)，各起吊單元之間采用銷軸連接。

閘門的作用是用于1 號船閘檢修和擋洪。當1號船閘閘室及上閘首工作閘門檢修時（上游水位不超過20.6 m），放下下起吊單元（第Ⅰ、Ⅱ節(jié)門葉）和中起吊單元（第Ⅲ、Ⅳ節(jié)門葉）擋水；啟門時，應(yīng)先提起中起吊單元的第Ⅳ節(jié)門葉90 mm，利用節(jié)間充水平壓，待閘門前后水位差小于1.0 m 后方可分別提起中、下起吊單元。當水庫水位超過最高通航水位23.9 m時，為防止閘室過水，應(yīng)關(guān)閉整扇閘門。關(guān)閉閘門時，應(yīng)按下、中、上起吊單元的次序依次放下；當水庫洪水位回落至低于最高通航水位23.9 m 時方可啟門，啟門時，閘門前后水位差小于1.0 m。

船閘或上閘首工作閘門檢修時，閘門最高擋水位20.6 m，閘門擋水水頭12.6 m。閘門結(jié)構(gòu)材料采用Q345，每節(jié)門葉布置兩根工字形截面主梁，邊梁為焊接工字梁。面板和止水均布置于下游側(cè)，側(cè)止水采用P60－A橡皮，底止水和節(jié)間止水采用I130-20 橡皮。主支承采用銅合金鑲嵌自潤滑滑塊。閘門門葉采用噴鋅加涂漆封閉的方法防腐。

門槽型式采用I 型，門槽寬度1850 mm，深度為800 mm，門槽內(nèi)設(shè)主軌、反軌、側(cè)軌和底檻，主軌、反軌及側(cè)軌均延伸至高程37.9 m 平臺。主軌材料采用Q345。門槽埋件外露表面采用涂漆防腐。

1號船閘上閘首檢修閘門及其埋件的計算成果見表1。

表1 1號船閘上閘首檢修閘門及其埋件計算成果表

平時，閘門存放于1 號船閘上閘首檢修閘門檢修室。閘門操作條件為靜水啟閉。啟門前先關(guān)閉其后的人字門，利用節(jié)間充水平壓，待閘門前后水位差小于1.0 m時啟門。

檢修閘門由船閘/沖沙閘壩頂2×1600 kN 單向門機操作，門機通過自動掛脫梁與閘門連接。單向門機位于高程37.9 m的壩頂，軌頂高程38.25 m。其主起升機構(gòu)用于1 號船閘上閘首檢修閘門、2 號船閘上閘首檢修閘門、船閘沖沙閘事故閘門等的啟閉和吊運。

門機主要由2×1600 kN 主起升機構(gòu)、8 t 電動葫蘆、大車行走機構(gòu)、門架、梯子、平臺、欄桿、司機室、測風裝置、大車軌道裝置、機房和電氣設(shè)備等組成。機房頂設(shè)有避雷器和風向風速儀。為了保證安全，門機設(shè)置錨定裝置，當門機長時間閑置，或有大風警報時，必須進行錨定，大車錨定裝置為錨鏈式。

門機設(shè)有下列安全保護裝置：

（1）在起升機構(gòu)平衡滑輪處設(shè)有荷重傳感器，用于起升載荷的信號輸出。當提升載荷達到額定起重量的90%時自動報警，達到110%時發(fā)出禁止性報警信號，并只能使載荷作下降動作。

（2）在起升機構(gòu)卷筒軸上裝有1 套集機械式上、下極限位置限制器和旋轉(zhuǎn)式光電編碼器為一體的高度限制傳感器。高度限制傳感器及顯示儀用于上、下極限位置控制和顯示吊具的位置。

（3）大車行程限位開關(guān)、大車緩沖器、警示燈等。

2×1600 kN單向門機主要技術(shù)參數(shù)見表2和表3。

表2 船閘上閘首主起升機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)

表3 船閘上閘首副起升機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)

為確保安全，門機起升機構(gòu)與行走機構(gòu)中的任何兩個機構(gòu)均不能夠同時動作，即：主起升機構(gòu)和副起升機構(gòu)不同時工作，主起升機構(gòu)和行走機構(gòu)、副起升機構(gòu)和行走機構(gòu)均不同時工作。

3 船閘上閘首工作閘門及其埋件和啟閉機

在船閘上閘首設(shè)1扇工作閘門。門型為露頂式主橫梁人字鋼閘門，閘門孔口尺寸為34 m×17.05 m，設(shè)計水頭12.68 m，人字閘門由兩扇對稱門扇組成。門扇在關(guān)門位置時，其軸線與閘室橫向軸線夾角為22.5°。底檻高程8.0 m，門槽頂部高程為25.0 m。

單扇門葉封水寬度20.2 m，封水高度17.075 m，門葉分7 節(jié)制造，運至工地拼焊成整體。人字門門體結(jié)構(gòu)采用主橫梁結(jié)構(gòu)，主橫梁為工字形結(jié)構(gòu)，門軸柱和斜接柱均為焊接開口工字形結(jié)構(gòu)。閘門面板設(shè)于上游側(cè)，人字閘門底樞采用固定式。支承采用連續(xù)式，兼作閘門側(cè)止水（剛性）。底止水采用垂直式P 型水封，其材料采用P65 橡皮（橡塑復(fù)合止水）。頂樞采用楔形塊調(diào)整式的頂樞裝置。在門扇斜接柱頂端設(shè)置卡鉗式導卡。在門底靠近斜接柱處設(shè)置閘門全關(guān)時的限位裝置；在門龕內(nèi)的閘墻上，每側(cè)都埋設(shè)閘門全開時的限位裝置。

上游最高通航水位為23.9 m，與此對應(yīng)的下游最高通航水位為23.8 m；上游正常蓄水位20.6 m 時對應(yīng)的水頭12.68 m，為閘門最大擋水水頭。閘門結(jié)構(gòu)材料采用Q345B，門葉布置9根工字形截面主梁。閘門支承采用連續(xù)式支墊塊，其材料為0Cr19Ni9N，最大線荷載為4 703.1 kN/m。閘門背拉桿布置1組，共4 根，副桿共3 根，背拉桿材料為DH36。液壓啟閉機活塞桿與閘門連接的軸徑為300 mm，材料為40 Cr。閘門采用噴鋅加涂漆封閉的防腐方法。

門槽內(nèi)設(shè)底檻、底樞、頂樞、枕座等。枕座延伸至高程25.0 m，枕墊材料為0Cr19Ni9N。底樞裝置由底座、頂蓋、球瓦、磨菇頭等構(gòu)件組成。底座材料為ZG35CrMo，頂蓋材料為ZG35CrMo，球瓦材料為自潤滑材料，磨菇頭球面半徑為470 mm，材料為25，表面堆焊3 mm不銹鋼。頂樞主要由A桿、B桿、頂樞軸、拉架A、拉架B和楔塊等組成。A桿、B桿材料為35，頂樞軸直徑為480 mm，鉸接軸直徑為400 mm，材料均為40 Cr，頂樞軸套材料為自潤滑材料。門槽埋件外露表面采用涂漆防腐。

1 號船閘上閘首工作閘門及其埋件的計算成果見表4。

表4 1號船閘上閘首工作閘門及其埋件計算成果表

閘門操作條件為靜水啟閉。啟門水位差不得大于0.1 m。計算啟門力為1337 kN，閉門力為1217 kN。啟閉設(shè)備采用QRWY－2000 kN/2000 kN－7.7 m臥式擺動雙作用液壓啟閉機，每扇門葉設(shè)1臺，共2 臺，活塞桿端與門扇頂部采用銷軸鉸接。啟閉機與輸水廊道上閘首工作閘門液壓啟閉機共用泵站，泵站設(shè)置于高程28.3 m 的泵房內(nèi)。閘門在閘室7.0 m平臺安裝和檢修。

QRWY－2000 kN/kN2000－7.7 m 臥式擺動雙作用液壓啟閉機由液壓缸總成、雙向擺動機架、行程檢測和限位裝置、基礎(chǔ)埋件、液壓泵站及管道系統(tǒng)、電力拖動和電氣現(xiàn)地監(jiān)控設(shè)備等組成。液壓啟閉機主要技術(shù)參數(shù)見表5。

表5 液壓啟閉機主要技術(shù)參數(shù)

液壓缸安裝在由滑動軸承支承的雙向擺動機架上，其中心高程為25.23 m，活塞桿前端與人字閘門的連接點采用自潤滑球面軸承成鉸接形式。

活塞和活塞桿的主密封件采用V 形組合密封圈，油缸活塞桿采用噴涂黑色陶瓷并帶內(nèi)含式行程傳感器，缸體材質(zhì)為45，活塞桿材質(zhì)為45，導向套材質(zhì)為ZGCuAl10Fe3，U形架為Q345B焊接件，十字鉸軸采用滑動軸承支承，轉(zhuǎn)動部分軸承采用自潤滑軸承。

液壓泵站主要包括油箱總成、閥臺總成和油泵電動機組三部分。油箱總成設(shè)有液位計、液溫計、濾油器、空氣濾清器（帶吸濕）、加熱器等附件，箱體為不銹鋼焊接件；閥臺總成設(shè)有油源閥塊、人字閘門液壓缸控制閥塊、輸水閘門液壓缸控制閥塊；油泵電動機組每站設(shè)有比例變量泵用于人字閘門液壓缸的驅(qū)動，恒壓變量泵用于輸水閘門液壓缸的驅(qū)動，此外，還設(shè)有1臺手動泵作為備用。

液壓控制系統(tǒng)的主回路采用插裝閥集成系統(tǒng)，各泵口設(shè)有PQT 在線檢測接口。液壓系統(tǒng)具有泵組空載啟動、正常啟閉運行、系統(tǒng)超壓保護、活塞桿受最大非正常荷載時的持住保護、人字閘門塌拱保護等功能；左右兩扇人字閘門的同步啟閉則由比例變量泵采用閉環(huán)控制實現(xiàn)。設(shè)在液壓缸兩腔進口處的缸旁閥塊均包括鎖定性較好的平衡閥和能適應(yīng)多種工況的壓力保護閥件及兩腔自動補油閥等。

電氣現(xiàn)地控制系統(tǒng)每站設(shè)有PLC控制柜，二次回路控制柜、配電柜、動力柜?，F(xiàn)地運行狀態(tài)指示、控制按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、彩色圖形操作畫面均設(shè)在機柜面板上。

4 結(jié)語

長洲水利樞紐工程是西江黃金水道建設(shè)的重點工程，也是控制西江流域廣西段通過能力的關(guān)鍵性瓶頸，對打造西江億噸黃金水道，推動珠江-西江經(jīng)濟帶加快發(fā)展具有重要意義。長洲水利樞紐1號船閘作為廣西最早建成并通航的2000 t 級船閘，為廣西區(qū)內(nèi)各水系的2000 t、3000 t級船閘的總體設(shè)計規(guī)劃設(shè)計提積累了寶貴的經(jīng)驗。