新型上下翻转弧形钢闸门设计施工及应用

设计施工水利规划与设计2019年第3期D O I：10. 3969/j.issn. 1672-2469. 2019. 03. 035

新型上下翻转弧形钢闸门设计施工及应用

张飞

(长江勘测规划设计研究有限责任公司上海分公司，上海200439)

摘要：文章介绍一种新门型上、下翻转弧形钢闸门。设计下翻排水运行，型式新颖，属国内首例。水闸单孔口宽20m,工程设计巧妙，但施工体量大，吊装运输困难、闸门拼接精准度要求高，对设计、施工中的要点及难点及应用条件进行细致分析，可为工程实际应用提供参考。

关键词：新型闸门；上、下翻转；弧形闸门；冲淤设计；应用条件

中图分类号：TV663 文献标识码：B文章编号：1672-2469(2019)03-0123-03

1 工程概况

上海某水闸位于宝山区马路河与长江交汇处，水闸改造工程主要以防洪挡潮、排水除涝、趁潮引 水为主，兼顾环境景观营造，设计最大流量为：排 水182m3/s，引水155m3/s，属中型水闸。水闸具 有防洪、排涝及引水功能，工作闸门需要双向挡 水、动水启闭。

水闸地处宝山上海长滩重要地段，景观要求 高，希望闸门开启时不外露。因此不考虑常规直升 门、升卧门。悬挂式闸门开启后虽然可以隐蔽在桥 下，但开启后，梁底高程较高，导致交通桥桥面较 高，交通桥布置困难，因此也不适合。最终通过比 选，工程开发了一种新门型一双向翻转弧形闸门。

&设计特点

常规弧形闸门上翻开启，工作时，闸门外露，影响景观效果。本工程的新型闸门工作时向下翻 转，闸门在水面下，上翻主要用于检修，简单方 便。闸门可向上或向下翻转开启，两种开启方式 下，水闸的过流方式以及闸门所受的水动力作用完 全不同，且要求双向动水操作，并能够局部开启调 节流量和利用门底过流进行冲淤。因此设计要求 高，难度大。

本工程水闸闸室采用C30钢筋混凝土坞式结 构，闸室顺水流方向长30. 00m，闸室总宽25. 6m，单孔，闸孔净宽20m。闸室结构布置如图1所示。

闸门由门叶、两侧圆盘形支撑结构和支铰组成，自重156t。门叶为焊接的钢结构。门叶设计为 由弧形面板和平面面板围成的封闭的空箱结构。门叶两端与支臂相连，支臂为焊接结构，支撑跨度 21m。支臂设计成封闭结构。由于闸门自重大，整 体吊装运输难度大，施工时闸门分割成4块运输至 现场后人工焊接组装。分割示意如图2所示。

闸门运行分为全开、全关、检修和局开冲淤四 个工况，上述四个位置各设置一个锁定孔，锁定孔 布置在支臂侧面。四个锁定位置采用同一套锁定装 置。闸门运行时直立挡水，如图3所示；闸门向下 开启引、排水，如图4所示；切换吊点后，闸门向 上开启，露出水面后可进行检修维护，如图5所 示；由于闸底板门库成下凹的弧面，可能会形成淤 积。解决方式是将闸门向上提起小开度，利用内外 河水位差形成的水流进行冲淤。冲淤工况如图6 所示。

3施工难点

本工程施工中难度较大，主要体现在：

(1)闸室的大体积混凝土的施工质量及弧形尺 寸精度控制难度大；闸室底板采用圆弧形，底板的 平整度、弧面精细度直接影响了闸门的启闭运行。实际施工时底板及墩墙圆弧段部位模板提前加工成 型，底板凹弧模板应按3 ~4m分段制作，分段拼 装，表面覆盖玻璃板，确保混凝土平整光洁合理设 计模板及拼缝。

收稿日期！2018-09-11

作者筒介：张飞（1987年一），男，工程师。

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2019年第3期水利规划与设计设计施工

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图2水闸闸门现场拼装分割示意图

图4全开引、排水位置

(2)弧形钢闸门的起吊运输和拼装质量控制。因闸门单体重量达到156t，闸门单重高，因此将闸 门分成四块进行吊装运输到现场后拼装。门页沿面 板横向中心分2片（单重约50t)，支臂2片（单重约 28t)，闸门支臂横向长度达到8.0m，运输闸门因超宽，超长、超重，所以公路车辆要求高。闸门运 输到现场后采用500t汽车吊将闸门各部件吊装到胎架上再整体拼装成型。

4应用分析

本水闸工程闸孔净宽20m，闸门单体重量大，

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设计施工水利规划与设计2019年第3期

吊装运输困难、拼接精准度要求高。实际应用时应注意以下情况。

4.1单孔尺寸

闸门应该尽量减少分割块数。单孔口宽若口宽较大，对闸门的刚度要求就高，势必会增加钢板厚度及门叶厚度，从而增加闸门重量，闸门运输时就需要分割成多块。现场拼装时，门叶需要在同一水平面上，支臂与门叶需绝对垂直，支铰中心线应在同一水平直线上，多块拼接难度大，质量也难以保证。

4'淤积条件

闸门为下翻式，它可以平躺在闸室地面弧形凹槽内，可以运用在通航航道中，但应注意航道的淤积情况。闸门全开时，闸门面板与底板齐平，若河道含沙量较大，长时间开启淤积层在闸门面板上会固结。当淤积较厚时，闸门的启闭力臂很小，闸门启闭力会较大，势必会增加启闭机的投资。闸门直立挡水时，闸室内凹弧面肯定会淤积底泥，小开度冲淤工况需要内外河有一定的水位差。若闸门久闭不开，底淤会固结，冲淤的难度也会加大。闸门较适合经常启闭，河道含沙量较小的河道。

5结语

本工程上下翻转弧形钢闸门结构新颖，国内尚

(上接第24页）

平衡，在春冬季节由于径流减少导致用水存在较大缺口。为综合了解流域水资源利用情况，运用模糊综合评判对流域内三大灌区水资源开发利用进行了分析评价。结果表明，三大灌区水资源开发利用均处于中级阶段，其中东部灌区开发利用程度最高、中部灌区次之、西部灌区开发利用程度最低，今后本区水资源的开发不仅应考虑其空间均衡分布，还应在开发理念从广度向深度

转变。

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机房，运行时水面通透，气势镑礴、景象壮观，与周边环境融为一体。工程建成后成为上海市一个标

志性水闸工程。但在实际应用时有诸多限制条件，要分析水闸口宽，河道淤积及通航运行等情况，而且造价比传统水闸高。

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