水力自控翻板闸门设计的技术改进

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水力自控翻板闸门设计的技术改进

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-24 16:59:51

1　工程概况　　八石畈水闸工程位于浦阳江上游支流的洪巡溪上，该工程是结合洪巡溪改造而建造，其功能主要是防洪和八石畈农田的灌溉。闸址上游有集雨面积66．4km2，设计标准为10年一遇洪水，流量为288m3／s，河床宽度34m。工程设计内容包括闸室中间3m×8m调节平面钢闸门，两侧各设计两扇2．5m×6m的水力自控翻板门，4m宽交通安装工作桥和灌溉放水涵管等。
　　2　技术改进
　　2．1　用预埋铁件定位安装孔位
　　水力自控翻板门由4块预制混凝土面板、支腿、支墩等构件通过固定铰座连接组成，并均采用螺栓来固定。以前，杨宅水轮泵站的预制混凝土闸门在安装的过程中，发现螺孔走位或偏移的现象，致使在闸门安装过程中比较困难，有的因走位严重无法安装而报废，损失较大。为保证钢筋混凝土翻板门预制构件的正确组装，特将闸门面板与支腿、支腿与固定铰座、固定铰座与支墩之间的连接螺栓位置设计成预埋件（图1a、b、c），并请专业厂家加工制作。施工单位在预制面板、支腿、支墩3个构件前，按闸门设计图将预埋件与钢筋点焊定位，全部尺寸符合设计要求后再浇混凝土，确保了钢筋混凝土闸门预制构件的正确组装。这种方法已在八石畈水闸安装过程中得到验证，孔位正确，螺孔畅通无偏移，成功率可达100％。

　　2．2　侧止水采用外包不锈钢片设计
　　水力自控翻板门的侧止水是用P型止水橡皮紧靠在边墩、中墩两侧水磨混凝土来止水，这样在闸门运行过程中，P型橡皮要不停地与水磨混凝土进行摩擦，对P型橡皮的摩损比较严重，加剧了P型橡皮的老化，且混凝土水磨后平整度控制也无法保证，容易漏水。为了克服上述缺陷，在八石畈水闸设计中成功地应用了槽钢外包不锈钢片的设计。在一期混凝土浇筑时，预先在边墩和中墩埋设416固定钢筋，在每根钢筋上安装1颗正向螺丝；安装槽钢时，在槽钢内侧相应的位置上安装4颗反向螺丝，用槽钢内侧的微调螺丝将槽钢调整到设计位置后点焊固定，再进行二期混凝土浇筑。这样既平整光滑，又安装到位，满足了止水和减少摩擦的要求，达到设计预期目的。
　　2．3　飘浮物排除
　　洪水期，河道中飘浮的树枝、杂草、垃极较多，在水力自控翻板门工作期间，很容易被卡，造成漏水或严重影响自控翻板门的正常工作。为了有效地防止这种情况发生，在每扇翻板门背水面设计了2个吊环，就便于起吊闸门，清理和排除飘浮物。
　　2．4　防止闸门产生周期性拍打
　　河道水流的不稳定性，是造成翻板门周期性拍打的主要原因，在总结一些工程实践经验的基础上，提出以下几项技术措施来防止翻板闸门周期性拍打的产生。
　　2．4．1　水闸布置上的要求
　　水力自控翻板闸门是靠水压力作用于支承铰中心的力矩与闸门自重及各种摩擦力对支承铰中心的力矩不平衡，促使闸门自动启闭运转，这就要求水流平稳顺直，避免产生急流、旋涡等现象。所以水闸枢纽布置时，在地质条件满足要求的情况下，优先选择在河道顺直、河底平整、纵坡平缓地段，使进闸和出闸水流比较均匀平顺，有利于闸门正常运转。
　　2．4．2　闸门重量要适宜
　　闸门太轻，则转动惯量小，稳定性差；过重，则很费材料，操作困难。经理论分析和实践表明2～3m高的预制钢筋混凝土闸门重量W与闸门开始启动时所承受的总水压力P之比λ＝W／P＝0．3较适宜，1．5m以下的钢筋混凝土闸门λ应＞0．3。
　　2．4．3　堰坝顶应有一定水平宽度
　　闸门安置在堰坝水平直段上，且支墩不宜设在堰坝下游的斜面上，以防止闸门全开时坝前水位突然下降而引起拍打。为了水流平稳要求，堰坝上游做成圆弧、椭圆曲线或WES堰型，下游做成斜坡，坡率＜1∶1，支墩应离下游斜坡的距离L＝B／4（B为闸门的高度）较为适宜。
　　2．4．4　用深卧式钢闸门调节流量来防止拍打
　　八石畈水闸设计采用中间为3m×8m深卧式平面钢闸门，两侧各两扇2．5m×6m的水力自控翻板门。在正常情况下，即翻板门没有启动之前，水位2．55m以下用中间深卧式钢闸门泄洪，当洪水位不断升高（＞2．55m）时，下闸深卧式钢闸门，促使两侧自动翻板门翻板运行。当遇特大洪水时水位超过2．92m时，所有闸门全部打开。洪峰过后，洪水减少时可重复上述操作，防止翻板门的拍打。
　　3 结语
　　通过上述的技术改进后，在预制钢筋混凝土闸门构件安装时，既方便又减少损失，且保证了工期。但在设计计算过程中，忽略了采用预埋铁件的比重大于混凝土的比重和P型止水橡皮摩擦系数的减少等因素，以致于在实际运行过程中发现实际启动水位比设计启动水位高出8cm左右；另外，翻板闸门的周期性拍打问题，的确是一个难以彻底解决的难题，特别是在单扇闸门运行时表现得比较明显，多扇闸门运行时相互间会自动调节使之与上游水位和流量相适应。总之，水力自控翻板闸门的设计已不断走向成熟，但还有待于今后进一步改进和完善

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