水工平面闸门和弧形闸门的制作、安装与调试方法对比分析

马凯

（陕西省宝鸡峡工程局第三工程处陕西兴平713100）

水工平面闸门和弧形闸门的制作、安装与调试方法对比分析

马凯

（陕西省宝鸡峡工程局第三工程处陕西兴平713100）

平面闸门和弧形闸门是水工建筑物上常用的两种闸门形式，因其物理构造和使用功能不同，其制作流程中零部件、闸门拼装、焊接、焊后处理等制作内容和方法均不同，本文通过对比的方式，对两种闸门的基本概念、水力传递方式、闸门制作方法、安装方法及调试方法进行详细的对比分析，其中，平面闸门制作安装重点在主梁、次梁、边梁、主轮和轨道上，弧形闸门重点在主梁、次梁、支臂、支铰、侧轮、侧轮轴套等方面。对两种闸门的对比分析可以为同类型闸门制作安装提供参考和借鉴。

平面闸门；弧形闸门；制作；安装；对比分析

1 概述

闸门是水工建筑物中用来控制过水建筑物开度的水工构筑物，一般由启闭设备、闸门门板、主梁、次梁、镇墩等构成，起到控制水位、调节流量的作用。

平面闸门和弧形闸门是水工建筑物上两种常用的闸门形式，因其结构、工作原理和实现功能的不同，其制作、安装和调试方法也大不相同。

2 两种闸门简介

2.1 平面闸门

平面钢闸门门叶为平面面板，门叶在门槽内作直线运动以封闭或开放水道，门槽的埋设构件主要包括行走支承的轨道、与止水橡皮相接触的型钢、为保护门槽和孔口边棱处的混凝土所设置的加固角钢等。

挡水时水压力传递途径如下图1。

2.2 弧形闸门

弧形钢闸门由面板与梁格、竖向桁架、大横梁和支臂等共同组成具有弧形表面的结构物以及埋固构件和启闭闸门的机械设备组成。弧形闸门与平面闸门不同之处在于弧形的挡水门叶，可以绕一固定点而转动。门叶结构是由面板、梁格、横向和纵向联结系、侧轮以及止水部件等组成。门槽的埋设构件包括与止水橡皮相接触的弧形止水座、底槛、为保护门槽和孔口边棱处的混凝土所设置的加固角钢等。

弧形闸门挡水时水压力传递途径见图2。

3 制作方法对比分析

图1 平面闸门挡水时水压力传递途径

3.1 平面闸门制作方法

（1）零、部件制造

①箱形、工字形主梁；箱形、工字形边梁；

②面板；

③吊耳；

④机械零件加工，定轮门、滑块门；

⑤焊接，焊接准备、焊后处理、焊缝检验。

（2）平面钢闸门拼装

①铺面板；

②拼底主横梁；

③拼次梁；

④拼隔板；

⑤拼装边梁；

图2 弧形闸门挡水时水压力传递途径

⑥门叶拼装检查。

（3）焊接

①焊前准备

②焊缝分类

一类焊缝：主梁、边梁的腹板及翼缘板、吊耳板的对接焊缝、闸门主梁与边梁腹板连接的角焊缝及翼缘板连接的对接焊缝。二类焊缝：面板的对接焊缝、主梁、边梁的翼缘板与腹板的组合焊缝及角焊缝、闸门吊耳板与门叶的组合焊缝及角焊缝。其余焊缝为三类焊缝。

③焊接工艺

采用分段退步焊和对称焊，焊工的人数应为偶数。

④焊缝检验

分外观检查和内部检验，均应符合相应规范标准要求。

（4）焊后处理

①处理后的公差与偏差应符合规范的规定。

②处理方法由生产班组自定。处理完毕质检合格后转下道工序。

（5）确定各钻孔位置

闸门焊接完毕，分块拆开前，钳工划线确定各钻、镗孔位置（水封口除外）。检查无误后拆开。

（6）钻水封孔

当焊接变形处理完毕后，以门叶中心线为基准，划线确定水封钻孔位置。钻水封孔。

（7）门叶切边

以门叶中线为基准，确定门叶外形尺寸，并打上样冲，自动割切边。质检合格后转下一道工序。

（8）防腐

闸门金属结构件制造完毕检查合格后根据设计图纸要求进行防腐处理。

（9）主轮、侧轮安装

主、侧轮安装前应将边梁轴孔内外侧倒角，并清扫干净。安装后主、侧轮应转动自如，无卡阻现象。

（10）主滑块、反向滑块安装

以门叶中心线为基准，划线确定滑块安装位置。钻滑块安装孔，装滑块。检查滑块底面与闸门接触面间隙，滑块表面到水封表面的距离，主滑块与反向滑块之间的距离。

（11）安装完成后，厂部专职质检人员进行检测。并作出检测记录。

3.2 弧形闸门制作方法

（1）零、部件制造

①箱形、工字形主梁；箱形、工字形边梁；箱形、工字形支臂；

②面板，进行卷弧处理；

③吊耳；

④机械零件加工，活动支铰、固定支铰、支铰轴、侧轮轴、侧轮轴套；

（2）焊接

①在零、部件及闸门施焊前，编制焊接工艺规程。对尚未验证过的一、二类焊缝的焊接工艺，应进行焊接工艺评定。

②焊后处理：焊后处理的方法由生产班组自定，焊后处理的偏差应符合规范的规定。

③焊缝检验：外观检查按规范DL/T5018－94执行。射线探伤按GB3323《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》执行。

（3）弧形平台搭设

组装钢弧型闸门弧型平台的搭设必须考虑沿径向的收缩，弧门在焊后其曲率半径的减少量△R与弧门面板弧长S及弧门半径有关，面板弧长两端沿径向的收缩变形量△≈(0.4～0.5)×S/1000放大样曲率半径R′由几何关系求得：

R′=[R-（R+△)cosα]2+[(R+△)sinα] 2/2×[R-(R+△)cosα]

（4）门叶拼装

门叶拼装顺序（基本与平面钢闸门相同）：

主横梁→小横梁→纵梁→第二根主梁→小横梁→纵梁→边梁门。

（5）支臂制造与支腿组装

①支臂制造：支臂作为单个构件制造的允许偏差应符合《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》的规定。

②支腿组装：a.吊放两根支臂梁，调整好开口跨距，进行水平度扭曲值，开口尺寸等检查，合格后用挡板点焊在胎架上；b.组装内外夹板；c.组装竖杆,节点连接板,斜杆等。

（6）焊接

①编制焊接工艺规程；

②按焊接工艺规程进行施焊；

③焊后处理，采用锤击、千斤、加重物、火焰加热等方法进行矫正。

（7）支铰装配

支铰各零、部件制造完毕后进行组装。组装前应将各零、部件清洗干净。支铰装配包括两个部分：

①活动支铰与轴套的装配；

②活动支铰与固定支铰装配。

（8）安装完成后，厂部专职质检人员进行检测，并作出检测记录。

4 安装方法对比分析

4.1 平面闸门安装方法

（1）安装前的准备工作

闸门安装前，要对其出厂验收记录、外观、尺寸、数量及与图纸的相配度进行检查和复核。对不符合要求的重新返厂处理。已经运输到施工场地的拦污栅及其零部件应妥善存放和保管。确保闸门安装前应具备的资料齐全。

（2）埋件安装

①安装程序包括检查、清理，放点、放线，安装前检查，安装，调整和加固等步骤。

②底坎安装

安装前需将预埋插筋焊接成适合底坎的支架，底坎中心的调整是利用已设置的闸孔纵横中心线来控制，装好后必须支撑加固牢靠。

③主轨安装

首先在安装好的底坎上确定中心位置，将主轨吊装，底部落在底坎上，同时对准底坎中心位置。设置调整螺栓，从下端开始调整，符合要求后，电焊加固。

④反轨、侧轨安装

安装方法与主轨相同。

⑤门楣安装

门楣吊装就位前，予先在轨道面上定出门楣的横向中心高度线。将门楣吊落在托架上，沿门楣水封中心拉一钢丝，调整不平度和中心高程。

⑦埋件的复测

埋件安装调整，加固后，再复测。

（3）门体组装

首先复核门体外形尺寸，门槽清理和检测，门体吊装和水封安装及检查等内容，安装完成后进行无水启闭试验，最后按一定程序进行门叶拼装。

4.2 弧形闸门安装方法

（1）安装前的准备工作

对闸门的出厂验收记录、外观、尺寸、数量及与图纸的相配度进行检查和复核。发现问题及时整改，已经运输到施工场地的拦污栅及其零部件应妥善存放和保管。确保闸门安装前应具备的资料齐全。

（2）埋设件安装

①埋件基准点线的测放

埋件的基准点线以工程测区范围内的三角网点和水准网点为基础数据，在监理工程师确认后，以基本数据为原始点、测放出弧型闸门的纵向中心线，底坎中心线的里程点及高程点，各点线应一次测放，对照设计图样反复校核，确认无误后，方可安装底坎。

②侧导向板安装

侧导向板安装以侧止水中心为准定位，节间对装时，以弧形样板测量，使弧线正确对接，节间平面错牙量不得大于1mm、间隙小于0.2mm，从门槽中心线拉尺测量侧导板止水座面至门槽中心的跨距，其偏差不得超过规范要求。

③弧门支铰埋件安装

将地脚螺栓穿入预埋座板内，将预埋座板整体吊装到安装镇墩上，控制预埋座板外露面的高程、垂直度及门槽纵向中心线的夹角，要求螺栓外露部分长度符合设计要求，且与预埋座板表面垂直。在回填二期砼之前，应特别留心预埋螺栓的位置，其间距、垂直度均应符合设计规定的尺寸，外裸螺纹应采取措施保护，应预涂油后，再用具有足够强度的防水物品包装，并将螺母旋到螺栓上。

（3）弧型闸门的安装

先将弧形门叶底节吊入门槽，按设计图样摆正底节的位置及斜度，在底坎和侧导向板上加焊临时支撑件，将上间节吊入，按工厂预装标志定位，检查纵向中心应重合，测量第二节的倾角，达到要求后，可将底、上节之间进行点焊，为稳固起见，仍需加装支撑物。

（4）止水橡皮的安装

全部止水零部件已在工厂制造时配制，并已预装过；弧型闸门正式安装后，可按制造时的工艺恢复安装。

5 调试方法对比分析

平面闸门和弧形闸门安装完毕后均要进行调试。二者调试方法大体相同。

（1）调试前需检查闸门和门槽是否安装完成，检查启闭机、吊钩等设备是否正常可靠，清理门槽杂物，保证闸门顺利启闭。

（2）调试过程中闸门应全程处于无水状态，共启闭三次，闸门应与启闭机的左右吊点同步升降。启闭过程中观察闸门及启吊设备是否升降灵活、平稳、无卡阻现象。

（3）闸门启闭过程中要保障止水橡皮不受损伤，并不断对其浇水。

（4）在水封部位的闸门，需用光照检查止水橡皮的压缩程度，不得出现缝隙或者透亮。

6 结论

本文对平面闸门和弧形闸门的基本组成形式进行简介，对其制作、安装和调试方法进行详细对比分析。因两种闸门的物理构造和使用功能不同，其制作流程中零部件、闸门拼装、焊接、焊后处理等制作内容和方法均不同，弧形闸门制作时面板必须进行卷弧，并且进行活动支铰、固定支铰、支铰轴、侧轮轴等的制作和装配。闸门制作好后分别进行安装，二者安装前的准备工作基本相同，平面闸门安装主要包括埋件安装（底坎、主轨、返轨、侧轨等）和门体组装，弧形闸门安装主要包括预埋件安装（侧导向板安装、弧门支铰埋件安装等）、弧型闸门的安装和止水橡皮的安装。安装完成后调试方法大体相同。两种闸门为水工建筑物中常用的闸门类型，对其水力传递方式、制作、安装及调试方法的对比分析可以为同类型闸门制作安装提供参考和借鉴。陕西水利

[1]陕西省宝鸡峡工程局.陕西省旬阳县大岭水电站金属结构设备制造安装工程施工组织设计[R].2012.

[2]GB/T 14173-2008，水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范[S].2008.

[3]焦修明.弧形闸门动力特性及流激振动研究[D].武汉:武汉大学，2005.

（责任编辑：畅妮）

TV52

A