斜拉闸门在炸药厂水库放水设备改建工程中的应用设想

斜拉闸门在炸药厂水库放水设备改建工程中的应用设想

梁加平

四川省凉山州会东县大崇镇农业综合服务中心四川会东615200

摘要：本篇文章通过大崇镇炸药厂水库为例，重点探讨了斜拉闸门在水库放水设备改建工程当中的具体应用，总结了斜拉闸门放水的优缺点、设计要点，最后重点探讨了斜拉闸门施工要点，希望能够给业内人士带来一定的借鉴。

1.引言

大崇镇炸药厂水库兴建于1976年。是小（1）型水库，总库容570万平米。坝型为粘土心墙坝，放水涵洞底宽1.0M，最大平流水高0.95M，现运用多级卧管钢绳进行放水操作。炸药厂水库通过长时间的运行，因为项目老化、闸门数量众多等因素，如图１操作不便的拉钢绳的葫芦，每次启闭和换拉钢绳都费时费力。如图２拉闸门的钢绳互相缠绕，第次换拉都相互干扰。如图３分开下三个闸门钢绳的支撑套轨，虽分开下边三根钢绳。但是还是与上边几个闸门的钢绳互相干扰。卧管存在很大程度的漏水问题，水达到一定高度时漏水规模能够达到0.95立方米/S。尽管进行了修理，然而该问题未得到根本性解决，给水库正常管控造成了阻碍。为从根本上清除该问题，本人对炸药厂水库的放水设施改革提出了一些观点：将之前多级卧管钢绳启闭闸门放水调整为斜拉闸门防水，应当可以取得比较好的成效。

图表1（拉钢绳的葫芦）图表2（分别拉闸门的钢绳）

图表3（分开下三个闸门的钢绳的支撑套轨和上边几个闸门与钢绳）

2.斜拉闸门放水优点

通常情况下，斜拉闸门包括螺杆启闭机、插门、门框等部分。和多级卧管放水比较有下述优势：

2.1很少出现漏水问题

斜拉闸门通常通过一级底孔放水，并且该闸门与闸门槽接触面采用青铜镶入镜面加工而制成，不易出现漏水问题。卧管运用多级放水的方式，存在数量众多的闸门，水封太多与混凝土作业等较易产生漏水问题。操控便捷。仅需旋转手摇式螺杆启闭机，斜拉闸门便可以完成放水等操作。卧管不仅要使用数量众多的闸门进行水封安装，孔口较大，钢绳换拉开启闸门时，太不方便运行操作，且易发生共振和钢绳断裂。

2.2管理便捷

斜拉闸门在放水、蓄水等管控方面十分便捷，便于日常养护。满足了小规模水库放水管控要求，并且启闭机设置在启闭屋中，很难被无关人员操作。卧管闸门多设置在室外，易生锈和钢绳过多增加维修难度，维护难度加大。

3.斜拉闸门设计要点

3.1放水孔口直径

斜拉闸门放水由底部－级孔口启闭控制，最大放水流量有涵洞最大输水流量控制。斜拉闸门放水孔口直径按下式计算：d=0.68（Q/H0.5）0.5；

式中：d为放水孔孔口直径，下同；Q为孔口全开时最大放水量每秒1.3立米；H为设计水头3.8m。得d为0.8m。

3.2水库消能

现有水库消力井长3米，高3米，宽1.8米。采用水垫消能。依据核算结果，之前的与设计需求一致。通过检测，当前已有的消力池各方面与项目要求一致，能够直接使用，不用重新建设。

3.3通气孔直径

闸门启动的过程中，由于闸门后空气被流动的水带走而形成负面压力，为此应当设立通气孔。一般通气孔运用镀锌钢管，埋到斜拉闸拉缸下边，依照公式核算通气孔大小。

3.4平板闸门板厚

斜拉平板闸门采用铸铁，工作面镶青铜镜面加工而成。减小开启和关闭时的摩擦力。计算门板厚度只考虑静水压力与自重的法向分力。

3.5闸门与拉杆的连接

闸门与拉杆的连接处设置采取万向连接结。为了减小来自拉杆主向的座子不均匀沉陷拉力运动方向对闸门与闸门槽紧贴合度的影响。特别设一个万向节。方便闸门的自然贴合紧密，不受拉杆方向和拉杆座子不均匀沉陷的影响，有利于止水。，万向十字节连结拉杆与闸门上黄金分割点位上的上下双耳的连结，用穿销螺杆后双螺帽锁紧。拉杆运行不影响闸门上下运行的设想。十字节为两端球形，两端销孔互相垂直，为了便于好连结，两个销孔间有一定的宽度保证十字节的水下可靠运行。

3.6拉杆形状

拉杆为了便于关闭时方推压力的有效传递，特设置成U型槽钢。闸门开启时，求出作用在拉杆上的拉应力与扭曲力的组合；闸门关闭时，用欧拉方程式求总的许可压力，进行拉杆应力校核，确定拉杆尺寸是否正确。U型槽钢两两背对设置，上下接头处用达到设计要求的平板钢块上下各钻六个洞眼夹入两两背对的U型槽钢，用钢件长螺丝紧固。

拉杆的侧向稳定。拉杆每隔一定的距离需设一个用混凝土铆杆固定的U型槽钢的结构方形支座，支座上四面安装滑动滚筒。使拉杆自身的重量可以匀称地分布在斜拉闸门的斜坡上，避免拉杆形状发生变化与启闭过程中产生左右摇晃等问题，支座间距根据拉杆U型槽钢尺寸、受力等经计算确定，一般为1至3.5米，本处采用2.8米设定。

拉杆的侧向稳定，拉杆每隔一、定的距离需设一个混凝土结构加钢筋结构的支座。使拉杆自身的重量可以匀称地分布在斜拉闸门的斜坡上，避免拉杆形状发生变化与启闭过程中产生左右摇晃等问题，支座上装设限制位置移动的滑动轮。双Ｕ槽钢背向设置的拉杆的支座内四边都设置滑动滚筒，有利于拉杆的上下滑动运行。滚筒内镶铜套子。

拉杆与闸门的连接处设置一个万向节，使闸门的上下运动不受来自拉杆的支座的不均匀沉陷带来的影响和拉杆上下运动方向和闸门的上下运动方向平面的不平行运动的影响。万向十字连结拉杆与双耳上下布置的闸门连结。拉杆运行不影响闸门上下运行的设想。十字节为两端球形，两端销孔互相垂直，为了便于好连结，两个销孔间有一定的宽度保证十字节的水下可靠运行。闸门双耳与闸门连结处的中心线，在闸门上的黄金分割点位置，分闸门的上段与下段长比为0.382/0.618。有利于上下闸门的启闭。在闸门双耳上两边的上部长和下部长比值为0.382/0.618的位置设两安装辅助孔。在闸门的中部偏上的重心位置上设一个闸门安装与检修用的吊耳。闸门座两边设有闸门限位档边。闸门上两边可设侧向一边两个导轮利于闸门上下的启闭运行。十字节销孔和导轮上可设铜套子，利于闸门的启闭运行，好更换铜套子配件。闸门的两边套向轮上也设置铜套子，方便运行和检修更换铜套子。

闸门座子与闸门的工作止水面镶磷青铜的工作面互相镜面磨合而成。利于高静水压下的防渗漏水。灵感来自于ＹＡＭＨＡ和铃木发动机的中箱不要纸垫，直接铝合金镜面合拢而止漏高温高压的机油的技术应用。为了保护闸门和十字连结节，应设置闸门房，闸门房入水口设拦杂物的栅。在闸门房内还设置安装和检修闸门用的专用吊耳。

闸门能自由地开启和关闭，闸门能紧密地贴合闸门座圈。在闸门与闸门座圈的贴合面用青铜镶后接触面进行过镜面磨合。开启和关闭时减小接触面磨擦力，利于闸门的上下运动，利于闸门止水，减少的换封的难处。炸药厂水库设计洪水位放水深为28米，为了闸门的顺利开启与关闭，启闭机选用50吨手摇螺杆式启闭机。还可选用安三相电动机，节省人力，启闭闸门更方便。

4.斜拉闸门施工关键点

4.1斜拉闸门作业尽量运用之前的斜坡基础，一方面节约资金投入，另一方面增快施工速度，并且可以确保拉杆座不会致使地基不牢固导致下陷而造成拉杆形状发生变化的问题产生。

4.2作业应当选择放水完结后的时段，该项目拟在5月份和6月份进行作业。

4.3正式动工之前先使用木模板打造启闭机底座螺栓孔、支座、斜拉闸底座的支撑模板，将螺栓套装设到模板上，有助于对启闭机座、底座进行混凝土浇灌时对螺栓进行固定。

4.4作业过程中，首先依据设计规定明确斜拉闸门上端与下端的具体地点。上端是启闭机装设地点，下端是斜拉闸门底座孔口核心点。将上端和下端的两个点相连，确定斜拉闸门拉杆坡度线。以C20混凝土对斜拉闸底座进行混凝土浇灌，把已制作完成的底座螺栓孔模板进行施工作业。

4.5依据上面工序确定的斜拉闸门拉杆坡度线，使用浆砌块石对斜坡进行施工，建设上下通道。

4.6双Ｕ槽钢背向设置的拉杆的支座内四边都设置滑动滚筒，有利于拉杆的上下滑动运行。滚筒内压入铜套子。有利于拉杆的上下运行和方便换铜套。

斜拉闸门支墩浇注采用二次浇注法，材料有C20混凝土。据设计要求，先浇注整块支墩，预留斜拉闸门底座埋设固定螺栓孔。所有支墩浇注完毕，再将套有支座螺栓的木模设置在每根拉杆中点上，以免拉杆接头因拉杆上下运动被卡在支座上。

4.7启闭机座进行浇灌时运用的混凝土型号为C20。启闭机座应当依据启闭力高低进行浇筑，避免由于启闭机拉力的影响而损坏。为了保护启闭机和通气管上头通风口，要设置启闭机房，房内要设置吊装和检修启闭机专用的吊耳。

4.8螺栓埋设的混凝土硬度为设计硬度的七成以上时才能够装设斜拉闸门。因为每根连杆相连的时候形状会发生变化，为此装设过程中，支座螺栓应保持一定的松紧度，等所有的拉杆都连在一起之后，支座各个位置调节到拉杆可以自行运转的时候，才能够将螺栓拧紧。

4.9装设通气孔。通气孔材料选择镀锌管，以螺牙相连，另外还能够焊接，应依据实际情况确定具体的焊接方法。通气孔或者埋设在斜坡底端，或者埋设在斜坡上，如果埋设在斜坡上，要对其进行有效固定。本项目运用螺牙和镀锌管相连，埋设到斜坡底端。

4.10在斜拉闸门斜坡上标记水的位置。为了增长闸门的使用期限，闸门运用一段时期以后，完成放水操作后，对其进行防腐养护，表面涂抹防腐材料每年一次，磨合面涂油每年一次。闸门吊耳与拉杆之间用万向节连接。以减小来自拉杆方向的力影响闸门与闸门座子的紧密贴合。在水压力作用下。闸门与闸门座子间都采用青铜镜面贴合。两面之间安装前打上黄油防锈，还起润滑作用。闸门启动时，拉力要省力一些。也利于止水。闸门与拉杆之间的万向节的使用，减少反闸门左右、上下的应力影响。在闸门的左右两边设置限位档边。关闭时能达到闸门与闸门座子的紧密配合。减小闸门的左右移动误差，达到设计要求。

5.结语

总之，小规模水库放水设施改建过程中，斜拉闸门能够有效运用之前的卧管基础，减少了闸门用量，不用钢绳，没有共振带来了危害，工程量少、投入资金少、效率高，并且设施简单，操作便捷，具有良好的实效性，是小规模水库放水设施改建比较理想的方法。本篇文章从斜拉闸门放水优点、设计要点以及施工要点开展了分析，在内容以及形式上还存在着很多的不足，希望业内人士给予指正，并且希望通过本篇文章的分析与探讨，能够更好的促进斜拉闸门在水库放水设备改建工程当中的应用。

参考文献：

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[3]周柏研.智能平移式闸门在轮灌渠道中的应用[J].东北水利水电，2017（01）.

[4]胡荣金，沈安磊，胡友安.国内水利工程新型大跨度闸门应用综述[J].人民长江，2016（S2）.

作者简介：

梁加平（1976-11-02），男，本科，工程师，主要长期从事水利工程水库运行管理工作、渠道水毁后的工程恢复建设、堡坎拱洞、渡槽等水工建筑物的设计与施工工作。