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钢结构翻板闸门

 

钢结构闸门介绍

   钢结构闸门是装于溢流坝、岸边溢洪道、泄水孔、水工隧洞和水闸等建筑物的空口上，用以调节流量，控制上、下游水位、宣泄洪水、排除泥沙或漂浮物等，是水工建筑物的重要组成部分。在水闸工程中，闸门是主体部分，常占挡水面积的大部。闸门又分为平板闸门和弧形闸门。

钢结构闸门主要由三部分组成：

   ①主体活动部分，用以封闭或开放孔口，通称闸门，亦称门叶；

   ②埋固部分；

   ③起闭设备。

 

钢结构闸门分类方法较多，主要有：

   ①按闸门的工作性质可分为工作闸门、检修闸门和事故闸门。工作闸门也称主要闸门，能在动水中启闭。检修闸门设于工作闸门前。用于建筑物或工作闸门等检修时短期挡水，一般在静水中启闭。事故闸门多设于深孔工作闸门前，用于建筑物或设备出现事故时，能在动水中关闭而在静水中开启；兼作检修闸门时，也称事故检修闸门；需要在限定时间内紧急关闭的事故闸门，称为快速闸门。

   ②按闸门关闭时门顶与水面的相对位置分为露顶式闸门和潜孔式闸门。

   ③按门叶的外观形状分为平面闸门、弧形闸门、人字闸门、拱形闸门、球形闸门和圆筒闸门等。

   ④按制造门叶的材料分为钢闸门、铸铁镶铜闸门、木闸门、钢筋混凝土闸门和组合材料闸门。

   另外，有些闸门如翻板闸门可借助水力自动启闭，称为水力自动闸门。聚财选择闸门形式需要考虑其在水工建筑物中的位置、尺寸、设计水头、运用条件、制造能力和安装技术水平等因素，要求做到泄流时水流条件好、止水严密、启闭力小、操作简便灵活、检修维护方便等。平面闸门和弧形闸门是水利工程中常用的门型。在工作闸门中，大型露顶式闸门和高水头潜孔式闸门多用弧形闸门，聚财船闸上多用人字闸门和横拉闸门，检修闸门和事故闸门一般都用平面闸门。制造门叶的材料近代多用钢材，而钢筋混凝土多用做需要借自重关闭施工导流底孔的封堵闸门。此外，在压力管道中使用的将门叶、外壳和启闭机械组成一体的控制设施，通称阀门。

 

我们在水利机械工程钢结构翻板闸门设计规范中的优势是什么？

    1.内部采用压力自紧式密封，阀体支管两端为焊接连接。

    2.钢闸门封面采用钴基硬质合金等离子喷焊而成，耐磨、抗擦伤性能好。

    3.表面经抗腐蚀性氮化处理，有良好的抗腐蚀性和抗擦伤性，这是钢闸门最大的优势。

    水利机械钢结构潜孔式焊接平面钢闸门设计要求，钢闸门有启闭灵活、启门力小、挡水面积大等优点,已被广泛应用到较大的进、泄水工程中。

 

钢坝闸门防锈与检修工作：

   钢坝（底横轴旋转钢闸门）跨度较大，上、下游不便设置检修闸门。通常闸门检修时需要做上、下游围堰，代价较大，因此闸门的防腐十分重要。

目前主要防腐措施有3种：

   一是喷锌加涂料防腐，喷锌厚度不小于0.2mm，应采用耐磨性能较好涂料，如氯化橡胶防锈漆等，厚度不小于0.4mm；

   二是泥砂较多，流速较高的河流闸门，面板采用复合不锈钢板材料制造，不锈钢层不小于3mm。如黄山湖边枢纽地处于新安江水库上游新安江上，泥砂较多，闸门面板采用了复合不锈钢板材料；

   三是采用防腐涂料加阴极保护，如泰州市生态景观工程和上海市苏州河河口水闸均安装了阴极保护装置。

   由于单闸孔宽度大，通常不设置检修闸门。因此，对于无条件检修的闸门，应按照免维修、少维护的要求设计底横轴，适当增加底横轴轴壁厚度及水下部分使用年限，如苏州河口闸，水下部分按30年设计。这样虽增加了投资，但大大减轻了运行管理的工作量。对于通过采取措施形成检修条件的闸门，可适当简化底横轴等结构构件及防腐设计。

 

钢结构翻板闸门与混凝土结构翻板闸门的优劣比较：

    1.钢结构翻板闸门整个挡水部分是一个整体，没有连接缝，而混凝土结构翻板闸门是透过多块预制板构件拼接而成的，拼接缝隙容易发生漏水，特别是在寒冷结冰地区，缝隙因冰冻逐渐扩大，导致大量漏水；

    2.寒冷地区的河道上部分结冰膨胀，使翻板闸门受力不均，引起混凝土闸门拼接缝隙发生变化，导致大量漏水；

    3.河道化冰时，冰块冲击到闸门的挡水部分，甚至有可能破坏到混凝土翻板闸门的传动部分，造成闸门不能正常运行，而钢结构翻板闸门结构简单，没有突出的传动部位，冰块撞击几乎没有影响。

    4.河道化冰时冰块冲击闸门的挡水部分，混凝土翻板闸门门板容易断裂，断后无法修复，只能更换，而钢结构翻板闸门的门叶是钢板框架结构，抗冲击力强，并且修复程序简单快捷。

    5.钢结构翻板闸门在使用过程中不会像混凝土翻板闸门那样发生侧向移动，整体结构设计已经保证了钢闸门不会发生门与门之间的侧面漏水现象。

6.钢结构翻板闸门虽然造价比混凝土翻板闸稍高，但是其检修和维护费用却大大降低。

 

 钢坝与橡胶坝优劣比较

   （一）使用寿命

   钢坝的设计使用寿命可达50～60年，当前国际上最长寿命的钢性闸门为近百年。国内最早的福建小溪电站为1958年建成至今仍在使用，同样的钢结构在解放前就开始使用一直运用至今的案例到处都有。而权威部门根据室内测试资料和工程实践初步判定橡胶坝的使用寿命10～15年就必须更换一次坝袋。至今国内第一条橡胶坝的寿命未超过15年，上世纪我国东北地区建的许多橡胶坝已拆除，2005年位于广西东笋电站建的橡胶坝也已拆除改建钢性闸门。一次钢坝的投资等于四次橡胶坝的投资（中间坝袋要换需要大量建设辅助工作不算）。

   （二）损坏及维修

   1、坝的损坏

   （1）人为破坏造成的损坏

   橡胶坝容易受到尖利和有尖角物体的损坏，在容易受到人为破坏或河道内有尖角物较多的地方不宜安装橡胶坝。

   （2）洪水过后的残骸造成的损坏，景观的影响

   由于洪水过后遗留的各种残骸，诸如民用设施与建筑材料这类尖利的物体很可能对坝体的上游面造成损伤。微小处的漏气易于修复，如果漏气面积较大，修复起来比较困难。每次升坝或塌坝后各种残骸遗留在坝袋上给景观带来极大影响，运行单位每次都派员进行擦洗，工作量较大。

   （3）放气孔（水）造成的损坏

   放气（水）期间，橡胶坝体可能会由于紧靠坝下游面的尖利物体所刺破。

   （4）火造成的损坏

   1、火也许是对橡胶坝最为不利的潜在危害因素。火可引起大范围的坝体损坏，而修复大面积的坝体有时是不可能的。对于很重要的坝，可行的办法是提供备用橡胶坝，以便在出现严重损坏时，能迅速替换。运行成本大大增加。

   2、钢性闸门它本身属性决定上述情况都不会发生。在此我们对钢性闸门进行了细致的分析，现在闸门的运转件采用特殊复合材料，该种材料在水下运行若干年无需加润滑油，也不会锈蚀。

   3、最近有资料报导山东某工程拦河橡胶坝运行五六年，就坝体已维修了三次，费用高达600万元（其它未计算），而钢性闸门约三十年左右进行一次防腐即可。

   （三）、运行情况

   1、运行时间

   橡胶坝是通过充气或充水达到升坝的目的，正常需要2～3小时才能完全升或塌坝，时间较长。而钢性闸门采用启闭机启闭，运行速度可达1～2m/分钟，一般工程不超过2分钟即可完成升坝和塌坝。这样可有效的保证突发洪水时能及时泄洪。橡胶坝会随着使用次数和年份的增加而且使用充气（水）、排气（水）时间增长，因为坝内和管道内会结垢的原因。

   2、运行可靠性

   由于橡胶坝存在泄漏，原因是橡胶腊交联、刺伤、管道联结缺陷以及紧固系统和施工质量，故要不断经常性的充气，否则会出现过了一段时间坝泄气（水）自动塌下来的现象，有时河道内水流干都不知道，造成一定损失，而钢坝采用机械锁定，当塌坝、升坝和调节水位时任意角度都可锁定，不会发生移动。

   3、坝顶溢流

   橡胶坝设计规范中明确规定溢流不能超过50cm，否则将易出现跨坝事件，而钢坝可有效的克服这一缺陷，可以长时间大流量的从坝顶溢流形成瀑布效果。

   4、自动化程度高

   橡胶坝一般难实现集中网络控制，而钢坝可以实现先进的自动化控制和网络控制，可以在全球任一互联网控制。

   （四）、安全可靠性分析

   橡胶坝一般须建一座供气站或水泵房，管路多且复杂，而钢坝仅仅配套二台驱动装置，该种型式驱动装置是一种新型驱动型式，它结构简单，操作方便，无须油管、泵站等附属设施，另该种驱动装置配备了手动装置，若由于停电或其他故障可以手动操作，操作力只需5kg。这样可以有效的保证塌坝时能塌坝，立坝时能立坝，安全性极高。

   （五）、冬季冰冻问题

   橡胶坝根据《设计规范》和实际使用情况，冬季一旦结冰就必须做好刨冰工作，否则将对橡胶坝的使用造成致命的损坏，而刨冰工作完全依靠人工完成，既耗时又耗力，且给管理带来极大的不便。到春天解冻时，冰凌不能在橡胶坝上溢流，结实而锋利的冰块很可能把橡胶坝划破。

   到了冬季，将钢坝倾斜一定角度，此时若结冰，冰层可以沿着斜角向上延伸，从而有效的释放水结冰的膨胀力，这样钢坝不会受到任何破坏，另由于钢材本身的坚硬特性，每年春天的凌汛可以安全在坝顶泄洪，钢坝可以轻松安全的度过冬季。

   （六）、防腐问题

   钢坝表面是按照《水利水电钢闸门制造标准规范》进行热喷锌，附着力极强，权威机构研究结果表明，沙的流速8≤m/s，不会对锌层构成破坏，一般河流的流速不可能达到这个速度。

   （七）、淤积问题

   钢坝是一种特殊结构的坝闸形式，它没有底门槽和侧门槽，是门叶围绕底轴心旋转的结构。上游止水压在圆轴上，当坝竖起或倒下时，止水不离圆轴的表面，始终保持密封止水状态；侧面止水同样的原理，止水面始终不离开侧胸墙（不锈钢埋件或大理石），故淤沙（泥）不会影响钢坝的升坝和塌坝。

   针对淤积较严重的地区，一般在坝前设挡沙（泥）槛和喇叭口。一是为了有效的挡住大的石块，二是当塌坝泄洪时，提高坝口位置的流速，可有效的让泥沙、水混合物直接随洪水冲至下游。

   北方地区立坝蓄水是该坝的主要功能。立坝时间较长易淤积，但是钢坝是围绕底轴向下游倾倒，故塌坝时淤积的泥沙被水流冲向下游，不可能形成阻塞。另，行洪后我们会根据当地的泥沙含量分析出有多少量的淤沙（泥）沉淀在门体上，并通过淤沙（泥）量计算出升坝时需要的升坝力，充分考虑到升坝时克服淤沙（泥）的力量。

   （八）、能耗的对比

   100m橡胶坝的用电负荷量最少需要功率100kw/小时左右，每次升坝时间约为2～3个小时。

   钢坝闸比橡胶坝每年节省了相当大的用电量。

   （九）、影响泄洪断面

   橡胶坝设计规范要求坝的底坎高20cm，另，塌坝时橡胶坝内的水不能完全放尽，形成不低于20cm的高度，两者相加塌坝时在河流断面形成不低于40cm的阻水断面，严重影响泄洪流量。而钢坝无此影响。

 

钢坝闸具有怎样的发展前景

   钢坝闸在水中景观建设中的作用是挡水，是一种先进的新型技术。早在20世纪80年代，美国的设计师就设计出了总长为91．4米，高为14米的钢坝闸，它在设计中将钢材很好的应用其中，具有良好的柔性、强度陛，从整体来看美观并且更加适应水体变化的需求，在我国，针对钢坝闸的研究资料也是非常少的，到目前为止，钢坝设计计算方法的资料也很少。在我国水利工程中，与钢坝相类似的是钢闸门，这种建筑物的使用寿命很长，可达50年之久，甚至更长，并且通过多年的实践总结经验将继承液压应用到钢闸门中，造价更低，施工工期缩短、运行安全可靠，并且占地较少，符合景观设计要求，具有很好的发展前景，也提升了景观的效果。

   1、自动化控制钢坝闸相比像胶坝更容易实现自动化控制，因为钢坝闸门只需要有两台启闭机，而橡胶坝需要建设供气站或供水等设施，设计管路复杂繁乱，钢坝闸不需要设计管路、泵站等设施，并且可以进行手动操作和自动化控制，当停电时，可以进行进行手动控制，供电时可以进行手动控制或自动化控制，安全陛能高。钢闸门由于设计简单，可以很好的实现网络控制，只要具备网络条件，就可以进行远程自动化操作，同时配备高清摄像头，监控钢闸门的启闭及防盗功能，来满足钢闸门的安全运行。营造更好的景色。

   2、运行安全可靠钢坝闸门采用的是机械锁定，并且可以调节闸门启闭开关进行多角度协调，营造出更美观的效果，以橡胶坝相比，不会因为橡胶坝交联、管道连接或者是橡胶坝带被刺伤而蓄不满水，这就避免了橡胶坝突然坍塌下来的f青况，提高安全运行管理，提高人民的生活质量。

   钢坝闸是一种新型的挡水结构，相比橡胶坝不容易发生老化、刺破和行洪不利的情况。钢坝闸可以进行立门蓄水、卧门排涝，是一种可以进行调控的溢流闸门，并且在进行启动时非常简单，通过启闭闸门隐藏的液压设备，将水位进行调节，达到规定的要求，并且进行闸门门顶过水的方式，形成瀑布的效果，除了美观的作用还可以进行淤沙功能，适应陆较广。

   至今为止，钢坝闸在我国还没有一个统一的设计规范，生产厂家相对较少，并且各个生产厂家设计的参数不一。但是考虑到钢坝闸比橡胶坝有着很多的优点，相信我国一定会加大对钢坝闸的研究，技术也会逐步提高，不久的将来我国钢坝闸应用会相当广泛。

 

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