PDF《平面钢闸门漏水问题研究》

水利工程管理及防汛防旱

6 8 江苏水利JIANGSUWA T E RR E S O U R C E S

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1 9年 5月 M a y .

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1 9 收稿日期:

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1 81

10 6 作者简介: 赵文军(

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7 6 ―) , 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事水利工程管理工作. 平面钢闸门漏水问题研究 赵文军,王业宇,祁德丽,蔡晓东 ( 江苏省骆运水利工程管理处,江苏 宿迁

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0 0 ) 摘要: 平面钢闸门结构简单, 抗压能力强, 可靠性高, 经久耐用, 因此在水利工程中应用广泛.平 面钢闸门漏水现象普遍存在, 多年来一直未得到有效解决, 通过阐述漏水的危害性, 在比较平面 钢闸门主要止水结构型式优缺点的基础上, 对漏水原因进行全面系统分析, 从设计、 施工、 调度、 维护保养和新型止水结构探索等方面提出处理闸门漏水的有效措施, 具有一定的借鉴意义. 关键词: 水利工程;

平面钢闸门;

止水结构;

漏水危害 中图分类号: T V

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3 文献标识码: B 文章编号:

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9 (

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1 9 )

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0 6

80 5 R e s e a r c ho nt h ew a t e rl e a k a g eo f p l a n es t e e l g a t e Z H A OWe n j u n ,WA NY e y u ,Q I D e l i ,C A I X i a o d o n g ( L u o y u nH y d r a u l i c P r o j e c t M a n a g e m e n t D i v i s i o no f J i a n g s uP r o v i n c e ,S u q i a n2

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0 ,J i a n g s u ) A b s t r a c t :T h ep l a n es t e e l g a t ei s w i d e l ya p p l i e di nh y d r a u l i ce n g i n e e r i n gb e c a u s eo f i t s s i m p l es t r u c t u r e ,s t r o n g c o m p r e s s i o nr e s i s t a n c e ,h i g hr e l i a b i l i t ya n dd u r a b i l i t y .T h el e a k a g ep h e n o m e n o no f p l a n es t e e l g a t ei s w i d e s p r e a d a n dh a sn o t b e e ne f f e c t i v e l ys o l v e df o rm a n yy e a r s .B ye x p o u n d i n gt h eh a z a r do f w a t e rl e a k a g e ,b a s e do nt h e c o m p a r i s o no ft h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h em a i nw a t e rs e a ls t r u c t u r eo ft h ep l a n es t e e lg a t e ,a c o m p r e h e n s i v es y s t e m a t i ca n a l y s i s o f t h e c a u s e o f w a t e r l e a k a g e w a s p r o p o s e d .S o m e e f f e c t i v e m e a s u r e s t o d e a l w i t h t h eg a t el e a k a g ef r o mt h ea s p e c t so f d e s i g n ,c o n s t r u c t i o n ,s c h e d u l i n g ,m a i n t e n a n c ea n de x p l o r a t i o no f n e ww a t e r s e a l s t r u c t u r ew e r ep u t f o r w a r d ,w h i c hh a dc e r t a i nr e f e r e n c es i g n i f i c a n c e . K e yw o r d s : h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g ;

p l a n es t e e l g a t e ;

w a t e r s e a l s t r u c t u r e ;

h a z a r do f w a t e r l e a k a g e 闸门是用来开启、 关闭局部水工建筑物中过水 口的活动结构, 起到拦截水流、 控制水位、 调节流 量、 排放泥沙和飘浮物等作用.平面钢闸门因结构 简单, 制作、 安装、 维修方便, 抗压能力强, 可靠性 高, 经久耐用, 具有互换性等优点, 在水利工程中得 到广泛应用.平面闸门漏水普遍存在, 这是多年来 一直没有研究解决好的问题.于是大家有了 没有 不漏水的闸门 的看法, 从而对闸门漏水习以为常, 造成一定的危害和损失.因此, 必须重视闸门漏水 问题, 解决闸门漏水问题.

1 闸门漏水的危害性

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1 水资源损失 闸门止水漏水, 使水库、 渠道或河道内的水资 源遭受不应有的损失, 特别在闸门孔数较多或多级 调水工程中表现尤为突出, 带来严重的经济损失. 在水作为商品进入地区, 还直接影响供水量的计 算, 较多的漏水会引起供需双方的争执和矛盾[

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1 .

2 引起振动, 危害闸门及埋件 在上游静水压力作用下,止水与止水座之间不 第 5期 赵文军, 等: 平面钢闸门漏水问题研究

6 9 连续接触形成间隙射流, 导致周期性的作用力, 促 使闸门产生自激振动.在上游波浪冲击闸门正面、 闸下水跃冲击闸门背面等随机情况下, 动水作用下 的不平衡力或脉冲力将引起强迫振动. 由于止水漏水引起闸门、 邻近建筑物或设备剧 烈振动很多, 由于振动频率很高, 所以常发生如汽 笛响声的鸣音.当闸门产生共振时, 振幅剧增, 振 动强烈, 在门叶结构内出现不平常的应力和应变, 引起闸门金属构件疲劳、 变形、 焊缝开裂、 紧固件松 动, 止水损坏, 以致使闸门整体结构遭到破坏, 情况 严重时, 还将引起门槽损坏[

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1 .

3 损害水工建筑物 闸门漏水对水工建筑物的危害主要为冻害, 特 别是对施工质量本来就不高的工程, 表现更加明 显.闸门漏水使混凝土表面长期处于饱和与潮湿 状态, 在冬季冻融循环的作用下, 出现表面剥落、 钢 筋裸露和锈蚀现象.此外, 漏水进入混凝土裂缝 后, 冬季结冰冻胀, 也加重了裂缝的发展.

1 .

4 影响防洪安全 闸门漏水产生的自激振动, 造成闸门门体变 形、 钢丝绳松紧不均吊点偏心, 引起闸门卡阻, 导致 闸门无法正常开启, 影响防洪安全.此外, 对于一 些进口为深水检修门, 出口为工作门的隧洞、 廊道、 涵洞等泄洪或输水建筑物, 因出水闸门漏水, 有时 会造成进口检修门不能平压, 无法正常开启, 影响 防洪安全.

2 平面钢闸门止水的主要结构型式 为防止闸门与门槽之间的缝隙漏水, 需设置止 水, 其材料主要是橡胶.止水根据其装设的位置不 同, 可分为顶止水、 侧止水和底止水[

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4 ] .

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1 顶止水 顶止水的结构形式主要根据胸墙的位置和操 作要求确定.当胸墙在闸门上游面时, 顶止水布置 在上游面, 止水采用反向止水结构形式.反向止水 设计时常使顶止水与止水座之间有一定的预压值, 压缩量常取 3~ 5m m .工作时, 在上下游静水压力 作用下, 闸门有向下游移动趋势, 再考虑到门叶受 力的挠曲变形, 常使顶止水脱离止水座.上下游水 位差越大, 间隙越大, 顶止水漏水越历害;

闸门下落 时, 因闸门主滚轮与门槽之间的间隙和顶止水球头 与胸墙间的磨擦常使球头翻转、 扭曲、 撕裂, 甚至造 成闸门卡阻, 落不到底, 故闸门反向止水结构形式 效果较差, 弊端较多. 当胸墙在闸门上游面时, 也可在胸墙处设置一 止水平台, 闸门面板前焊接一止水座, 用压板和螺 栓将 P形橡皮固定在止水座板上.主要靠闸门自 重挤压 P形止水橡皮与止水平台上的止水座紧密 接触达到止水效果.这种结构形式可以有效避免 上下游静水压力对止水效果的影响及磨擦造成的 橡皮球头的翻转、 扭曲和撕裂.但顶止水与底止水 的压缩量须精确计算, 顶止水压缩量过大则底水止 漏水, 过小则顶止水漏水. 胸墙在闸门下游面时, 顶止水布置在下游面, 止水采用正向止水结构形式.正向止水设计时顶 止水与止水座间的预压值较小, 压缩量取 1~ 3m m . 工作时, 闸门在上游静水压力作下, 顶止水与止水 座愈压愈紧, 止水效果好, 是目前经常采用的一种 止水结构形式.但采用正向止水时, 闸门的滑轮组 等多淹没在水中, 对滑轮组滚轮、 滚轴要求高, 维护 保养也较困难. 3种顶止水结构形式性能比较见表

1 , 其各有优 缺点, 设计者可根据使用要求进行选择.

2 .

2 底止水 底止水为条形橡皮, 用压板和螺栓固定在面板 底部, 主要靠闸门自重挤压底止水橡皮与底槛紧密 接触达到止水效果.动水中启闭时, 在水压力作用 下, 由于摩阻力大, 有时仅靠自重不能关闭, 因此必 须计算闭门力.闭门力主要按式(

1 ) 计算: T 闭=1.2(TZd+ T Z s )- n GG+ P t (

1 ) 式中: T Z d 为支承摩阻力, T Z s 为止水摩阻力, n G 为门重修正系数, 闭门时选用

0 . 9~

1 .

0 , G为闸门 自重( k N ) , P t 为上托力. 当计算结果 T 闭为 正 值时, 需要加重闸门才 能下落, 使底止水橡皮与底槛紧密接触达到止水效 果, 加重方式主要有加配重块、 利用水柱压力或机 械下压力等.底止水在满足闭门力的条件下, 除止 水橡皮撕裂、 门底有异物等情况, 止水效果较好.

2 .

3 侧止水 侧止水的结构形式须根据顶止水结构形式确 定, 通常随面板的位置来设置.侧止水均是用压板 和螺栓将橡皮固定在面板上, 靠上下游静水压力作 用下, 橡皮球头紧贴侧面止水座达到止水效果. 工程实际运用中,露顶闸门只具有底止水和侧

7 0 江苏水利2019年 5月表13种顶止水结构形式性能比较 结构形式 相对位置 压紧动力 优缺点 耐久性 止水效果 正向顶止水 胸墙前面 水压力 愈压愈紧, 但滑轮等在水下 长时间 好 反向顶止水 胸墙后面 水压力 有变松趋势, 橡皮磨损严重 短时间 较差 重压顶止水 胸墙平台上 闸门自重 顶底止水配重要求高 一般 一般 止水, 止水效果普遍较好;

潜孔闸门同时具有底止 水、 侧止水和顶止水, 漏水现象较为普遍, 而且大部 分发生的闸门的四角和顶部.

3 闸门漏水的原因分析

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1 设计方面原因 要使闸门止水严密, 首先门叶特别是安装止水 橡皮的止水........