摘要：王村分洪闸位于河北省文安县境内的赵王新河右堤(千里堤)上，位于雄安新区区域内，是分减赵王新河洪水，控制向文安洼分洪的重要工程。该工程中金属结构设备的设计，直接影响着水闸的安全。本工程实例，可供类似工程的设计人员借鉴和参考。
关键词：王村分洪闸；金属结构设备；设计；安全
1.概述
王村分洪闸共10孔，每孔设置1扇工作闸门及相应的启闭设备。由于该闸门上、下游经常处于无水状态，故不再设置检修闸门。工作闸门采用直升式平面滚轮钢闸门，启闭设备采用固定卷扬式启闭机。
2.金属结构设备的选型
2.1工作闸门的选型
根据该工程的特点，结合当地条件和运用要求，采用直升式平面滚轮闸门和升卧式平面滚轮闸门均能满足工程要求。具体方案比较如下：
（1）直升式平面滚轮闸门方案
工作闸门采用直升式平面滚轮闸门,闸底高程4.5m，上游设计水位8.9m，门顶高程9.2m，墩顶高程10.8m，机架桥桥面高程17.4m。该方案优点是结构布置简单,制造、安装、使用和维护方便，闸门可提出孔口进行检修。其缺点是所需机架桥高度较高。
（2）升卧式平面滚轮闸门方案
工作闸门采用升卧式平面滚轮钢闸门,闸底高程4.5m，上游设计水位8.9m，门顶高程9.2m，墩顶高程10.8m，机架桥桥面高程14.0m。闸门下游埋件起弧点高程为8.1m，起弧半径为1m。该方案的优点是减小了机架桥高度，提高了水工建筑物的抗震能力。其缺点是闸门不能提出孔口，闸门的检修只能在孔中进行，对于闸门的侧面防腐及主轮的检修尤为困难，给管理带来不便，而下游弧形埋件轨道增加了施工的难度，另外闸门吊耳设置在底部，钢丝绳在水中浸泡加速了其锈蚀速度。
由于该闸的设计水头为4.4m，门高较低，从而导致机架桥高度不大，采用升卧式闸门对机架桥高度降低的优势不明显。经综合比较，门型择优推荐直升式平面闸门。
2.2启闭设备的选型
根据该工程已选定的门型、尺寸、孔口数量和运行条件，采用固定卷扬式启闭机和液压式启闭机均能满足工程要求。具体方案比较如下：
1.技术比较
（1）固定卷扬式启闭机方案
采用固定卷扬式启闭机，启闭机容量为2×160kN，扬程为7.0m，自重为4.5t，共10台。其优点是结构简单，操作、管理方便，中间轴机械同步，同步性能好，机械传动，运动方式直观，对管理人员技术水平要求低。其缺点是启闭机体积大，需设置机架桥和启闭机室，钢丝绳外露表面容易锈蚀。
（2）液压启闭机方案
液压启闭机容量为2×160kN，启闭机行程为6.0m，油缸总长约为8m，共10台。其优点是液压缸结构简单，传动平稳，液压传动和电气控制结合便于实现自动化控制，缓冲性能好，调速方便，液压启闭机体积小、重量轻，易于防止过载，可省去机架桥和启闭机室，使水工布置简化。其缺点是液压元件与油缸的相对运动表面和管路接头处容易产生泄漏，对安装和管理人员的水平要求较高，液压缸安装在闸墩上的排架上，8m长的油缸不仅不美观，而且由于该闸处于空旷地带，为防止雷击，还应设置防雷设施。另一方面，为检修液压启闭机，需设置交通桥，从而导致闸室加长，增加了土建工程量。
2. 经济比较
由于闸门为双吊点，故液压启闭机方案应在液压系统中设置纠偏回路，采用闭环控制，结合同步精度的要求，设置可靠的行程检测系统。液压启闭机油缸密封件和控制阀组采用进口优质产品，系统油管路和油箱采用不锈钢材料。液压启闭机的单价参照近期我省南水北调、岗南、王快及西大洋水库等几个工程液压启闭机招标的情况。具体比较见下表1—1、表1—2：
表1—1 液压启闭机方案造价表 单位：万元
综合比较以上两个方案，启闭设备推荐采用固定卷扬式启闭机方案。
3.金属结构设计
3.1设备设计
分洪闸共10孔，每孔均设1扇工作闸门。工作闸门采用直升式平面滚轮钢闸门,其孔口尺寸为12.0m×4.7m（宽×高），设计水头为4.4m，闸底高程4.5m，设计水位8.9m。滚轮支承，轴承采用自润滑滑动轴承，封水为P型橡皮后封水型式，闸门采用双吊点，吊点距为8m。每扇闸门重18.0t，每孔埋件重5t。启闭设备采用固定式卷扬启闭机，容量为2×160kN，扬程为7.0m,自重为4.5t，共10台，每扇闸门配1台启闭机。启闭机钢丝绳采用线接触纤维芯镀锌钢丝绳，制动器采用电力液压制动器，启闭机配置主令开关型闸门开度传感器和电子式荷载限制器。
闸门操作方式为动水启闭。
3.2设备防腐
1.为提高闸门及埋件的使用寿命和减少检修维护时间和频率，对闸门、埋件的外露表面（不锈钢除外）进行喷砂除锈，除锈完成后采用喷锌与涂料相结合的方法进行保护。喷锌防腐要求见下表1-3：
表1—3 防腐涂层及要求
面层：环保厚浆型环氧面漆200
2.启闭机采用涂料防腐，设备出厂前完成。
3.轮轴、吊耳轴均采用镀铬防腐，联接螺栓、螺母均镀锌。
4.埋件与混凝土接触表面涂刷特种水泥砂浆。
5.防腐工艺应符合SL105现行规范要求。
4.防冰冻设计
此闸为分洪闸，冬季不挡水，因此不考虑防冰冻措施。
5.结语
王村分洪闸为省内较大水闸，单孔净宽达12 m，共10孔，自建成以来发挥了其应有的效益，保证了大清河系南北支洪水调度和各洼淀的联合运用；保卫了天津市、京九铁路、津浦铁路、华北油气田、大港油田及下游广大地区人民生命财产的安全，其社会意义、经济效益十分重要。
参考文献：
[1]《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74-2013）；
[2]《水利水电工程启闭机设计规范》（SL 41-2011）；
论文作者:徐宝华
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/17
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