船闸三角闸门下沉危害的处理与预防

    杨庆

    

    

    

    摘 要：针对裕溪复线船闸和巢湖复线船闸抽水检修中发现的与闸门相关的各类故障危害，本文分析了其产生的原因及相互之间的关系，采取了对应的处置办法和改进措施，有针对性地提出了预防措施。

    关键词：船闸;抽水检修;三角闸门;跳动量

    中图分类号：U641? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）09-0035-02

    1船闸概况

    裕溪复线船闸、巢湖复线船闸分别位于裕溪河航道下通长江、上连巢湖的咽喉上，是合肥“通江达海”的重要通道，地理位置十分重要。两座船闸于2012年12月实现了试通航，对缓解裕溪河水上运输起到了积极的作用。

    长期以来，两座复线船闸受自然沉降、高通航量、高水位差、双向水头、大型化船只不断地拖拽撞击的影响，闸首闸室已经出现了明显的位移变形，顶枢和底枢拉座的螺栓螺母等固定件松动，闸门跳动量超出标准范围，设备运行不平稳，整体技术状况不断变差，严重地影响了船闸的通航安全。为排除故障、消除安全隐患，保障船闸的安全畅通，安徽省合巢水运建设开发有限公司于2018年年底和2019年年初分别实施了裕溪复线船闸、巢湖复线船闸的第一次抽水检修工程。

    2技术参数

    裕溪复线船闸和巢湖复线船闸由同一家设计院按Ⅲ级船闸标准设计，兼顾Ⅱ级水深，年设计通过能力分别为5930万吨和6000万吨。闸室有效尺度分别为200m×23m×4.5m和230m×23m×4.5m，都采用短廊道集中输水。

    两座船闸闸门均为钢质三角闸门，采用空间网架结构，单扇闸门门重在130-150吨之间，顶枢采用花兰螺母调节拉杆，底枢采用楔块调节拉杆。

    3危害分析

    闸室抽完水露出底槛后，我们组织设计院和施工单位共同对闸阀门和闸室水下部分进行了详细的检查，通过专门检查和在后续施工中的发现，与闸门相关的故障主要如下：

    （1） 两个船闸尤其是裕溪复线船闸位于老河滩上，基础较差，闸室闸首位移变形较大。因闸门漏水，裕溪复线船闸闸门在一定水位差时会有振动。

    （2） 闸门顶枢和底枢拉座固定螺栓螺母松动。

    （3）闸门跳动量大大超过检修规范。

    （4） 因闸门下沉严重，部分底枢蘑菇头、蘑菇头衬套、密封圈磨损。一个底枢密封圈挡板因闸门下沉偏斜而脱落、下层摩擦片磨断。

    （5） 闸门下沉后，由于接触压力过大，闸门底槛复合不锈钢板的复层沿着底止水运动轨迹的位置已经被磨出了里外两条沟槽，部分区域已经磨穿。

    （6）闸门中缝止水尼龙板折断。

    （7）闸门边羊角连接段止水尼龙块脱落，固定架变形。

    经过分析，我们认为以上各个故障并非孤立，而是密切关联相互影响的。总结起来，都与闸门下沉相关：

    （1）闸首沉降变形引起闸门轴线位置发生偏斜，闸门下沉;两个闸门轴线的平行度被破坏，还会加剧闸门漏水;闸门漏水会在一定水位差时造成闸门振动，从而造成顶枢和底枢拉座固定螺栓螺母松动。

    （2）闸门下沉会导致蘑菇头、衬套、密封圈等大部分底枢部件受力不均匀而产生不同程度的损坏。闸门下沉较多，闸门偏斜较大还会造成蘑菇头密封圈挡圈压迫脱落和底枢轴下层摩擦片磨断等现象。

    （3）闸门下沉会拉近闸门底部与底槛之间的距离，导致尼龙止水与底槛砼之间产生碰撞，底止水橡皮与底槛复合不锈钢板之间的摩擦力增大，从而造成：边羊角连接段尼龙止水脱落和固定架变形、中缝止水尼龙板折断、复合不锈钢板的复层严重磨损甚至局部卷起、闸门运行阻力过大，严重的还可能导致闸门卡死。

    （4）反过来，顶枢和底枢拉座固定螺栓螺母的松动、底枢蘑菇头、衬套、摩擦片等相关部件的损坏又会加大闸门下沉量，从而形成一个恶性循环。

    （5）闸门跳动量反映的是闸门门顶高程在开关门过程中的变化量，因此，闸门下沉最直接最明显的变化是跳动量的变化。

    从分析来看，以上各种故障基本上都可以归结到闸门下沉这个主因上来，而闸门的严重下沉则威胁着闸门的安全运行。因此，定期对闸门进行检查和观测具有十分重要的意义。

    4危害处理

    对于前述故障危害的处理，主要从三个方面着手：

    （1）按照常规的检修方法对损坏的部分进行更换调整，对紧固件进行更换加固，对闸门跳动量进行了调整，使之符合规范要求。

    （2）对闸门部件和参数进行改进。由于边羊角连接段尼龙止水材质过硬，我们将尼龙变更为橡胶，并适当调大了边羊角止水底面与复合不锈钢板之间的间隙，预留一定的闸门下沉量，消除边羊角止水与底槛之间的刚性碰撞，防止边羊角止水脱落，减轻边羊角止水与复合不锈钢板之间的摩擦危害;将更换后的闸门中缝止水尼龙板底部与底槛复合不锈钢板之间的间隙适当调大，预留一定的闸门下沉量，消除中缝止水尼龙板与底槛之间的刚性碰撞，防止折断。

    （3）適当调整闸门底止水橡皮与复合不锈钢板之间的压力，减轻底止水橡皮与复合不锈钢板之间的摩擦。

    （4）闸门底槛预埋的复合不锈钢板，基层为Q235B，δ=14，复层为OCr18Ni9，δ=2。通过检修来看，复层磨损较快，且复层和基层之间已经出现多处脱层现象。本次检修仅对复层破损处进行了修补，在下次抽水检修时，结合实际情况，可考虑清除复层，仅保留基层钢板。

    5危害预防

    闸门是关系船闸安全运行的关健部分，且由于闸门下半部位于水下，一但出现故障处理难度大处理时间长。所以，针对闸门开展持续的有针对性的检查和监测，对预防和及时发现闸门故障有着重要的意义。结合经验，可采取如下预防措施：

    （1）给闸门顶枢拉座螺栓螺母划定位线并定期检查。一但螺栓螺母松动，定位线就会出现明显移动，从而非常方便地判断出螺栓螺母松动情况，及时进行紧固处理。

    （2）开展年度水下检查，摸排闸门水下部分，尤其是底枢的情况，掌握底枢各部分变化趋势，发现重大变化和故障应及时与专业单位进行沟通，确定下一步处理方案。

    （3）闸门的主要故障基本上都可以体现在闸门跳动量变化上来。因此，必须定期测量闸门跳动量并做好记录和数据分析。一般闸门跳动量的变化应该是平稳缓慢的。通过缓慢累积，跳动量超出标准后，可通过调节顶枢拉杆的花兰螺母来调整闸门跳动量。在监测过程中，一但发现跳动量出现较大突变，则预示着闸门相关部位可能出现故障，此时，应及时查找分析故障原因，加大监测频率，必要时请专业单位进行检测并确定下一步处理方案。

    参考文献：

    [1]船闸检修技术规程.JTS320-3-2013