浮箱式閘門的應(yīng)用
浮箱式閘門是近幾年涌現(xiàn)出來的一種適合于運河或沿海地區(qū)水利樞紐工程建設(shè)的新型閘門。隨著我國水利建設(shè)的深入開展和水資源的開發(fā)利用，這項先進(jìn)的閘門技術(shù)，正逐步引起工程界更多的關(guān)注。
一、浮箱式閘門簡介
1.浮箱式閘門的特點
水利水電工程的閘門種類很多、按構(gòu)造特征可分為梁式閘門、平面閘門、屋頂閘門、弧形閘門、扇形閘門、鼓形閘門、圓管式閘門、拱形閘門、球形閘門、浮箱式閘門等，各種閘門由于結(jié)構(gòu)上的差異，都有各自不同的特點。
浮箱式閘門一般只能在靜水中或流速較小的水域中操作運行，除在船塢上作為工作閘門外，還可以用在船閘、溢洪道和水閘上作為檢修閘門。此外，在一些中小型水利工程、清淤工程中，浮箱式閘門還可以作為臨時圍堰或擋水閘。其主要特點如下：
(1)可以封閉相當(dāng)大面積的孔口。
(2)不要求特別的啟閉設(shè)備。門葉可以在水中自由浮動，運輸方便。對河道上有多級閘孔寬度相同的水閘，作為共用的檢修閘門更為有利。
(3)門葉剛度較大。由于具有中空閘室，閘門的重量相對較輕。
(4)當(dāng)布置在水閘或溢洪道閘墩的上游時，可不設(shè)門槽，有利于泄水。
(5)作為防洪設(shè)施時，由于本身的結(jié)構(gòu)特點，過水和泄洪不需其他輔助設(shè)施。
(6)不能在動水中操作，應(yīng)用范圍受到一定限制。
(7)工程的整體造價偏高。
(8)需要有一定的吃水深度，閘門才能運轉(zhuǎn)，啟閉操作比較費時。
2.浮箱式閘門的組成和工作原理
浮箱式閘門一般由閘室(可充放水箱體)、閘塢、轉(zhuǎn)動中樞、壩檻、推進(jìn)裝置、基礎(chǔ)部分、控制系統(tǒng)等組成。主要利用水的浮力和重力作用啟閉。需要關(guān)閉時，閘門利用水的浮力和推進(jìn)裝置的推進(jìn)，運動至既定關(guān)閉位置，閘室進(jìn)水，閘門下沉至關(guān)閉。開啟時，閘室內(nèi)的水被抽干、利用水的浮力閘門升起，在推進(jìn)裝置的作用下，閘門復(fù)位于閘塢。
3.浮箱式閘門的作用
浮箱式閘門作為閘門的一種，基本作用也可概括為用來控制水位和調(diào)節(jié)流量的低水頭水工建筑物。一般情況下，它既可擋水，又可泄水?？梢栽谵r(nóng)田灌溉、水力發(fā)電、防洪排澇、擋潮、城鎮(zhèn)供水等方面，得到廣泛的應(yīng)用。也可與其他水工建筑物(如堤壩、船閘、魚筏道、水電站、揚水站或其他水閘等)組成水利樞紐。
4.浮箱式閘門的設(shè)計原則
(1)設(shè)計浮箱式閘門和設(shè)計其他閘門一樣首先應(yīng)掌握下述基本資料。如水工建筑物的情況、下游水情、河道水質(zhì)、冬季情況、通航要求、氣象和地震資料。
(2)做好閘門的選型設(shè)計工作。選定的形式首先技術(shù)上是可行的，其次經(jīng)濟(jì)上是合理的。一般來說，選型時首先要考慮水工建筑物對閘門提出的各種運行要求，如對水流的控制程序、運行的機(jī)率、安設(shè)的位置等。其次，要考慮制造安裝方面的條件，如當(dāng)時當(dāng)?shù)乜赡塬@得的制造材料、可能達(dá)到的制造安裝技術(shù)水平等。最后，還要考慮所選門型在經(jīng)濟(jì)上合理，不僅包括造價，還包括運行和維護(hù)費用、使用年限以及鄰近或附屬建筑物的相應(yīng)造價等。
二、浮箱式閘門在國內(nèi)外的應(yīng)用與發(fā)展
(一)國外應(yīng)用情況介紹
國外浮箱式閘門應(yīng)用比較廣泛，委內(nèi)瑞拉古里水電站和英國帕克爾水電站的溢洪道檢修門，美國麻雀點和布勒默頓船塢的船塢工作門都采用浮箱式閘門。但目前國外浮箱式閘門最具代表性的應(yīng)用是荷蘭新沃特偉赫河上的阻浪閘工程。
1991年，荷蘭同家交通、公共設(shè)施和水利部在通過縝密的可行性調(diào)查和嚴(yán)格的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性論證之后，批準(zhǔn)在荷蘭角附近的新沃特偉赫河上建造可活動阻浪閘。設(shè)計閘門僅在高水位時合攏，合攏次數(shù)預(yù)計為平均每10年一次或兩次。基本要求是在有洪水威脅時，閘門應(yīng)保證降低鹿廉特丹地區(qū)水位1.6m，降低多德赫特地區(qū)0.6m，從而緩和對鹿特丹地區(qū)堤壩高度的要求。
1.日高閘閥的組成與主要參數(shù)：
(1)閘門：阻浪閘的閘門就是兩個滑位墻。每個滑位墻高22m，長210m，共有15個隔間。當(dāng)滑位墻位于水中時，一個隔間與水隔絕，其內(nèi)設(shè)有電器和水利設(shè)施，技術(shù)人員在此操作，其余隔間被水充滿。
(2)球鉸和基部。球鉸并不是一個完整的球，它由若干個球面或殼形元件組成，在一個由10個鑄鋼件組成的基座上轉(zhuǎn)動。在閘門啟閉的過程中，球鉸是關(guān)鍵部件，就像肩關(guān)節(jié)一樣，被設(shè)計用來保證閘門可在各個方向隨著波浪移動，同時將作用在閘門上的水壓力傳遞到基礎(chǔ)上。
角形墩重達(dá)52000t，構(gòu)成了可受力70000t的球鉸基部。作用于滑位墻的力通過擤桁架梁和球鉸傳遞到這個碩大的角形混凝土墩上，最后將壓力傳至地下。
(3)桁架梁。桁架梁把施加于滑位墻的力傳遞到球窩接頭。每個桁架梁長度為237m，由3個巨型管呈梭形構(gòu)成，底部的巨型管直徑1.8m，管壁厚6～9tcm。
(4)自動推進(jìn)器。閘門由設(shè)于滑位墻頂部的自動推進(jìn)器推動。自動推進(jìn)器具有6個嵌齒輪，由水電機(jī)和齒輪傳動裝置帶動。
(5)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過對預(yù)測的高水位及相關(guān)河流的實際水位和流量等大量數(shù)據(jù)的處理預(yù)計出本地區(qū)的水位。根據(jù)此信息決定阻浪閘是否應(yīng)該合攏。同時控制閘塢鎖定裝置、推進(jìn)裝置、水泵等裝置協(xié)調(diào)工作。
2.運行狀況與作用
當(dāng)鹿特丹水位預(yù)計超過阿姆斯特丹標(biāo)準(zhǔn)參照水位3m時，控制系統(tǒng)將新沃特偉赫河上的阻浪閘預(yù)先關(guān)閉。整個合攏和重新開啟過程如下：
(1)控制系統(tǒng)對阻浪閘發(fā)出準(zhǔn)備指令
(2)通知海港調(diào)度中心，中心對來往船只發(fā)出警報
(3)原本干燥的船塢進(jìn)水至與河面相同水位，河道航運中斷。
(4)阻浪閘接列合攏指令，兩滑位墻漂浮至河道中央，閥門開啟，閘室進(jìn)水，下沉過程開始
(5)一個半小時后，滑位墻下沉至桁架梁1米以上處，高速水流沖刷桁架梁沉積物。
(6)合攏過程開始后兩小時，滑位墻平穩(wěn)下沉至清理過的桁架梁并封閉新沃特偉赫河道。
洪水過后，閘門一側(cè)的水位高于海水涌入一側(cè)的水位。此時阻浪閘重新開啟。首先閘室內(nèi)的水被抽干，閘門上浮。由自動推進(jìn)裝置推動，滑位墻返回閘塢。閘塢中的水被抽干至可控水平后，閘塢的門關(guān)閉。
阻浪閘和主要河道的堤壩加固工程，組成了整體防洪體系，共同保護(hù)荷蘭角地區(qū)免受洪水危害。
(二)浮箱式閘門在國內(nèi)水利工程中的應(yīng)用情況
近年來，國內(nèi)如浙江省富春江水電站，利用浮箱式閘門作為溢洪道檢修門；安徽省宿縣閘，利用浮箱式閘門作為水閘、船閘等合用的檢修門，而日可拼拆組合成跨度分別是10m、7.4m、6m的閘門。
浮箱式閘門在國內(nèi)應(yīng)用比較有代表性的工程是中運河浮箱閘門的建造。中運河浮箱閘門由水利部淮委規(guī)劃設(shè)計院設(shè)汁，安徽省水利科學(xué)研究院負(fù)責(zé)檢測和監(jiān)理，由安徽省疏浚工程公司船舶修造廠承建，于1995年5月中旬建造竣工。
該浮箱式閘門是中運河臨時控制設(shè)施，位于江蘇邳州幣境內(nèi)，是整個沂沭泗洪水東調(diào)南下工程的重要組成部分。閘門總長51.5m，最大寬度5m，最大高度7.5m，全部重量409.51t。該浮箱式閘門除具有平面閘門的一般特征外，很大程度上只有內(nèi)河鋼質(zhì)船舶的特點，其結(jié)構(gòu)形式介于閘門與船舶之間，門體尺寸之大，結(jié)構(gòu)之復(fù)雜，均為國內(nèi)之首創(chuàng)，被譽為世界第二，亞洲第一。
該閘門啟閉方式與門樞相仿，閉門時利用拖輪牽動門體、使門體基本就位，再向調(diào)節(jié)水艙充水使門體慢慢下沉，使門體與閘墩緊密結(jié)合。開門時，開啟水泵抽排調(diào)節(jié)水艙內(nèi)水位，使門體浮起，然后利用電動鉸鏈或拖輪牽動門體，回復(fù)到門庫內(nèi)，并使門體下沉。再將門體固定在門庫內(nèi)的帶纜樁上，從而使該閘不僅具有閘門擋水性能，又具有船舶的浮游穩(wěn)定性。
三、幾點建議
1.浮箱式閘門在我國水利工程上的應(yīng)用還處于初級階段，我國有許多防洪工程、小型河道截流改道、清淤和調(diào)水工程以及城市防洪工程等，修建臨時圍河堰都可以考慮建造浮箱式閘門．在一些水電站建設(shè)和船塢建設(shè)中，更可以廣泛應(yīng)用這種閘門。盡管一次性投資較大，但周期短，可重復(fù)性使用，效益明顯。
2.為了使浮箱式閘門這項技術(shù)更好地服務(wù)于我國的水利建設(shè)，在施工建造過程中確保質(zhì)量，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運行安全，各類施工、設(shè)計、研究部門應(yīng)加緊對該技術(shù)進(jìn)行專題研究工作。
3.由于浮箱式閘門目前應(yīng)用并不廣泛，還沒有成熟的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，所以應(yīng)組織有關(guān)部門制定專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使設(shè)計、制造、檢測具有科學(xué)的依據(jù)。
關(guān)鍵詞：閘門,浮箱式閘門
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