水工金屬結構閘門制作及安裝技術探究

2024年3月11日發(作者：實習班主任工作計劃)

水工金屬結構閘門制作及安裝技術探究

摘要：隨著水利技術的發展及景觀工程的要求，閘門的結構也采取多樣的結

構，對產品的結構、質量、成本提出了更高要求，近年來，三角閘門以其能在動

水中啟閉并能承受雙向水頭，已逐漸成為國內船閘建設中重要的工作閘門形式之

一。三角閘門的安裝有工程量多，外形尺寸及重量大，且具有安裝程序復雜，拼

裝、焊接技術要求高等特點。文章主要介紹水庫泄放洞改造工程金屬結構設備的

總體布置和具體設計，并從設備布置、結構設計、啟閉機選型等方面進行闡述，

工程的金屬結構在確保結構強度、剛度及穩定性的前提下均能符合現行規范要求。

關鍵詞：水工結構；閘門；安裝；制作

1導言

水工金屬結構以閘門為主，具體種類既可按工作性分質為工作閘門、事故閘

門、檢修閘門等，也可按型式分為平面閘門、浮箱閘門、弧形門、三角門、人字

形門、浮筒閘門等，這些閘門在水利工程運行中起著決定性作用，所以，有必要

對閘門結構及制作的工藝展開研究討論。

2工程概況

某工程規劃設計主要建筑物包括節制閘和船閘，為滿足航運規劃，初步設計

擬新船閘為單級船閘，等級為Ⅲ級，閘室尺度為250.0m×23.0m×5.2m（長×寬

×門檻水深），按1000t級標準進行建設。船閘金屬結構主要由閘首工作門（三

角門）、閘首檢修門、輸水閥門、浮式系船柱、門槽埋件及啟閉設備等組成。船

閘閘門采用空間網架式鋼制三角形閘門，底部設有鋼制浮箱，閘門沿閘室中心線

對稱布局，上下閘首閘門弧形面板均朝引航道側，液壓啟閉機平水啟閉。上下閘

面板曲率半徑12390mm，閘門高度11720mm；單扇重130.93t，上下閘首總重

523.92t。

3金屬結構總體布置

本工程金屬結構設計由泄放洞進口控制閘和生態放水管進口控制閘等2部分

組成。

泄放洞進口控制閘共1孔，設事故檢修閘門、工作閘門各1道，見圖1。

事故檢修閘門孔口尺寸為3.9×4.3-25（寬×高-設計水頭，m；下同），底

檻高程208.70m，門型選用潛孔式平面定輪鋼閘門，門葉自重約18.0t/扇，門槽

重約18.0t/孔。閘門的操作方式為正常情況下為靜水啟閉，當泄放洞或工作閘門

發生事故時，可動水閉門。啟門時先關閉工作閘門，通過設在門頂的充水閥充水

平壓后靜水啟門。通過設在245.50m高程啟閉機室內的QP-800-30固定卷揚式啟

閉機對閘門進行啟閉操作。閘門平時鎖定在236.00m高程的檢修平臺上，汛期提

前解鎖作事故備用。

工作閘門孔口尺寸為3.9×4.3-25，底檻高程208.70m，門型選用潛孔式平

面定輪鋼閘門，門葉自重約26.0t/扇（含拉桿重量），門槽重約18.0t/孔。閘

門的操作方式為動水啟閉。通過設在245.50m高程啟閉機室內的QP-1600-10固

定卷揚式啟閉機對閘門進行啟閉操作。

放水管進口控制閘共1孔，布置于事故閘門與工作閘門之間的邊墻，采用

φ0.4m圓形進水口，孔口中心高程216.10m，進水口布置攔污柵、控制閘門各1

道（見圖2）。

圖1泄放洞進口控制閘剖面圖 圖2生態放水管進口控制閘剖面圖

攔污柵孔口尺寸為1.0×1.2-2，設1道固定式攔污柵，將進水口包覆。柵葉

主材為06Cr19Ni10，柵槽埋件主材為Q235B，攔污柵葉重約0.5t/扇，柵槽埋件

重約0.25t/套。

控制閘門孔口尺寸為φ0.4-18，門型為圓形鑲銅鑄鐵閘門。閘門與啟閉設備

通過長螺桿聯結，螺桿長度約21m，中間等距設置止彎環。閘門操作方式為動水

啟閉，啟閉設備采用1臺QL-50/25-SD手電兩用螺桿式啟閉機進行操作，啟閉速

度約0.2m/min，工作行程約0.6m。控制閘門平時常開泄水作生態放水用。

4水工金屬結構閘門制作及安裝技術

4.1閘門筒壁的拼裝及調整

通過卷板機卷制出來的管還存在一定非圓弧區域，并且閉合端不可能合攏狀

態，需在平臺上調整。先在平臺上鋪足夠大的鋼板（兩塊鋼板連接的通過點焊連

接），劃出圓筒平整端的外圓周線，將卷制好的圓筒吊于平板上，圓筒平整端面

壓在平板上，利用天車進行初步對弧，再通過頂管方法使圓筒平整端面與劃好的

圓周弧線吻合，閉合縫點焊。上方的閉合可通過調整螺栓使其閉合。制作浮筒閘

門的浮筒中部內弧樣板校核其弧度，通過用千斤頂方法或重新進入卷板機進行調

整處理。閉合處點焊并檢查合格后，上、下圓周用型鋼加固，下平臺，進行閉合

縱縫的焊接。

對圓組裝在專設對圓平臺上進行，首先進行平臺清理，去除平臺上的一些不

用的工裝卡具與多余焊疤。用水準儀測量并用楔形板調整支墩頂面水平，使頂部

相對高度差≤2mm。用劃規與鋼卷尺在平臺上放浮筒閘門筒壁內徑、頂底左右中

心線。對圓前先用砂輪打磨去除掉瓦片縱縫上的油漆、鐵繡等污物，然后進行圓

筒對圓組裝。對圓時采用專用工裝設備進行操作。對圓成型后安裝調圓加固工裝，

增加剛性，控制變形。

浮筒閘門利用浮箱的浮力進行上下伸縮來調整取水的位置，因此對焊縫的焊

角要求與平常的閘門焊縫要求不一樣，浮筒閘門的加勁環、筒壁等的鋼板如需要

拼接時，相互接觸的工作面，如筒壁內外表面、下加勁環的兩個面的焊縫必須打

磨平。

4.2現地操作水位顯示優化

目前，該電站獲取適時上游水位數值的方式，主要通過廠房上位機顯示查看，

對于遠方操作來說較為方便，能夠在閘門開啟或關閉時，及時看到水位的變化。

但在現地操作時，因為閘門控制室在大壩，控制室內沒有水位顯示器，如果需要

獲取水位信號，需要中控室值守一人及時與現場操作人員通訊聯系，這樣，使現

地操作人員很不方便。因此，必須通過技改將廠房上位機上的水位信號傳輸至大

壩閘門控制室的控制柜PLC顯示器上，能夠在PLC顯示器上及時看到適時水位數

值，這樣，可以方便運行人員在開、關閘門時根據水位來調節閘門開度，同時，

對于電站在汛期的穩定運行也可起到很好的作用。

4.3閘門筒壁的拼裝及調整

通過卷板機卷制出來的管還存在一定非圓弧區域，并且閉合端不可能合攏狀

態，需在平臺上調整。先在平臺上鋪足夠大的鋼板（兩塊鋼板連接的通過點焊連

接），劃出圓筒平整端的外圓周線，將卷制好的圓筒吊于平板上，圓筒平整端面

壓在平板上，利用天車進行初步對弧，再通過頂管方法使圓筒平整端面與劃好的

圓周弧線吻合，閉合縫點焊。上方的閉合可通過調整螺栓使其閉合。制作浮筒閘

門的浮筒中部內弧樣板校核其弧度，通過用千斤頂方法或重新進入卷板機進行調

整處理。閉合處點焊并檢查合格后，上、下圓周用型鋼加固，下平臺，進行閉合

縱縫的焊接。

4.4導向制作

另外在每節浮筒閘門的外側按照側軌的布置焊接4組導向結構，導向結構的

臂桿的中間部位為工字型其制作流程為：鋼板下料切割→焊接坡口加工→上下翼

板及腹板組裝成工字型→焊接→焊縫檢測→矯形。臂桿與浮筒閘門筒壁接觸面為

弧形面，弧度與筒外壁相同，另外一端則與導向輪座焊接起來，通過滾輪沿著側

軌進行上下行走，并起到導向定位的作用。

4.5質量控制

認真研究設計圖紙、設計文件、技術說明和招標文件規定的有關規范、標準，

確定周密的施工方案，編制工作程序，制定詳細的保證質量的技術措施，對施工

過程的各個環節進行嚴格的質量控制和監督，實行全面質量管理，高質量地完成

所承擔的全部工程項目。

在施工過程中，應全面控制人、機械、方法和環境等5個質量因素，重點控

制好材料、機械和設備的質量和工序過程的控制。相鄰兩縱縫間距≥300mm；管

口不平度≤2mm；實際直徑與設計直徑差≤±D/1000，測量直徑不小于四對，加

勁環止水裝置及緩沖裝置的內圈弧度。

浮筒閘門校圓完成后，用弦長1m的樣板檢查，樣板與瓦片之間的間隙不能

大于2mm。縱縫校圓后，檢查鋼管的弧度，橢圓度（兩管口至少測量兩對相互垂

直直徑，其橢圓度應小于0.3D%）。

5結語

綜上所述，本文在通過對某電站的閘門參數、運行方式、運行原理、日常維

護方式進行分析，并結合該電站閘門在歷史運行過程出現的故障問題，得出該電

站的閘門運行方式比較成熟可靠，裝置集成化程度較高的結論。該施工技術可以

廣泛的應用在類似的閘門制造工作，提高制造效率、節約經濟成本。通過總結制

造經驗，優化制造工藝，實現企業的高效，提升產品質量，提高經濟效益。

參考文獻

[1]劉琦.水工金屬結構浮筒閘門制作工藝及方法[J].云南水力發電，2023，

39(08):140-144.

[2]文貴元.水電站金屬結構閘門制作及安裝技術[J].大眾標準化，

2023(03):49-51.