專利名稱：浮力程控自動(dòng)閘門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水利水電技術(shù)領(lǐng)域。它在水工閘門的分類上屬屋頂式閘門。
據(jù)查證，原始的屋頂式閘門是由美國人懷特(Jasiah White)在1818年發(fā)明，開始建造時(shí)，為了迷惑群眾而編造了一個(gè)故事，宣揚(yáng)是建造捕捉狗熊的大型陷井，而得名為熊井閘門(Bear-trap gate)。熊井閘門在美國的發(fā)展，先后在十項(xiàng)工程中建造，歷時(shí)88年，最大孔口尺寸達(dá)48.6×5m。美國工程師派克(Parker)在1916年著作的《水的控制》(The Contral of water)一書中，詳細(xì)地描述熊井閘門在工程實(shí)踐中，普遍出現(xiàn)自浮、自鎖和不同步等現(xiàn)象，而遭致破壞，并指出“這種閘門的失敗有兩大原因(1)設(shè)計(jì)不良，閘板比例不當(dāng)，容易在降落時(shí)自鎖；(2)由于橫向剛度不夠，在降落時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的不同步?！痹摃霭婧螅诿绹墓こ探缇蜎]有人再采用這種閘門。
后來，這項(xiàng)技術(shù)傳入歐洲，約在1930年由瑞典人胡柏(Huber)設(shè)計(jì)改進(jìn)成屋頂式閘門?？梢哉f，具有近代先進(jìn)技術(shù)水平的扇形閘門和鼓形閘門，也是在總結(jié)各種屋頂式閘門的工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，創(chuàng)新改進(jìn)而成。
我國第一座浮體閘建造于1968年9月，即河南省臨穎縣水利局建造的黃龍渠浮體閘(8×2m)。隨后該縣水利局又于1970年7月建成大郭浮體閘(26.5×4.5m)，作為技術(shù)革新成果在1971年廣州秋季交易會(huì)上展出，緊接著全國各地在短短的幾年內(nèi)，先后建成約23座浮體閘工程。為此水利電力出版社于1973年1月出版了《浮體閘》一書，使浮體閘在全國各地得到廣泛應(yīng)用，至今全國已建浮體閘工程約50座。但工程實(shí)踐證明，初期建造的浮體閘均存在嚴(yán)重的自鎖、自浮、失控和不同步等現(xiàn)象，而且暴露出檢修難、壽命短、封水差、操作運(yùn)行性能不好和閘板結(jié)構(gòu)破壞等嚴(yán)重問題。后來，經(jīng)查證文獻(xiàn)，才發(fā)現(xiàn)我國的浮體閘在結(jié)構(gòu)外形，運(yùn)行特性和存在問題上與美國的熊井閘門極為相似，為此有人宣揚(yáng)，我國的浮體閘將與美國的熊井閘門具有同樣的下場。
本發(fā)明人于1972年接受了洛陽市金水河水庫溢洪道浮體閘(26×6m)的設(shè)計(jì)任務(wù)，針對浮體閘工程實(shí)踐和模型研試中暴露出的嚴(yán)重問題，結(jié)合長期從事水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、安裝的心得體會(huì)，大膽地進(jìn)行十項(xiàng)創(chuàng)新改進(jìn)——增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿和增強(qiáng)整體剛度的鉸接微動(dòng)裝置；改進(jìn)閘板結(jié)構(gòu)計(jì)算條件和廊道閥門系統(tǒng)；改進(jìn)封水連接、施工吊裝和檢修支撐等。該浮體閘于1974年8月竣工，便立即經(jīng)受一次意外的“垮壩洪水”的強(qiáng)烈沖擊檢驗(yàn)，浮體閘快速地升閘擋水，升降靈活自如，沒有任何自浮、自鎖、失控和不同步現(xiàn)象。特別是河南省出現(xiàn)“75.8”特大洪水災(zāi)害后，河南省水利廳領(lǐng)導(dǎo)決定在該閘進(jìn)行高水位的運(yùn)行操作表演，讓參加會(huì)議的各地、市、縣水利局長都來參觀，以便大力推廣到各水庫溢洪道上。1975年10月17日進(jìn)行高水位操作表演，結(jié)果其良好可靠的操作運(yùn)行性能使參觀的各級領(lǐng)導(dǎo)歡心鼓舞。其后一批水庫溢洪道相繼修建了浮體閘。洛陽金水河水庫溢洪道浮體閘的研試和設(shè)計(jì)改進(jìn)成功，標(biāo)志著第二代浮體閘的誕生。至今運(yùn)行20多年，性能穩(wěn)定可靠，尚未大修過。
值得提及的是1982年8月3日，河南省輝縣石門水庫溢洪道浮體閘(47×6.25-7m)的事故性破壞，意外地為第二代浮體閘的設(shè)計(jì)、施工和操作管理做了一次十分寶貴的“破壞性試驗(yàn)”，為浮體閘的發(fā)展提供了最有說服力的科學(xué)依據(jù)。因?yàn)?，事故現(xiàn)場的調(diào)查報(bào)告、照片和當(dāng)事人的口述材料證明第二代浮體閘設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原理、原則和計(jì)算假定是安全可靠的；凡是按設(shè)計(jì)圖紙要求制造的各種鋼結(jié)構(gòu)零部件和正常施工的鋼筋混凝土構(gòu)件，都經(jīng)得起這次特殊的超倍負(fù)荷“破壞性試驗(yàn)”而未破壞；該浮體閘共有18個(gè)閘板單元，用強(qiáng)勁的“鉸接微動(dòng)裝置”和環(huán)氧樹脂砂漿接縫封水聯(lián)結(jié)成“半剛性”整體結(jié)構(gòu)，結(jié)果只破壞了10個(gè)閘板單元，尚有8個(gè)閘板單元保留完好，并自動(dòng)降落到設(shè)計(jì)位置，不受相鄰閘板單元破壞時(shí)超倍負(fù)荷的傳遞影響；已破壞的閘板單元，其破壞的部位和形狀各不相同；凡是施工、焊接、安裝有質(zhì)量隱患的部位和鋼結(jié)構(gòu)焊接件都破壞了；凡是施工、焊接質(zhì)量好的均無損壞。因此，施工質(zhì)量差，存在著許多嚴(yán)重的質(zhì)量事故隱患，是該浮體閘發(fā)生事故性破壞的根本原因；而操作管理上的失誤則是破壞的外因，因?yàn)橹灰袷乜h防汛指揮部的指令和多年來已明確規(guī)定的操作運(yùn)行守則——汛期或暴雨期間嚴(yán)禁高水位操作運(yùn)行，確保水庫安全，這次破壞事故完全可以避免發(fā)生，因?yàn)樵撻l按規(guī)定守則操作已安全運(yùn)行6年，并計(jì)劃全面檢查維修。但從這次意外的事故性破壞中，也得到許多有益的啟示必須全面的創(chuàng)新改進(jìn)浮體閘的設(shè)計(jì)、施工、安裝和運(yùn)行管理?xiàng)l件，為發(fā)明創(chuàng)造浮力程控自動(dòng)閘門提供新思路和理論、實(shí)踐依據(jù)。
1988年10月，以水利部黃河水利委員會(huì)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)院的名義，編印了《浮體閘技術(shù)服務(wù)說明》，并指出“我院在浮體閘工程設(shè)計(jì)和研究方面，具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1972年設(shè)計(jì)的洛陽市金水河水庫溢洪道浮體閘(26×6m)和1975年設(shè)計(jì)的輝縣石門水庫溢洪道浮體閘(47×6.25-7m)，經(jīng)過施工和長期運(yùn)行檢驗(yàn)，證明是成功的。過去浮體閘性能上出現(xiàn)的不同步，自鎖、自浮、失控、耐久性差、檢修難等問題，都基本上得到解決。因此，它被公認(rèn)為第二代浮體閘誕生的標(biāo)志。我院為此接待了全國各地30多個(gè)省、市、縣的有關(guān)人員采訪，并先后為有關(guān)部門提供了100多套設(shè)計(jì)圖紙，計(jì)算書和交流資料。為了大幅度降低造價(jià)，同時(shí)亦為了進(jìn)一步推動(dòng)浮體閘的發(fā)展，更好地為我國水利水電建設(shè)事業(yè)服務(wù)，我院將承擔(dān)浮體閘技術(shù)咨詢和第二、三代浮體閘設(shè)計(jì)任務(wù)。技術(shù)服務(wù)和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下(1)浮體閘工程設(shè)計(jì)(跨度大于50m以上)，將比按相同泄量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的橡膠壩節(jié)約投資額的1/2～1/5收取設(shè)計(jì)費(fèi)；(2)以浮體閘為主的新型小水電工程，將比按常規(guī)設(shè)計(jì)的小水電工程節(jié)約投資額的1/3～1/10收取設(shè)計(jì)費(fèi)；(3)對其他單位新設(shè)計(jì)的浮體閘工程技術(shù)咨詢，如果不能提出三條以上改進(jìn)意見和減少工程投資，一律免費(fèi)咨詢。一般咨詢費(fèi)只收取比原設(shè)計(jì)方案所節(jié)約投資額的1/3～1/10。配合該服務(wù)說明，由本發(fā)明人編寫了《浮體閘新技術(shù)綜述與展望》印發(fā)全國有關(guān)單位。本文較全面的總結(jié)我國浮體閘的發(fā)展過程和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，初步提出了第三代浮體閘的設(shè)想方案和改進(jìn)意見，并對浮體閘工程與中小型水電工程相結(jié)合，提出一些新觀念和新思路。隨后，曾結(jié)合一些工程項(xiàng)目的方案論證比較，對第三代浮體閘進(jìn)行更深入、更系統(tǒng)的探索研究，并撰寫了《浮體閘技術(shù)的發(fā)展與推廣應(yīng)用》，刊登在全國優(yōu)秀科技期刊《水利水電技術(shù)》1994年第一期，文中第一次正式提出第三代浮體閘設(shè)計(jì)方案和附圖?？傊景l(fā)明人曾對第三代浮體閘門進(jìn)行長達(dá)20年的探索研究，它將比第二代浮體閘更完善、更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)和更安全可靠，但遺憾的是尚無工程實(shí)踐檢驗(yàn)，具體內(nèi)容細(xì)節(jié)也從未公布于眾，第三代浮體閘研究成果的最大錯(cuò)誤，是屈服于浮體閘的傳統(tǒng)觀念和結(jié)構(gòu)造型，沒有取得突破性的新成果，只是對原有的設(shè)計(jì)、施工條件進(jìn)行修修改改，日臻完善。不過，事物的發(fā)展總有量變到質(zhì)變的過程，并遵循“否定的否定”規(guī)律，它為浮力程控自動(dòng)閘門的創(chuàng)造、發(fā)明提供豐富的依據(jù)和方案對比，大有前事是后事之師，失敗是成功之母的感慨！該發(fā)明的目的，就是博采當(dāng)代科技進(jìn)步成果和浮體閘工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為水利水電工程建設(shè)創(chuàng)造發(fā)明一種具有當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)水平的水力自動(dòng)兼容微機(jī)遙控的新型閘門，替代目前廣泛使用和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后的各種常規(guī)閘門(含船閘門型)，并為二十一世紀(jì)的水利水電工程建設(shè)提供一種操作運(yùn)行安全可靠，維修簡便、使用壽命最長、施工期最短、綜合造價(jià)最低的換代門型。另外，該發(fā)明與一整套新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝相結(jié)合，創(chuàng)造一種新型的活動(dòng)閘壩水電工程，替代常規(guī)的和目前世界各國仍大量采用的混凝土閘壩水電工程，并為中低水頭、水電工程的施工導(dǎo)流和一次性截流圍堰擋水提前發(fā)電開創(chuàng)新途徑，從而使我國的中、小型水電工程建設(shè)將取得突破性進(jìn)展當(dāng)年開工，當(dāng)年建成泄洪沖砂閘壩工程(浮力程控自動(dòng)閘門)，當(dāng)年建成簡化船閘工程，當(dāng)年施工截流，當(dāng)年利用截流高圍堰首批機(jī)組發(fā)電、第二年以電養(yǎng)電滾動(dòng)籌資建成，第三年開始用電費(fèi)收入償還貸款本息。它將使我國的水力自動(dòng)閘門和中、低水頭水電工程建設(shè)處于世界領(lǐng)先水平。
該發(fā)明的任務(wù)，就是全面系統(tǒng)地解決好浮體閘工程實(shí)踐中暴露出的十大技術(shù)難題，使浮體閘的升降性能、自動(dòng)化操作運(yùn)行性能、封水性能、維修性能、耐久性能、抗暴風(fēng)浪沖擊震動(dòng)性能，抗泥沙淤積性能，以及設(shè)計(jì)美術(shù)造型、旅游景觀、聯(lián)合消能工、安設(shè)微型整裝水力發(fā)電機(jī)組、綜合經(jīng)營管理、施工工藝、施工期、工程造價(jià)等，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)。并與一整套新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝、新政策、新觀念相結(jié)合，使我國江河的全方位滾動(dòng)開發(fā)治理，迅速走上自行籌資、自行收費(fèi)、自行還貸、自行建設(shè)、自行管理的“五自”工程模式。
該發(fā)明具有四大命名特征第一，它來源于我國第一、二、三代浮體閘門的大量研試成果和廣泛的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，它的根和基礎(chǔ)是浮體閘，它的升降工作原理、五連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)條件等，完全與浮體閘相同。因此，它只能姓“浮”，即按浮體閘的工作原理、設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，不必再做任何模型試驗(yàn)，就能直接設(shè)計(jì)出能確保安全可靠運(yùn)行的浮力程控自動(dòng)閘門。第二，它廣泛應(yīng)用水力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和機(jī)構(gòu)力學(xué)的原理，對浮體閘存在的問題，進(jìn)行全面又系統(tǒng)的創(chuàng)新改進(jìn)，可以說，除標(biāo)準(zhǔn)化的螺釘、螺帽外，99％的零部件都與浮體閘不一樣，創(chuàng)新改進(jìn)的深度和廣度都是創(chuàng)紀(jì)錄的，量變產(chǎn)生質(zhì)變，因此，可以改名為“力·程控·自動(dòng)·閘門”，名字的第一個(gè)字是“力”，即表示一切創(chuàng)新改進(jìn)都是按力學(xué)原理來進(jìn)行，不是隨意按主觀愿望行事，如多功能支鉸封水聯(lián)合裝置，柔浮中間鏈板，通用型檢修支撐裝置、永久性封水裝置等。第三，它設(shè)置十分復(fù)雜又完善的多功能廊道閥門操作管理系統(tǒng)，使它能按照設(shè)計(jì)程序和各種設(shè)計(jì)水位，進(jìn)行水力自動(dòng)和微機(jī)遙控操作運(yùn)行。它區(qū)別于傳統(tǒng)的水力自動(dòng)閘門，均以設(shè)計(jì)容器增加的水重作為平衡力來自動(dòng)升降閘門；新設(shè)計(jì)則按設(shè)計(jì)程序的電氣線路和各種水位的連通管裝滿很小容量的塑料瓶、拉動(dòng)拉線開關(guān)，用蓄電瓶電源打開特制的電磁閥，就能操作氣動(dòng)蝶閥來自動(dòng)升降閘門，即“程控·自動(dòng)“區(qū)別于傳統(tǒng)的“水重平衡·自動(dòng)”。第四，它具有水工閘門必須具備的性能和特征一快速啟閉閘門、嚴(yán)密可靠的封水裝置、良好的耐久性能、良好的施工、安裝、維修條件，能安設(shè)檢修閘門進(jìn)行大修等，因而其類別劃分屬“閘門”，而不像橡膠壩、浮體閘的類型屬活動(dòng)壩或活動(dòng)堰?？傊?，按這四大特征命名為“浮力程控自動(dòng)閘門”是科學(xué)又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?br> 該發(fā)明的技術(shù)方案所必要的技術(shù)特征和附加技術(shù)特征，有如下十項(xiàng)1.首創(chuàng)多功能永久性支鉸封水聯(lián)合裝置，這是一項(xiàng)技術(shù)性和專業(yè)性很強(qiáng)的發(fā)明專利技術(shù)，也是浮力程控自動(dòng)閘門具有當(dāng)代先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。對浮體閘支鉸結(jié)構(gòu)形式和封水結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)合，曾花費(fèi)20多年時(shí)間進(jìn)行探索研究，也曾構(gòu)思過許多結(jié)構(gòu)形式方案，但由于傳統(tǒng)觀念和技術(shù)的束縛，未能取得突破性進(jìn)展，直到近年編制本發(fā)明說明書和繪圖過程中，才逐步完善為較理想的成果①打破傳統(tǒng)技術(shù)閘門支鉸傳遞集中荷載，改為連通式的鉸鏈鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)接觸面支承，傳遞均布荷載，消除應(yīng)力集中破壞難題；②利用鉸鏈鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)切線支承面，增加電刷鉻層保護(hù)，作為永久性封水，解決了支鉸結(jié)構(gòu)裝置與封水結(jié)構(gòu)裝置相結(jié)合問題；③利用“鏡面密封”新技術(shù)、二硫化鉬潤滑劑、鎳鉻不銹銅板、不銹鋼零件和電鍍鉻層防銹等，在閘板單元分縫處，即鉸鏈鋼管的端部設(shè)計(jì)了永久性密封鉸軸傳動(dòng)抗拉裝置，并解決接縫及轉(zhuǎn)動(dòng)面的永久性封水問題，其最大特點(diǎn)是傳動(dòng)鉸軸和面鏡密封零件，按設(shè)計(jì)的程序總裝配后，不能拆換取出，保證永久性安全運(yùn)行，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共壽命，極大地簡化了支鉸封水聯(lián)合裝置的施工安裝和維修；④僅靠鉸鏈兩端的鉸軸和座板埋件承擔(dān)主閘板向上水壓分力(拉力)是不夠安全的，故每個(gè)閘板單元增設(shè)三套弧面止軸板焊接件共同抗拉，并兼齒檻消能；⑤為了增加支鉸鋼結(jié)構(gòu)挑流壩的摻氣消能和射流水撞擊消能，并與主閘板下半部梁板結(jié)構(gòu)消能、消力池齒檻消能，組成較經(jīng)濟(jì)合理的新型“聯(lián)合消能工”，在鉸鏈焊接工字梁上焊接三角棱形鑄鐵消力齒和錐形射水管，并埋設(shè)輸送壓縮空氣的摻氣管；⑥在閘墩側(cè)面封水與支鉸端部轉(zhuǎn)動(dòng)面相交處的封水處理是一個(gè)技術(shù)難題，目前各種閘門都沒有成功的經(jīng)驗(yàn)，都發(fā)生嚴(yán)重的漏射水現(xiàn)象。為此改用精加工和電刷鉻層保護(hù)的焊接鋼結(jié)構(gòu)園盤，利用“鏡面密封”原理來消除漏射水現(xiàn)象，并達(dá)到永久性封水和長期不需維修的要求；⑦在閘墩一側(cè)鉸軸的端部安設(shè)三套轉(zhuǎn)動(dòng)裝置一是壓力水輸送密封裝置；二是壓縮空氣輸送密封裝置；三是閘門開度泄量指示器。以上各項(xiàng)結(jié)構(gòu)裝配和工藝條件見

圖1、圖2的文字說明一節(jié)。
2.采用新型的主閘板結(jié)構(gòu)。浮體閘的大量工程實(shí)踐證明，主閘板結(jié)構(gòu)形式和形狀，對浮體閘的升降性能和安全可靠性影響極大，特別是輝具石門水庫溢洪道浮體閘，經(jīng)受了暴風(fēng)浪沖擊和強(qiáng)烈的震動(dòng)考驗(yàn)，強(qiáng)大的風(fēng)浪沖擊使整座門體結(jié)構(gòu)和閘墻結(jié)構(gòu)發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)和響聲，巨大的聲響和晃動(dòng)使管理人員坐立不安，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上雖然考慮了風(fēng)浪沖擊的動(dòng)力系數(shù)1.5，但焊接的鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿還是發(fā)生斷裂破壞(主閘板升高50mm)，主閘板支鉸應(yīng)力集中產(chǎn)生的燈泡狀裂縫有所發(fā)展，接縫封水的環(huán)氧樹脂砂、漿局部破壞，由此證明現(xiàn)有浮體閘主閘板設(shè)計(jì)條件不適應(yīng)暴風(fēng)浪沖擊震動(dòng)；其次，是主閘板的施工預(yù)制和吊裝工藝限制主閘板形狀不宜復(fù)雜，尺寸不宜過大，要做大改進(jìn)難度大。浮力程控自動(dòng)閘門的主閘板就是針對這兩項(xiàng)技術(shù)難題來改進(jìn)和造型。首先，把主閘板的施工安裝工藝改進(jìn)為就地就位土模成型澆筑施工和一次性埋設(shè)鋼結(jié)構(gòu)焊接件，極大地簡化和加快施工安裝，而且主閘板單元寬度、結(jié)構(gòu)長度和形狀尺寸等不受吊裝機(jī)具條件限制。其次，把主閘板頂部改為折線型，折線高約800mm，以滿足柔性組合型上副閘板和柔浮中間鏈板的最小檢修安裝空間要求。其頂部曲線則按真空堰溢流曲線條件設(shè)置，以達(dá)最大的流量系數(shù)。這兩個(gè)條件相結(jié)合，必然產(chǎn)生主閘板在最高檔水位置，其頂端要潛入水面下約400mm，這樣暴風(fēng)浪沖擊時(shí)，其擋擊面不是主閘板懸臂端的剛體平面和與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上副閘板形成角狀剛體，而是一個(gè)尖嘴狀曲面體，這樣風(fēng)浪沖擊力的上半部沿曲面爬升越過門頂而下，不產(chǎn)生風(fēng)浪沖擊力的反作用力，風(fēng)浪沖擊力的下半部則沿柔性組合型上副閘板作切線運(yùn)動(dòng)，并以柔克剛，產(chǎn)生的反作用力顯然很小。但也產(chǎn)生一項(xiàng)很大的副作用，即反復(fù)巨大的暴風(fēng)浪波動(dòng)，勢必帶動(dòng)主閘板上下浮動(dòng)，彈柔性的上副閘板要比剛性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大的彈性共震變形，因此，一次暴風(fēng)浪就可能把閘墩兩側(cè)的水壓式橡皮封水磨損破壞，為此，采用了三項(xiàng)補(bǔ)救措施一是在主閘板頂部側(cè)面設(shè)置抗暴風(fēng)浪沖擊彈性鎖定限位裝置，來限制主閘板大幅度的自由浮動(dòng)，并與水壓式橡皮封水聯(lián)合抗阻；二是在下副閘板支鉸鉸座鋼梁焊接件上，設(shè)置弧面止軸板彈性限位裝置，限制下副閘閘板的自由擺動(dòng)而產(chǎn)生共振現(xiàn)象；三是最有效的措施是及時(shí)利用微機(jī)遙控操作系統(tǒng)降落浮力程控自動(dòng)閘門約500mm，局部開啟泄流，暴風(fēng)浪就難以沖擊閘門?？傊?，抗暴風(fēng)浪沖擊和震動(dòng)裝置是盡量減輕其影響，是浮力程控自動(dòng)閘門設(shè)計(jì)造型一項(xiàng)重大舉措。再次，把主閘板下半部改成梁板式消能結(jié)構(gòu)，既節(jié)省鋼筋和混凝土用量，又利于形成新型“聯(lián)合消能工”，但在高水頭泄流條件則宜改成連續(xù)的空心板結(jié)構(gòu)，并利用挑流坎空中消能的“聯(lián)合消能工”。還有，主閘板的支承方式有所改進(jìn)，主閘板臥倒位置頂部支承在下副閘板鉸鏈焊接件，鋼對鋼線接觸支承，消除集中荷載的應(yīng)力集中問題，并增設(shè)舊輪胎橡膠板彈性墊塊，消除沖擊荷載。另外，中部支承梁盡量靠前移，減少頂部支承跨距，適應(yīng)溢流水深動(dòng)水壓力大的特點(diǎn)。其細(xì)節(jié)說明見圖1、圖3、圖4的有關(guān)文字說明。
3.采用柔性組合型上副閘板結(jié)構(gòu)來代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)閘板。它來源于橡膠壩和柔腹浮體閘的工程實(shí)踐和研試成果，但不是簡單的移植套用，而是揚(yáng)長避短，并結(jié)合浮力程控自動(dòng)閘門的運(yùn)行性能、支撐維修條件和施工安裝工藝特點(diǎn)，加以創(chuàng)新和配套組合，如柔浮中間鏈板、鏈條狀水壓式橡皮封水裝置、特制弧形鋼結(jié)構(gòu)固定銜接裝置，從而產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，具有很大的新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。其技術(shù)特征是①柔性閘板是由7～12mm厚的尼龍布橡膠板與直徑6.2～12.5mm的鋼絲繩粘結(jié)組合成，橡膠板不分閘板單元，粘接聯(lián)成整幅，其寬度與閘門總寬度相等，另加寬600mm作為側(cè)封水折疊用；但鋼絲繩的配置則按閘板單元來劃分，每個(gè)閘板單元設(shè)置4根，主要滿足抗暴風(fēng)浪沖擊的運(yùn)行要求，并防止尼龍橡膠板老化產(chǎn)生的永久變形，經(jīng)長期運(yùn)行會(huì)使閘門的擋水高度不斷增高變化。鋼絲繩的標(biāo)準(zhǔn)長度必須嚴(yán)格控制，而且每根鋼絲繩需由熟練工人編織成環(huán)狀，用4個(gè)特制滑輪固定在兩端的弧形鋼結(jié)構(gòu)固定銜接裝置，為了適應(yīng)鋼絲繩抗暴風(fēng)浪沖擊時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)大的集中拉力，增設(shè)抗剪精制螺栓強(qiáng)化聯(lián)結(jié)，并用120×5mm尼龍布橡膠板將鋼絲繩粘結(jié)固定。②其兩端用特制弧形鋼結(jié)構(gòu)銜接裝置來聯(lián)結(jié)，該裝置還具有閘板轉(zhuǎn)向抗拉、抗彎、側(cè)封水圓弧過渡、鋼絲繩固定強(qiáng)化微動(dòng)鉸接和主閘板頂部彈性支承多種功能。另外，必須指出其每節(jié)的長度僅為2.2m，以便與閘板單元的接縫錯(cuò)開，部分起到強(qiáng)化微動(dòng)鉸接的整體性聯(lián)結(jié)作用。③柔性組合型上副閘板的側(cè)封水連接處理是一項(xiàng)技術(shù)難題，既要滿足閘板柔性變形條件，又要與主閘板和下副閘板的側(cè)封水有連續(xù)性和彎曲、轉(zhuǎn)動(dòng)、拉直的良好銜接，經(jīng)多方案研究比較，最后采用鏈條狀水壓式橡皮側(cè)封水裝置，它是利用雙道螺栓、雙套筒墊板、雙層橡膠板和較長的條形鋼板來聯(lián)結(jié)固定水壓式橡皮封水，并增強(qiáng)橫向剛度，防止過大的自由變形和漏水，再利用水壓式橡皮封水的反用力和摩阻力作為柔性閘板的支承點(diǎn)，從而提高封水裝置的穩(wěn)定性，不致產(chǎn)生過大的自由變形和大量漏水。④作為柔性組合型上副閘板的組成部分，就是柔浮中間鏈板，兩者相互依存，相互制約，相互成型，不可分離。其結(jié)構(gòu)裝配和工藝條件見圖4的文字說明。
4.采用柔浮中間鏈板來替代鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿。在浮力程控自動(dòng)閘門的最高檔水位置，它是柔性組合型上副閘板的組成部分，只有在閘門升降過程中和臥倒位置，才顯示出柔浮中間鏈板的形狀和功能。它與第二代五連桿浮體閘的鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿有相似的功能便于連接上、下副閘板和封水；構(gòu)成五邊桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，分別傳遞各構(gòu)件的浮力和水壓力；經(jīng)大量模型試驗(yàn)研究和電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算檢驗(yàn)，它極大地改善浮體閘的升降、運(yùn)行性能；它可取消蓄水池充水起動(dòng)閘門，而改用起動(dòng)水頭設(shè)計(jì)自動(dòng)升起閘門；增強(qiáng)浮體閘整體性剛度，有利于消除浮體閘嚴(yán)重的不同步現(xiàn)象。但鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿卻給浮體閘的施工、制造、安裝、接縫封水處理，抗暴風(fēng)浪沖擊和震動(dòng)、運(yùn)行管理和維修等，帶來眾多的不利條件，并發(fā)生事故性的斷裂破壞。該發(fā)明揚(yáng)長避短，并出色地解決好這些技術(shù)難題，其特征是①柔浮中間鏈板的高度約為800～1000mm，將比浮體閘的鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿長一倍，有利于消除“二次起動(dòng)水頭”，并滿足通用型檢修支撐裝置使用時(shí)，不致帶動(dòng)下副閘板，也為維修創(chuàng)造較好的空間條件；②塑料管的作用是加強(qiáng)橫向剛度和浮力成型，每節(jié)塑料管的兩端要用硬質(zhì)塑料板熱焊密封，并用粘接劑和橡膠板牢固地粘貼在尼龍橡膠板上；③在柔浮中間鏈板范圍內(nèi)，把耐老化的發(fā)泡塑料浮體，其斷面尺寸約400×100mm，用粘接劑和橡膠板粘牢在尼龍橡膠板上，以達(dá)浮力成型作用；④特制弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件，是直接成型和傳遞分向水壓力的骨干部件，其弧面長度略比頂部的弧形鋼結(jié)構(gòu)固定銜接裝置長100mm左右。柔浮中間鏈板的結(jié)構(gòu)裝配和工藝條件見圖4的有關(guān)文字說明。
5.采用新型下副閘板，來替代四點(diǎn)支承的鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)。四點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)不僅在支鉸支承處產(chǎn)生巨大集中荷載，需配置大量的輻射鋼筋，而且由于閘板厚度有限，為了滿足抗裂核算要求，需要配置很多的雙向鋼筋，鋼筋密度很大，施工難度也大，曾造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故和斷裂破壞，如果閘板單元寬度加大一倍，則問題會(huì)更加突出和難于處理，必須改進(jìn)結(jié)構(gòu)形式和支鉸形式。本發(fā)明就是從支鉸改進(jìn)和就地就位土模成型施工工藝改進(jìn)人手，改進(jìn)為優(yōu)化型簡支梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特征是①把高精度標(biāo)準(zhǔn)臺模預(yù)制吊裝工藝，改進(jìn)為就地就位土模成型連續(xù)性施工工藝，這是最關(guān)鍵的創(chuàng)新和突破，從而極大地簡化施工安裝，縮短工期和降低造價(jià)；②永久性支鉸封水聯(lián)合裝置和柔浮中間鏈板的均布荷載傳遞，為優(yōu)化型簡支梁板結(jié)構(gòu)的選用創(chuàng)造必需的前提條件，這樣梁板的高度可按最優(yōu)配筋率來選定，預(yù)計(jì)可節(jié)省鋼筋用量50％以上，對抗裂校核也極為有利；③梁板結(jié)構(gòu)的縱橫斷面形狀見圖4、圖5所示，其臥倒位置支承點(diǎn)的跨度，這是抗彎強(qiáng)度主要條件之一，將比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)縮小1/3以上；④主閘板頂部支承和通用型檢修支撐的支承都設(shè)在下副閘板鉸鏈焊接件上，便于應(yīng)力擴(kuò)散和簡化結(jié)構(gòu)布置，也是一個(gè)重要特征。
6.采用新型的封水裝置來替代常規(guī)的封水裝置。浮體閘最大特點(diǎn)之一，是封水結(jié)構(gòu)裝置種類繁多，而且制造安裝難度大，使用壽命短，維修拆換不方便，封水結(jié)構(gòu)裝置的總造價(jià)約占門體結(jié)構(gòu)總造價(jià)的1/3左右。該發(fā)明突破傳統(tǒng)觀念和技術(shù)的工藝條件，把90％以上的封水結(jié)構(gòu)改進(jìn)為永久性封水結(jié)構(gòu)裝置，可以長期連續(xù)運(yùn)行，不需維修拆換，具有與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共壽命的特征，從而極大地簡化施工安裝，減少維修管理人員和費(fèi)用，具有很高的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益，其特征是①把主閘板和下副閘板的支鉸封水結(jié)構(gòu)裝置，改進(jìn)為鋼對鋼線接觸支承兼永久性封水結(jié)構(gòu)裝置，并配套采用鎳鉻不銹銅墊圈的“鏡面密封”、二硫化鉬永久性潤滑劑、不銹鋼零件和電刷鉻層等新工藝，使整個(gè)支鉸封水聯(lián)合裝置的耐久性長達(dá)數(shù)百年；②把主閘板單元間的接縫封水改進(jìn)為鋼筋網(wǎng)配合鋼纖維彩色水泥砂漿拱形封堵，彩色玻璃球裝飾美化，達(dá)到與鋼筋混凝土閘板共壽命的要求，一旦局部損壞也易于修復(fù)。它來源于浮體閘環(huán)氧樹脂砂漿封堵的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過強(qiáng)烈的暴風(fēng)浪沖擊和震動(dòng)檢驗(yàn)，只有少量損壞，絕大多數(shù)完好。③把主閘板和柔性組合型上副閘板的側(cè)封水，改進(jìn)為水壓式橡皮封水結(jié)構(gòu)裝置，閘門升降運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉壓力水源，使封水橡皮與閘墻分離，減少封水橡皮的磨損和摩阻力；當(dāng)閘門關(guān)閉擋水時(shí)，打開壓力水源，使封水橡皮擠緊，而達(dá)到良好的封水效果，這是大型活動(dòng)閘門封水技術(shù)上的一項(xiàng)新突破，特別是主閘板側(cè)封水與支鉸端部轉(zhuǎn)動(dòng)面相交處的鋼圓盤結(jié)構(gòu)永久性封水裝置相配合使用，將使浮力程控閘完全消除漏射水現(xiàn)象，這是目前各種閘門都難于做到的。④下副閘板單元接縫處的封水裝置更為簡化，中部空間為鋼模板預(yù)制的竹筒骨架瀝青木屑加熱拌制成型的澆筑模板，上部接縫則用優(yōu)質(zhì)油氈片封堵。⑤下副閘板的側(cè)封水，由于裝卸拆換條件限制，不宜采用水壓式橡皮封水，改用耐老化塑料管和橡膠墊塊彈性壓緊的封水結(jié)構(gòu)裝置，其中埋入混凝土中的不銹鋼螺帽，需先用強(qiáng)力粘接劑粘牢在角鋼焊接件上，并在螺帽的端部用沖壓成型的白鐵皮帽蓋粘接封堵。新型封水結(jié)構(gòu)的裝配和工藝條件見圖6的文字說明。
7.首創(chuàng)主閘板工字梁轉(zhuǎn)動(dòng)式施工臺模，為閘墩兩側(cè)的高質(zhì)量高精度扇形封水工作面服務(wù)。浮體閘的工程實(shí)踐證明不管工人技術(shù)水平如何，不管如何精心施工，由于主閘板側(cè)封水鋼結(jié)埋件的轉(zhuǎn)動(dòng)平面的偏差與閘墩扇形封水工作面的施工偏差的累積誤差，往往造成側(cè)封水鋼結(jié)構(gòu)埋件與閘墩扇形封水工作面發(fā)生局部碰卡造成很難看的刮痕，并使封水橡皮擠壓破壞，浮體閘的擋水高度越大，問題越突出、越嚴(yán)重。該發(fā)明就是使閘墩扇形封水工作面的大面積高空作業(yè)產(chǎn)生的平整度偏差與轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模的安裝偏差相一致，這是很容易做到的，因?yàn)殚l墩形封水工作面的平整度是由轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模刮平測定，后期，用二期混凝土將主閘板工字梁轉(zhuǎn)動(dòng)式施工臺模與主閘板連接，即能確保其高質(zhì)量高精度要求。必須指出，為了適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)臺模的施工條件，閘墩扇形封水工作面的墻體結(jié)構(gòu)和工藝流程必須加以改進(jìn)在扇形工作面的標(biāo)準(zhǔn)尺寸范圍內(nèi)，預(yù)留約50mm深的鋼筋網(wǎng)二期混凝土坑槽，并埋設(shè)足夠數(shù)量的插筋；施工前把基面打毛沖洗，后立即焊接固定鋼筋網(wǎng)，并用較稠的細(xì)骨料混凝土(需摻一定數(shù)量的早強(qiáng)劑)分層填筑至鋼筋網(wǎng)內(nèi)面；緊接著自下而上分層綁扎鋼絲網(wǎng)，并按轉(zhuǎn)動(dòng)臺模的標(biāo)準(zhǔn)基線抹平水泥砂漿，初凝后及時(shí)用轉(zhuǎn)動(dòng)臺模標(biāo)準(zhǔn)木板基面檢驗(yàn)其平整度，局部不合格者及時(shí)修理；每層初凝時(shí)間和開始填抹上層水泥砂漿的時(shí)段，根據(jù)當(dāng)時(shí)氣溫條件，由值班技術(shù)人員簽字決定；整個(gè)扇形工作面，必須是三班制連續(xù)作業(yè)，中間不允許停工待料，全部施工完成后，立即由質(zhì)檢驗(yàn)收人員用轉(zhuǎn)動(dòng)臺模檢查平整度，如果局部偏差值超過允許值要及時(shí)磨平處理，如果偏差值很大無法處理，則需打掉重新施工；檢驗(yàn)合格，立即掛上草席灑水養(yǎng)護(hù)七天；該扇形封水工作面的光滑度，涂刷耐老化、耐曝曬的新型涂料來保證。這套轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模的特征是①就地就位立木模澆筑800mm寬的鋼筋混凝土工字梁，其外形輪廓與主閘板完全一樣，并按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)好封水角鋼焊接件和抗暴風(fēng)浪沖彈性鎖定限位裝置的鋼結(jié)構(gòu)支架焊接件；②用側(cè)封水角鋼的螺孔安設(shè)固定一條平直的木質(zhì)板條基準(zhǔn)面，作為轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模檢驗(yàn)和控制扇形封水工作面的主要依據(jù)；同時(shí)焊接固定臨時(shí)拉桿、腳手架，安全網(wǎng)和踏板；③在閘墩頂部懸臂板預(yù)留一個(gè)吊裝孔和機(jī)架螺栓埋設(shè)件，安設(shè)一臺拉力約1000kg的手動(dòng)電動(dòng)兩用卷揚(yáng)機(jī)，通過安設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)支架焊接件上的4倍率滑輪組，來操作轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模。還須強(qiáng)調(diào)指出，為了防止萬一，在鋼筋混凝土工字梁頂部支承位置的閘底板上，要放置一批舊輪胎，防止墮落撞擊破壞，并配合使用圓木支撐輔助，確保施工安全。
8.首創(chuàng)通用型檢修支撐裝置，這是浮力程控自動(dòng)閘門推廣應(yīng)用和“包維修”承諾不可缺少的技術(shù)特征。浮體閘的工程實(shí)踐表明，浮體閘是由數(shù)十個(gè)獨(dú)立的閘板單元組裝成，重量達(dá)數(shù)百噸乃至上千噸，曾使用過傳統(tǒng)的起重機(jī)吊裝檢修，難度很大，費(fèi)用很高，時(shí)間很長。后來，曾改進(jìn)為粗放型人工操作轉(zhuǎn)動(dòng)式支撐裝置，但效果不佳，曾發(fā)生事故性破壞。因此，要把數(shù)十個(gè)巨大又笨重的閘板單元，不用任何起重機(jī)具，僅靠閘門自身的浮動(dòng)和升降，同時(shí)均勻地支撐固定，并且準(zhǔn)確地降落到特殊的球面支承板上，這種高精度通用型檢修支撐裝置，必須有一整套嚴(yán)格的工藝流程來保證。所謂通用型就是數(shù)十座乃至上百座浮力程控自動(dòng)閘門，共用一套檢修支撐裝置，并把定期維修拆換磨損部件搞成一條龍社會(huì)化服務(wù)，不需管理單位操勞動(dòng)手。其技術(shù)特征是①通用型鋼管支撐構(gòu)件，由標(biāo)準(zhǔn)長度的優(yōu)質(zhì)無縫鋼管與精加工的球面支承板，焊接座架，微調(diào)螺釘連接板，焊接螺帽等，在特制高精度臺模上組裝焊成，必須嚴(yán)格控制和消除焊接變形，這是標(biāo)準(zhǔn)化的高精度通用型構(gòu)件，它共用于某種系列范圍內(nèi)的所有浮力程控自動(dòng)閘門，除第一座閘門外，其他不必再造，從專門倉庫借用即可；②精加工的凹形球面支承座板，要嚴(yán)格的按設(shè)計(jì)中心線間距焊接在下副閘板的鉸鏈腹板上，并與彈性限位板配合焊接，檢驗(yàn)合格后電刷鉻層保護(hù)球面；③在標(biāo)準(zhǔn)的臺模上，先定住固定已裝配焊好的下副閘板支鉸封水聯(lián)合裝置，按1∶1的木板斷面模型所顯示的標(biāo)準(zhǔn)傾斜位置，裝配上通用型鋼管支撐，然后調(diào)整定位固定主閘板頂部鋼梁焊接件，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，把聯(lián)結(jié)鋼板焊接固定，同時(shí)用3個(gè)螺栓臨時(shí)固定支撐座板焊接件。這里最關(guān)鍵的工藝流程是由于鋼結(jié)構(gòu)焊接件受運(yùn)輸、搬動(dòng)、撞擊、溫差等影響，加上混凝土澆筑振搗所產(chǎn)生的變形，以及安裝誤差等的累積偏差，導(dǎo)致各通用型鋼管支撐球面中心點(diǎn)不可能有相同的空間座標(biāo)位置，有的可能大大超過偏差允許值，因此，每一座浮力程控閘門在施工結(jié)束驗(yàn)收前，要進(jìn)行一次設(shè)計(jì)擋水位的操作運(yùn)行檢驗(yàn)，合格后立即安裝通用型鋼管支撐，并用微調(diào)螺釘將各支撐球面支承中心點(diǎn)調(diào)整在一條直線上，然后開閘降落上游水位，這時(shí)浮力程控自動(dòng)閘門將隨上游水位降落而相應(yīng)降落，當(dāng)主閘板頂部曲線段降落到距設(shè)計(jì)檢修支撐高程標(biāo)志(紅色畫線)尚有50mm時(shí)，停止降落并由潛水員穿潛水服水下檢查各支撐球面中心點(diǎn)與凹形球面支承中心點(diǎn)的偏差值，逐一記錄在案；如果偏差值都超標(biāo)過大，則關(guān)閘升起閘門，在水面上調(diào)整合格；如果只有少數(shù)偏差值大一些，則由潛水員水下調(diào)整合格，隨后緩慢降落支撐住，但主閘板還在水中漂浮，只有小部分重量支承受力，這時(shí)潛水員可用重錘敲擊，使支承面完全吻合正位，以便上游水位降落到最低水位時(shí)，電焊工下去將各個(gè)支撐座板焊接件與聯(lián)結(jié)鋼板焊牢，并將3個(gè)臨時(shí)固定螺栓改焊為抗剪錨焊螺釘，最后刷涂新型防銹料保護(hù)。最后關(guān)閘升起閘門，并測量各支撐球面中心點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)直線的偏差值，逐一編號記錄在案，為以后定期檢修支撐時(shí)，安裝調(diào)整的依據(jù)。但是經(jīng)過幾十年的操作運(yùn)行和暴風(fēng)浪沖擊震動(dòng)，可能產(chǎn)生累積的結(jié)構(gòu)永久變形偏差，因此，其后每次檢修支撐時(shí)，都需由潛水員水下檢查無過大偏差，方允許排空水位進(jìn)行檢修支撐。這就是保證這套通用型檢修支撐裝置安全可靠使用的全部工藝流程。如果違背該工藝流程，必然導(dǎo)致個(gè)別支撐超負(fù)荷破壞和主流板局部破壞。
9.創(chuàng)造一種新型的雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門，這是附加技術(shù)特征。在設(shè)計(jì)浮力程控自動(dòng)閘門時(shí)，盡量設(shè)法不用檢修閘門擋水也能定期進(jìn)行檢修支撐和拆換損壞零部件，例如與機(jī)電設(shè)備大修期相配合，20～30年定期大修一次，把上游水位排空至閘底板以下即可。但有些低洼的河道，航運(yùn)、湖泊、海岸的閘壩工程，最低水位要高出閘底板很多，必須設(shè)置檢修閘門才能定期檢修支撐。當(dāng)今世界上尚無好辦法和好門型來解決大跨度閘門的檢修門問題。根據(jù)國外鋼索單板橡膠壩的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合浮力程控自動(dòng)閘門的推廣應(yīng)用條件和設(shè)計(jì)造型特點(diǎn)，構(gòu)思設(shè)計(jì)了該發(fā)明。這是附加技術(shù)特征，沒有它浮力程控自動(dòng)閘門也能存在，只是限制它的推廣應(yīng)用范圍。其特征是①兩根承載鋼索用特制的拉緊螺桿在強(qiáng)化錨座上由人力張拉固定，鋼索與尼龍橡膠板的聯(lián)結(jié)，用特制彎板焊接件和雙螺帽壓緊固定；②為了便于安裝，運(yùn)輸和保管，尼龍橡膠門板，可由1～7塊組裝成，其裝配組合方式，見圖8組裝簡圖，連接處用標(biāo)準(zhǔn)螺栓和墊圈壓緊封水即可；③設(shè)置特殊的門框埋設(shè)件，尼龍橡膠板與水下埋設(shè)件的螺栓聯(lián)結(jié)與拆卸，由穿潛水服的工人來完成；④利用浮力程控閘門主閘板頂部曲面形狀和特制弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件，安裝特制木質(zhì)楔塊，直接承受一部分水壓力，可以較好地改善尼龍橡膠板和鋼索的受力狀況和荷載分配，并提高其安全可靠性；⑤該發(fā)明可用于跨度12～152m，擋水高度2～8m的泄水孔口作為檢修閘門；但如能形成系列化標(biāo)準(zhǔn)配件，統(tǒng)一制備，保管和社會(huì)化檢修服務(wù)，則可共用于所有浮力程控自動(dòng)閘門。
10.設(shè)置多功能的廊道、管道、閥門、機(jī)電設(shè)備操作管理系統(tǒng)，為閘門的現(xiàn)代化操作運(yùn)行，綜合經(jīng)營管理和旅游景觀創(chuàng)造必需的條件。浮體閘和所有水力自動(dòng)閘門，都有自己獨(dú)特的充排水廊道和閥門操作管理系統(tǒng)，但過于簡單粗放，功能很不完善，給操作運(yùn)行管理造成諸多因難和不便。該創(chuàng)新系統(tǒng)將是當(dāng)今世界上最先進(jìn)和功能最完善的操作管理系統(tǒng)它既有水力自動(dòng)化(無人管理)操作運(yùn)行系統(tǒng)和微機(jī)遙控操作管理系統(tǒng)；又有微型整裝水力發(fā)電機(jī)組(自備動(dòng)力電源)，潛水泵站、管道加壓泵站、高壓水罐和壓力輸水管道網(wǎng)，為封水橡皮壓力水、生活供水、農(nóng)業(yè)噴灌供水，旅游景觀噴射水，定期沖沙排淤射水等提供廉價(jià)水源；還有微型空壓機(jī)組、高壓儲氣罐和輸氣管道網(wǎng)，為氣動(dòng)蝶閥、高壓空氣噴射防冰凍和壓縮空氣摻氣提供安全可靠的氣源；還有交通、觀測、排水、灌漿廊道系統(tǒng)、充排水廊道閥門操作管理系統(tǒng)和閘底板空心板系統(tǒng)。這套閥門、廊道操作管理系統(tǒng)的平面布置、斷面立交布置和細(xì)部裝配關(guān)系，見圖9、圖10、圖11所示和有關(guān)文字說明。其技術(shù)特征是①設(shè)置新型的水力自動(dòng)化操作系統(tǒng)和裝置，實(shí)現(xiàn)水力自動(dòng)化操作運(yùn)行的充排水閥門，一律改用具有當(dāng)代先進(jìn)水平的沖氣式氣動(dòng)蝶閥(LCL-10型，江蘇省宜興市第一輕工機(jī)械廠首創(chuàng)產(chǎn)品，通徑50mm～500mm)，這樣只需很小容量的電瓶，用電磁閥打開通氣管，就能操作多套沖氣式氣動(dòng)蝶閥，從而實(shí)現(xiàn)水力自動(dòng)升降閘門。簡略的設(shè)計(jì)程序是在正常運(yùn)行時(shí)，所有排水閥門都關(guān)閉，進(jìn)水閥門打開，浮力程控自動(dòng)閘門隨上游水位的變化而自動(dòng)升降擋水，不需人員管理；當(dāng)來水量超過發(fā)電灌溉供水等用水量，水位超過門頂溢流，自動(dòng)平衡進(jìn)出水量，也不需人員管理；當(dāng)洪水來量較大，水位達(dá)到設(shè)計(jì)泄洪水位，這時(shí)水流自動(dòng)通過特設(shè)連通管流入塑料瓶，充滿水的重量會(huì)自動(dòng)拉開拉線開關(guān)，從而將特制的電磁閥打開，就能自動(dòng)關(guān)閉充水的氣動(dòng)蝶閥，并同時(shí)打開支鉸噴射水流撞擊消能排水管的氣動(dòng)蝶閥和閘墩排水孔道的氣動(dòng)蝶閥，浮力程控自動(dòng)閘門就能實(shí)行自動(dòng)降落泄洪；洪峰過后或在正常泄流過程中，當(dāng)上游水位降至最低興利限制水位時(shí)，特設(shè)連通管內(nèi)的浮筒裝置會(huì)自動(dòng)拉開拉線開關(guān)，從而按預(yù)定的設(shè)計(jì)程序，相繼地將輸氣管的特制電磁閥打開，先關(guān)閉有關(guān)排水孔道的氣動(dòng)蝶閥，后打開進(jìn)水管道的氣動(dòng)蝶閥，浮力程控自動(dòng)閘門即能快速升起擋水，并隨水位的變化而自由浮動(dòng)，不需要人員來管理；如果萬一出現(xiàn)特大暴雨和洪水襲擊，庫水位猛漲至最高洪水位，這時(shí)，雖然第一套水力自動(dòng)化裝置已打開運(yùn)行，但由于降落速度緩慢或出現(xiàn)意外故障，閘門尚未全開泄洪，為了確保工程防洪安全，設(shè)計(jì)了第三套水力自動(dòng)化操作裝置(過去的水力自動(dòng)閘門一般都沒有這套保險(xiǎn)裝置)，水流通過特設(shè)的連通管流入塑料瓶，充滿水的重量會(huì)自動(dòng)拉開拉線開關(guān)，由閘墩內(nèi)安設(shè)的微型整裝水力發(fā)電機(jī)組提供的電源打開由電動(dòng)缸操作的圓盤射流門槽懸臂定輪閘門，該閘門設(shè)置在大型等慣性排水管道挑流坎出口處，可確保浮力程控自動(dòng)閘平穩(wěn)快速地降落到底進(jìn)行安全泄洪，在水力自動(dòng)閘門中采用大型等慣性排水管道是首創(chuàng)。②設(shè)置微機(jī)遙控操作管理系統(tǒng)和配套裝置，不僅浮力程控自動(dòng)閘門的全部操作管理可由微機(jī)遙控操作，其他設(shè)施如水力發(fā)電機(jī)組，有關(guān)泵站、排淤?zèng)_沙專用管道閥門、灌渠引水，噴射水撞擊消能，摻氣消能，壓力管道噴灌、旅游景觀燈飾等，也由微機(jī)遙控操作，還有水力自動(dòng)化系統(tǒng)和裝置也可由微機(jī)遙控雙重操作，即當(dāng)庫水位尚未達(dá)到水力自動(dòng)設(shè)計(jì)水位時(shí)，可提前遙控操作開閘泄流，泄空出較大的防洪庫容，以便增加滯洪效益。但這套微機(jī)遙控操作管理系統(tǒng)的電氣部分安裝，一般不與工程建設(shè)同步進(jìn)行(重大工程除外)，其費(fèi)用不計(jì)人工程投資，而是在工程建成運(yùn)行數(shù)年后，由滾動(dòng)開發(fā)籌措的資金來擴(kuò)建安裝，并由電氣工程師根據(jù)每項(xiàng)工程的運(yùn)行實(shí)況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和安裝驗(yàn)收。還要指出，這套微機(jī)遙控操作的重大特征，是浮力程控自動(dòng)閘門能卓有成效地實(shí)現(xiàn)快、慢速靈活升降和局部開啟運(yùn)行，并由大型等慣性排水管道出口的圓盤射流門槽懸臂定輪閘門來控制，該閘門由新型電動(dòng)缸來操作，這是一項(xiàng)首創(chuàng)的新技術(shù)。③微型整裝水力發(fā)電機(jī)組安設(shè)在閘墩的預(yù)留空間內(nèi)，進(jìn)行低水頭、小功率發(fā)電，為閘門自動(dòng)化操作運(yùn)行和閘壩工程管理單位開展綜合經(jīng)營服務(wù)，提供廉價(jià)又可靠的電源，這在世界閘門建設(shè)史上是首創(chuàng)。初步選用甘肅工業(yè)大學(xué)水機(jī)教研室研制的“全貫流微型整裝水輪發(fā)電機(jī)組”，其水頭1～7m，機(jī)組容量1～100kW；當(dāng)水頭較高時(shí)，則可采用湖北省陸水樞紐工程局自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的“MAA-1型全自動(dòng)整裝微型水輪發(fā)電機(jī)組”，其水頭6～20m，機(jī)組容量5～40kW。另外，從小流域和梯級工程滾動(dòng)開發(fā)的發(fā)展戰(zhàn)略考慮，在一岸的閘墩邊上，預(yù)留小水電站機(jī)組位置，見圖11標(biāo)記8～12所示，用綜合經(jīng)營滾動(dòng)開發(fā)和抵押貸款來籌措資金，按小流域規(guī)劃和小水庫群所能提供的發(fā)電水量，設(shè)計(jì)建造配套的小水電工程，為水利行業(yè)和水利工程管理走向企業(yè)化提供新模式。有電、有水、有滾動(dòng)籌措資金和技術(shù)人才，一種社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的新興企業(yè)—供電、供水、供飼料、供食品、供冷庫，結(jié)合現(xiàn)代化養(yǎng)殖、種植的綜合實(shí)業(yè)公司，一定會(huì)興旺發(fā)達(dá)起來。這是由興電引發(fā)出來的最大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。④生活供水和工農(nóng)業(yè)供水操作管理系統(tǒng)，利用浮力程控自動(dòng)閘門操作運(yùn)行的潛水泵、管道加壓泵、常壓水罐和輸送管道系統(tǒng)，先開展小規(guī)模、小范圍的生活自來水和農(nóng)田噴灌用水服務(wù)，后逐步推廣擴(kuò)展服務(wù)區(qū)域，待配套小水電站建成后，則發(fā)展成專業(yè)化的生活供水、工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)噴灌、滴灌社會(huì)化服務(wù)，發(fā)揮水利基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。⑤發(fā)展現(xiàn)代化養(yǎng)殖和種植經(jīng)營管理系統(tǒng)、利用廉價(jià)可靠的電源、壓力噴灌、霧灌水源，庫區(qū)水域和消力池水域，先搞中等規(guī)模的網(wǎng)箱和消力池養(yǎng)魚，當(dāng)年投資，當(dāng)年賺大錢，用此當(dāng)龍頭來帶動(dòng)其他生物鏈養(yǎng)殖業(yè)和暖棚、果林種植業(yè)，其經(jīng)營布局范圍由規(guī)劃設(shè)計(jì)文件明確規(guī)定，原則上與有關(guān)院校的技術(shù)入股聯(lián)合經(jīng)營，并對附近居民實(shí)行技術(shù)培訓(xùn)和示范經(jīng)營，也是水利行業(yè)職工走向企業(yè)化經(jīng)營必由之路。⑥旅游景觀和旅游服務(wù)設(shè)施，這是當(dāng)代水利水電工程建設(shè)必須認(rèn)真考慮的新課題。浮力程控自動(dòng)閘門結(jié)合閘墩管理房、泵站、公路橋、果林綠化區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)的建筑美術(shù)設(shè)計(jì)，已構(gòu)成一座很有觀賞價(jià)值的景觀工程，特別是主閘板溢流、噴射水撞擊消能、高壓水噴霧設(shè)施，再配合現(xiàn)代化的霓虹彩燈相輝映，構(gòu)成一幅很瑰麗的動(dòng)態(tài)立體旅游景觀，并利用滾動(dòng)開發(fā)籌措的資金再興建一些水上娛樂場所、垂釣公園，四季花公園、水上餐廳、渡假村莊等，就會(huì)形成水利水電效益、現(xiàn)代化養(yǎng)殖種植效益和社會(huì)旅游效益三結(jié)合的新模式。⑦交通、檢查、觀測廊道系統(tǒng)，每個(gè)閘墩增兩個(gè)樓梯井和相應(yīng)的交通廊道和觀測設(shè)備，管理人員可方便地到有關(guān)部位進(jìn)行操作、檢查和觀測，這是過去的設(shè)計(jì)未曾有過的。⑧射流撞擊消能和沖沙排淤管道閥門系統(tǒng)，這是一般閘門設(shè)計(jì)上很少考慮的。為了保證射流撞擊消能有足夠的壓力水源，設(shè)置專用壓力水管道和由潛水密封電動(dòng)缸操作的半球體閥門。當(dāng)浮力程控自動(dòng)閘門升起擋水，可旋蓋上銅制噴嘴，改裝成噴霧景觀，噴射時(shí)間和長短可由微機(jī)遙控操作控制。閘底板上的端部設(shè)置沖沙排淤管道，在岸閘墩的出口處，設(shè)置圓盤射流門槽懸臂定輪閘門控制，由電動(dòng)缸操作。為了提高沖沙排淤效果，可配合射流泵船定期開閘泄洪沖沙排淤，使它具有抗泥沙淤積性能。⑨交通公路橋的設(shè)置問題，原則上不同時(shí)修建公路橋，因?yàn)槠湓靸r(jià)接近或超過浮力程控自動(dòng)閘門，而該閘門的最大優(yōu)點(diǎn)之一，就是大跨度水力自動(dòng)升降，省掉許多閘墩和機(jī)架橋工程量。但考慮到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，閘墩上預(yù)留建橋的條件，該橋只能是大型拱橋、新型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形橋或斜拉橋，即中間不宜有閘墩。如果一定要設(shè)置較多的橋墩，可改在消力泄末端建簡易公路橋。
本發(fā)明的優(yōu)特點(diǎn)突出，共有八項(xiàng)①操作運(yùn)行性能安全可靠，在任何惡性災(zāi)害情況下(如強(qiáng)烈地震、特大洪水、凌汛排冰、嚴(yán)重的泥沙淤積、巨量的推移質(zhì)，電源線路中斷等)，都能進(jìn)行正常操作運(yùn)行和水力自動(dòng)化快速升降、并能穩(wěn)定在不同開度控制泄量；②使用壽命很長，耐磨抗凍性能很高，一般可連續(xù)使用100～500年，其中每隔20～30年拆換側(cè)封水橡皮和柔性組合型上副閘板，并對少量鋼結(jié)構(gòu)埋件表面刷涂料保護(hù)，維修量和維修費(fèi)都較??；③閘門的設(shè)計(jì)跨度可達(dá)100～150m，擋水高度可達(dá)10-20m，可建造成世界上最大孔口尺寸的水力自動(dòng)閘門；④工期最短，一座大型浮力程控自動(dòng)閘門工程(含水工結(jié)構(gòu))的工期約3～6個(gè)月，閘門的施工安裝可與水工結(jié)構(gòu)流水作業(yè)和就地就位交叉進(jìn)行，其他閘門無法做到；⑤造價(jià)最低，目前世界各國一致公認(rèn)，橡膠壩是最經(jīng)濟(jì)的一種閘壩，一般比常規(guī)閘壩節(jié)約投資30～70％，節(jié)約鋼材30～75％、水泥30～50％、木材約60％，但據(jù)分析對比，同樣泄洪規(guī)模(非孔口尺寸)的浮力程控自動(dòng)閘門(含水工結(jié)構(gòu))將比橡膠壩還節(jié)省投資10～30％；⑥具有真空堰的流量系數(shù)和新型聯(lián)合消能工效益，即比常規(guī)閘門所采用的寬頂堰形式減少30％的閘孔寬度和消力池長度；⑦具有較高的綜合經(jīng)營和滾動(dòng)開發(fā)效益，由于在閘墩內(nèi)安設(shè)了簡易的全貫流微型整裝水發(fā)電機(jī)組、生活供水和工農(nóng)業(yè)供水泵站系統(tǒng)，并在總體規(guī)劃設(shè)計(jì)上，增設(shè)了旅游景觀、工商市場、交通路橋和現(xiàn)代化養(yǎng)殖、種植基地，利用水、電、資金、科技、人才優(yōu)勢，為綜合經(jīng)營和滾動(dòng)開發(fā)創(chuàng)造十分有利條件，預(yù)計(jì)2～4年可還清工程貸款本息，5～8年可滾動(dòng)建成水利型農(nóng)工商聯(lián)合企業(yè)；⑧具有廣泛的實(shí)用性和很高的推廣價(jià)值，不僅可用于各種河道的攔河泄洪閘，河口地區(qū)擋潮閘，現(xiàn)代化大型船閘，還特別適用于滯洪區(qū)分洪閘、水庫溢洪道泄洪閘、多泥沙河流的灌溉引水閘、節(jié)制閘，以及新型水電工程的多功能攔河、導(dǎo)流、泄洪、沖淤閘。另外，不僅可在中小型水利水電工程上推廣應(yīng)用，也可在大型、巨型水利水電工程上推廣應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1是本發(fā)明多功能支鉸封水聯(lián)合裝置圖。
圖2是圖1的細(xì)部詳圖。
圖3是本發(fā)明主閘板頂部結(jié)構(gòu)和抗暴風(fēng)浪沖擊彈性鎖定限位裝置圖。
圖4是本發(fā)明柔性組合型上副閘板、柔浮中間鏈板和新型下副閘板的裝置關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明新型主閘板、新型下副閘板和柔性組合型上副閘板的橫斷面圖。
圖6是本發(fā)明所采用的新型封水裝置圖。
圖7是本發(fā)明通用型檢修支撐裝置圖。
圖8是本發(fā)明雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門圖。
圖9是本發(fā)明所采用的各種閥門裝配關(guān)系圖。
圖10是本發(fā)明閘墩廊道閥門系統(tǒng)斷面關(guān)系布置圖。
圖11是本發(fā)明廊道閥門系統(tǒng)的平面布置圖。
圖12是本發(fā)明實(shí)施方案的工程結(jié)構(gòu)斷面圖。
圖1所描述的是多功能支鉸封水聯(lián)合裝置的結(jié)構(gòu)裝配和工藝條件，鉸鏈鋼結(jié)構(gòu)焊接件8是由優(yōu)質(zhì)無縫鋼管，其外徑80～160mm，壁厚4～6mm，每節(jié)長5m，與鋼板焊接工字梁、腹板、端部接縫封水鋼板、加勁板、錐形射水管9、三角棱形鑄鐵件31組裝焊成，其關(guān)鍵的工藝條件是組裝焊接必須在特制的標(biāo)準(zhǔn)臺模上，先夾緊點(diǎn)焊固定，經(jīng)檢驗(yàn)合格，兩個(gè)焊工按設(shè)計(jì)順序和方向同時(shí)焊接，嚴(yán)格控制焊接變形，特別是無縫鋼管，其任何方向都不允許有彎曲變形，如有變形發(fā)生則需加熱頂壓糾正。鉸座型鋼焊接件6，主要由槽鋼、角鋼、埋設(shè)螺栓固定角鋼與壓縮空氣輸送管3、弧形止軸板焊接件7組裝焊成，工藝條件與上述鉸鏈焊接件相同。耐老化封水橡膠管4是雙保險(xiǎn)設(shè)置，老化后可鉆孔熱灌聚氯乙烯膠泥補(bǔ)救。鉸軸永久性密封裝置，是采用“鏡面密封”新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由二硫化鉬潤滑劑15、鎳鉻不銹銅墊圈13，不銹鋼螺釘18、精加工鍍鉻軸承16、錫焊鋁板密封蓋17、鍍鉻鉸軸11、不銹鋼止動(dòng)螺釘12、油氈墊圈14、鍍鉻鉸軸座圈19組裝成，其中鍍鉻鉸軸座圈與鉸軸座板埋件5的焊接不是在鉸軸座圈邊緣的焊縫，而是有一段距離的弧線上，以保證接不破壞鉸軸座圈的鍍層；還有一項(xiàng)工藝要求是鎳鉻不銹銅片20的粘接固定，為了保證該轉(zhuǎn)動(dòng)間隙封水壽命長達(dá)數(shù)百年，故采用側(cè)面錫焊來固定鎳鉻不銹銅片，并要求工廠用銑床對鉸鏈焊接件的端部封水鋼板銑出該弧段。特制混凝土管1及特制鋼絲網(wǎng)水泥管2的埋設(shè)位置和傾角必須準(zhǔn)確。鑄銅噴霧旋蓋10是在非汛期增加噴霧景觀才安裝，汛期噴水撞擊消能取掉。壓縮空氣摻氣消能噴氣嘴裝置，是防止水自由進(jìn)入輸氣管道，鑄銅套管29是便于螺紋連接，特制塑料半球形閥門28用特制彈性橡膠座27粘接固定在鑄銅旋蓋26，當(dāng)接通壓縮空氣儲氣罐，彈性橡膠座會(huì)壓縮變形，即自動(dòng)噴氣；關(guān)閉輸氣管閥門則會(huì)自動(dòng)封閉防水侵入。
本圖還顯示主閘板與多功能支鉸封水聯(lián)合裝置的銜接關(guān)系，其中特制鋼絲網(wǎng)水泥管21的端部接縫處，要設(shè)置瀝青氈墊和刷涂防水涂料，嚴(yán)防有漏射水現(xiàn)象。在閘墩側(cè)面的端部設(shè)置直徑400mm的氣動(dòng)蝶閥22，作為閘室排水閥門使用。連接鋼管23要用水泥砂漿填縫并與錐形射水管9點(diǎn)焊固定。主閘板鋼筋與鉸鏈錨筋連接采用北京市建筑工程研究院研制的錐螺紋鋼筋接頭24新技術(shù)，省掉大量焊接工作量，不僅可加快施工進(jìn)度，還可減少焊接變形，提高施工質(zhì)量。特制混凝土排水管25是按船閘等慣性輸水理論設(shè)置，即靠近排水廊道出口的數(shù)量少，遠(yuǎn)離的數(shù)量增多，不是等距離布置。
圖2是圖1的端部詳圖，其中鍍鉻鉸軸法蘭盤1，由焊接的不銹鋼螺帽2來固定，與精加工鍍鋅永久封水座盤焊接件3是輕壓配合，待整個(gè)支鉸封水聯(lián)合裝置總裝配調(diào)整驗(yàn)收合格后，用二期混凝土5來固定。閘門開度指示器鍍鋅座盤6與鍍鋅套管4用壓配合固定，滑動(dòng)銅套7與水管接頭8是動(dòng)配合裝配，保證鍍鋅套管4能隨閘門鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，而與水管接頭8的轉(zhuǎn)動(dòng)面不致漏水。同樣，鍍鉻軸套9與滑動(dòng)銅套10是動(dòng)配合裝配，保證連接銅管14隨閘門鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不致漏氣。閘門開度電氣線路刻度盤13，需經(jīng)電氣工程師專門設(shè)計(jì)，以便微機(jī)遙控顯示屏能看到閘門的開度和相應(yīng)的泄量。裝有干電池的指示針12用螺栓11與鍍鋅座盤6聯(lián)結(jié)。特制鑄銅水氣分流器17與輸氣銅管18及輸水銅管20均為螺紋連接，并涂抹膠泥封水。鑄銅彎頭16與輸氣銅管14及輸水銅管18的螺紋連接端部要設(shè)置特制銅質(zhì)擋圈防止漏氣或漏水。鍍鉻螺紋封蓋15與特制鑄銅水氣分流器17的連接也要涂抹膠泥封水。管道標(biāo)準(zhǔn)銅質(zhì)螺帽旋緊件19埋入混凝土內(nèi)。橡膠墊板21與水壓式橡皮封水22的斜切面粘接固定，為了便于與鉸鏈鋼管封水的銜接，增設(shè)特制不銹鋼板焊接件25和圓形橡膠條封水26，用不銹鋼焊接螺帽接件24聯(lián)結(jié)，螺帽端部用錫焊鋁板蓋23密封。在主閘板擋水的極限位置設(shè)置特別形狀的橡膠板27進(jìn)行壓緊密封，并用相似形狀的鋼板28，由標(biāo)準(zhǔn)螺栓29聯(lián)結(jié)固定。
必須指出，全部多功能支鉸封水聯(lián)合裝置加工制造完成后，要在工廠進(jìn)行總裝配驗(yàn)收，檢查合格后，甲、乙方代表要在驗(yàn)收報(bào)告上簽字，并在各單元構(gòu)件上編寫上裝配順序號，在接縫處打印上中心線對接標(biāo)志。最后用噴砂除銹法將焊接鋼結(jié)構(gòu)外觀表面(埋入混凝土的表面除外)清理干凈，涂刷新一代防腐涂料(北京房山區(qū)交通特種防腐涂料廠產(chǎn)生的NSJ特種涂料，該涂料應(yīng)用核技術(shù)輻射改性而成，極大地優(yōu)于常規(guī)涂料)，并用北京市建筑工程研究所和江蘇省泰州市電器開關(guān)廠共同研制CGJ-8型高壓無氣噴涂機(jī)，比空壓機(jī)噴涂設(shè)備提高工效22倍。另外，文中所提電刷鍍鉻，不是傳統(tǒng)的直流電刷鍍工藝，而是采用遼寧師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心研制的脈沖電刷鍍設(shè)備及工藝，其鍍層質(zhì)量和鍍層厚度才能達(dá)到永久性封水要求。
圖3所描述的是主閘板在最高極限位置時(shí)，頂部結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系和抗暴風(fēng)浪沖擊彈性鎖定限位裝置的細(xì)部詳圖。該裝置潛沒在最高擋水位以下，一般看不見其外形，并在扇形封水工作面以外，保證閘墩的埋設(shè)件與側(cè)封水裝置無干擾。主閘板頂部曲線段的側(cè)封水角鋼特制埋件是一個(gè)獨(dú)立的混合結(jié)構(gòu)包括抗暴風(fēng)浪沖擊彈性鎖定限位裝置的支架焊接件1；頂部鋼梁焊接件2的一小段(約1000mm長)；側(cè)封水裝置曲線過渡段角鋼埋件3；局部擴(kuò)大的鋼板埋件4；噴氣鍍鋅鋼管5，這些構(gòu)件都需在工廠裝配焊接。閘墩預(yù)留坑槽二期混凝土鋼架埋件6是解決風(fēng)浪沖擊荷載的應(yīng)力擴(kuò)散問題。用廢木條釘制成型的內(nèi)模7與竹筒內(nèi)模8是減輕端部重量，利于減少起動(dòng)水頭。預(yù)制鋼絲網(wǎng)水泥弧形板9是當(dāng)內(nèi)模使用，并強(qiáng)化頂部結(jié)構(gòu)，要用水泥砂漿固定兩側(cè)端部。強(qiáng)化肋板10共3塊，即兩端封堵各一塊，中間專設(shè)一塊。二期鋼筋混凝土12的澆筑要用特制鋼模板成型，并嚴(yán)格控制其施工質(zhì)量，兩端的接縫17要鑿毛處理，鋼筋網(wǎng)端部要用錐螺紋鋼筋接頭13。鋼筋混凝土圓形封堵板15。周邊要鑿毛處理，并用高強(qiáng)度水泥砂漿14填縫密封，防止長期累積滲水相互影響。用充氣膠袋作活動(dòng)內(nèi)模成型的空腔16，必須清除施工過程中的積水和雜物，才能用封堵板15密封。頂部鋼梁焊接件2的單元接縫處，設(shè)置強(qiáng)化微動(dòng)鍍鉻鉸軸18，軸孔也要電刷鉻層保護(hù)，代替浮體閘的魚尾板微動(dòng)鉸接。
抗暴風(fēng)浪沖擊彈性鎖定限位裝置的限位盤焊接件24的埋設(shè)，不能按傳統(tǒng)的觀念和設(shè)計(jì)座標(biāo)尺寸去進(jìn)行，必須等待到浮力程控自動(dòng)閘門竣工驗(yàn)收試運(yùn)行，反復(fù)升降操作多次，并檢驗(yàn)通用型檢修支撐裝置合格，最后焊死支撐座板，蓄水升起閘門，拆除全部通用型鋼管支撐，擋水至最高水位，這時(shí)將限位盤埋件24與限位軸裝配定位，用微螺栓23固定，經(jīng)檢驗(yàn)合格，再與鋼架埋件6焊牢，這樣可以有效地消除全部施工安裝累積偏差和各閘板結(jié)構(gòu)承受最大設(shè)計(jì)荷載后的累計(jì)變形偏差，但考慮到長期運(yùn)行后的永久變形會(huì)增大，因此微調(diào)固定限位盤埋件時(shí)，還宜預(yù)留5mm間隙，暴風(fēng)浪沖擊時(shí)，這個(gè)間隙將會(huì)自動(dòng)彌合。限位軸焊接件25是鍍鉻保護(hù)，其與支架焊接件1的焊接，是在園盤周邊進(jìn)行，影響鍍鉻層質(zhì)量較小。擋圈26是連接轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模才使用。為了增強(qiáng)彈性鎖定作用，設(shè)置不銹鋼彈性卡具，用不銹鋼抗剪梢釘19來定位，再用不銹鋼埋頭螺釘20來固定。不銹鋼開口限位板22與限位盤埋件24，在工廠焊接固定。彈性鎖定盤埋件32的調(diào)整固定是按支架焊接件1的彈性鎖定軸的中心線為依據(jù)，即彈性鎖定盤埋件的中心點(diǎn)沿閘門轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡方向偏離彈性鎖定軸中心線約90mm(偏向上游側(cè))，保證在限位時(shí)，彈性鎖定軸球面中心點(diǎn)在鎖定滑塊28的峰頂附近。其中，焊接鎖定軸27的端部加工成球面體，表面進(jìn)行淬火處理，整個(gè)焊接件進(jìn)行鍍鉻保護(hù)。特制鎖定滑塊28需進(jìn)行精加工和表面淬火處理，并鍍鉻保護(hù)。彈性橡膠墊板30可由舊輪胎割制成，老化失效后，定期拆換新的。不銹鋼螺釘29與焊接固定的不銹鋼螺帽31聯(lián)結(jié)。
圖4新描述的是柔性組合型上副閘板，柔浮中間鏈板和新型下副閘板的裝配關(guān)系圖。其中，塑料浮筒1是柔性組合型上副閘板與柔浮中間鏈板的分界標(biāo)志，但實(shí)際上柔性組合型上副閘板延伸至與新型下副閘板聯(lián)結(jié)處，兩者相互依存，相互制約，相互成型，該浮筒長度不受閘板單元寬度限制，而由采購的實(shí)際長度來選定，兩端需用塑料板熱焊密封，并經(jīng)浸水檢驗(yàn)，不能有滲漏水現(xiàn)象，在工地安裝現(xiàn)場用尼龍橡膠板條粘接在柔性組合型上副閘板上。耐老化的發(fā)泡塑料浮體2，其斷面尺寸約為400×100mm，長度粘接成連續(xù)體與閘門寬度相同，為了防止浸水和老化掉塊，采用工程塑料薄膜包封粘接在柔性組合型上副閘板上。特制弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件4，是柔浮中間鏈板直接成型和傳遞分向水壓力的骨干部件，其外形尺寸和構(gòu)造與上副閘板頂部的特制弧形鋼結(jié)構(gòu)接件略有差別，即弧形鋼板加長約100mm，但省掉彈性支承鋼板16。除弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件外，主要配件有連接螺栓6；抗剪精制螺栓7；特制焊接鋼絲繩滑輪17。
柔性組合型上副閘板的構(gòu)造是選用7～12mm厚的尼龍橡膠板13，其寬度不分閘板單元，而粘接成連通性整幅；每個(gè)閘板單元配置4根直徑6.2～12.5mm的鋼絲繩14，來限制尼龍橡膠板的彈性變形和老化所產(chǎn)生的永久變形，用特制焊接滑輪17固定在弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件上，并用120×5mm尼龍橡膠板15來粘貼固定，另外，考慮長期運(yùn)行的彈性變形和永久變形，鋼絲繩和尼龍橡膠的安裝長度要比設(shè)計(jì)尺寸小30～50mm，鏈條狀水壓式橡皮封水裝置是柔性組合型上副閘板最關(guān)鍵的組成部分，因?yàn)槿嵝阅猃埾鹉z板在閘門升降過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的水位差(經(jīng)大量模型研試測定其數(shù)值達(dá)4.2m以上水頭)，必然導(dǎo)致尼龍橡膠板的大幅度自由變形，并產(chǎn)生巨大的水流通道，而破壞浮力程控自動(dòng)閘門的優(yōu)良升降性能，形成所謂水力自鎖現(xiàn)象。如果把柔性組合型上副閘板的側(cè)封水改成剛性結(jié)構(gòu)，則破壞主閘板、柔浮中間鏈板及新型下副閘板良好的過程銜接，接頭處的壽命會(huì)極大地縮短，唯有鏈條狀水壓式橡皮封水裝置才能出色地解決此難題。其裝配和工藝條件見圖6的文字說明。
新型下副閘板的主要特點(diǎn)，就是把傳統(tǒng)的四點(diǎn)支承鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)，改進(jìn)為優(yōu)化型簡支梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)8，并把施工工藝由高精度標(biāo)準(zhǔn)臺模預(yù)制吊裝，改進(jìn)為就地就位土模成型連續(xù)性施工，極大地節(jié)省了鋼筋用量、施工期和工程造價(jià)。其中角鋼焊接件5是連接柔性組合型上副閘門的埋件，混凝土支承梁是新型下副閘板就地就位施工的標(biāo)準(zhǔn)臺模，又是直接支承面，省去了鋼墊塊埋件。同樣閘底板混凝土斜面和閘板單元間的肋形梁20也起到標(biāo)準(zhǔn)臺模和均勻支承作用，這樣新型下副閘板在臥倒位置的支承計(jì)算跨度比常規(guī)結(jié)構(gòu)減少1/3以上，這對高水位操作運(yùn)行的校核計(jì)算特別有利，又可節(jié)省大量鋼筋。彈性橡膠墊塊10是減緩主閘板在失控區(qū)的沖擊荷載，可用廢輪胎割制粘接拼裝成，并用U形螺栓11固定。把主閘板臥倒位置支承在新型下副閘板的鉸鏈焊接件12的豎向鋼板上，并用連通的園鋼18作為支承體兼永久性封水，保證不致產(chǎn)生自浮現(xiàn)象，也利于消除應(yīng)力集中問題，另外，在鉸鏈焊接件12的膠板上，焊接通用型檢修支撐裝置的凹形球面座板和彈性限位板，也是一項(xiàng)重要特征。如果有安設(shè)雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門要求，則需安設(shè)門框埋件19，為了在施工過程中安裝調(diào)整有關(guān)封水零件，需增設(shè)密封孔口3，施工安裝驗(yàn)收完成后，用鋼筋混凝土預(yù)制板封堵，周邊用水泥砂漿填充密封。
圖5所描述的是新型主閘板，新型下副閘板和柔性組合型上副閘板的橫斷面圖，其中新型主閘板橫斷面顯示三種結(jié)構(gòu)組合一是主閘板上部空心板結(jié)構(gòu)斷面3，閘板單元接縫處的瀝青木屑竹筒預(yù)制封水內(nèi)模板2及永久性裝飾封水1，封水裝置的細(xì)部詳圖見圖6，空腔由充氣橡膠袋活動(dòng)模制作，空心板最薄厚度為100mm，鋼筋布置按均布荷載連續(xù)梁設(shè)計(jì)；二是主閘板下部梁板式消能結(jié)構(gòu)4，這是創(chuàng)所改進(jìn)的重要標(biāo)志，但當(dāng)基礎(chǔ)為巖石可放寬消能要求，或設(shè)計(jì)水頭較大，為了改善閘板結(jié)構(gòu)受力的狀態(tài)，也可改為與上部相同的空心板結(jié)構(gòu)，梁板式結(jié)構(gòu)的鋼筋設(shè)置，按T形梁和連續(xù)梁雙向設(shè)計(jì)，肋板的設(shè)置主要是增加消能效果；三是主閘板工字梁轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模的斷面裝配關(guān)系，鋼筋混凝土工字梁6的縱斷面外形與主閘板完全相同，并承擔(dān)埋設(shè)側(cè)封水角鋼埋件，施工后期把連接插筋焊接并用二期混凝土填筑，即構(gòu)成主閘板組成部分，該工字梁設(shè)計(jì)寬度是1000mm，實(shí)際制作寬是800mm，工字梁下翼板邊緣距閘墩側(cè)面為400mm，是保證最小的安裝空間。施工安全攔桿7是臨時(shí)焊接固定，施工完后燒割掉可供重復(fù)使用。防滑踏板8也是臨時(shí)綁扎固定，施工完后要拆除清洗干凈。最關(guān)鍵的是利用側(cè)封角鋼埋件的螺孔安設(shè)固定平直精制的標(biāo)準(zhǔn)基面木模10，用來嚴(yán)格控制鋼絲網(wǎng)水泥扇形封水工作面11。
新型下副閘板的鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)16是按筒支T形梁設(shè)計(jì)布筋，并驗(yàn)算最高水位臥倒簡支條件的布筋，閘板單元接縫采用瀝青木屑竹筒預(yù)制板封水內(nèi)模15簡化處理，兩側(cè)的閘板單元寬度增加1m連續(xù)澆筑，側(cè)封水角鋼埋件17與主閘板側(cè)封水角鋼埋件不相同，詳見圖6。
柔性組合型上副閘板的橫斷面為連通性，不分閘板單元，但每個(gè)閘板單元內(nèi)要安設(shè)4根鋼絲繩來強(qiáng)化和減少拉伸變形，其中鋼絲繩14用尼龍橡膠板13粘結(jié)在連通的尼龍橡膠板12表面，側(cè)封水只需彎折過來與鏈條狀水壓式橡皮封水聯(lián)結(jié)成整體即可。
圖6所描述的是所采用的新型封水裝置圖，其中主閘板側(cè)封水裝置圖顯示側(cè)封水角鋼埋件2安設(shè)在主閘板轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺模1的邊緣上，如果工程有壓縮空氣吹冰防凍要求，則需焊接輸送壓縮空氣的鍍鋅鋼管3，輸送壓力水的鍍鋅鋼管4需安裝銅管5并點(diǎn)焊固定，特制水壓式橡皮封水10，需用蓋板6，墊圖7，套筒8和螺栓9來聯(lián)結(jié)固定。與該封水裝置相配套的閘墩扇形封水工作面的橫斷面設(shè)計(jì)是在澆筑閘墩混凝土?xí)r，用模板預(yù)設(shè)60mm深的標(biāo)準(zhǔn)扇形坑槽15，并埋沒足夠的插筋17，當(dāng)扇形封水工作面開始施工前，先將坑槽表面鑿毛和沖洗，后焊接固定少數(shù)的鋼筋網(wǎng)格16，便于把鋼筋網(wǎng)14點(diǎn)焊固定，接著用高標(biāo)號細(xì)骨料混凝土填筑坑槽15，并摻足量的早強(qiáng)劑，便于人工自下而上分層填筑，當(dāng)混凝土開始初凝，緊接著分層綁扎鋼絲網(wǎng)13，其后用高標(biāo)號水泥砂漿12抹平，并用轉(zhuǎn)動(dòng)施工臺?；鶞?zhǔn)面木模板條來控制平整度，整個(gè)扇形封水工作面需連續(xù)作業(yè)完成，如遇下雨，需遮蓋防護(hù)，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格，掛草席澆水養(yǎng)護(hù)七天，后噴涂耐老化的新型仿瓷涂料層11，裝飾要平整光滑耐磨，減少封水橡皮的磨損。
柔性組合型上副閘板鏈條狀水壓式橡皮封水裝置，把尼龍橡膠板18彎折后，用雙螺栓壓板19，墊圖20，套筒21，夾板22及螺栓23聯(lián)結(jié)成型，作為第一道封水裝置。同樣用壓板墊圈、套筒、夾板及螺栓將水壓式橡皮10聯(lián)結(jié)成第二道封水裝置。采用雙排螺栓及加長壓板是增加橫向剛度，防止在閘門升降過程中產(chǎn)生的水位差，迫使柔性的橡膠板大幅度變形，形成水流通道影響浮力程控自動(dòng)閘門的升降性能；而水壓式橡皮封水的功能更突出，由于高壓水使橡皮在閘墩側(cè)面產(chǎn)生很大摩阻力，限制柔性橡膠板不能自由變形和產(chǎn)生水流通道，這是改用柔性組合型上副閘板條件下，必須妥善解決的重大技術(shù)課題。
新型下副閘板的側(cè)封水裝置，由于安裝和維修條件所限，不宜采用水壓式橡皮封水，而改用工程塑料管34和橡膠彈性支承組合成的封水裝置，側(cè)封水角鋼埋件25埋設(shè)在新型下副閘板邊梁24上，為了創(chuàng)造拆換焊接不銹鋼螺帽27的條件，設(shè)置一個(gè)特別的空間，不銹鋼螺帽端用錫焊沖壓成型的鋁板帽蓋26密封，內(nèi)裝黃油防銹保護(hù)聯(lián)結(jié)螺釘29，蓋板28設(shè)置鉆孔30是起平衡水壓力作用，橡膠管32粘接在橡膠板31上，起彈性支承作用，粘貼成型的橡膠板33，則用強(qiáng)力粘接劑粘牢在蓋板28上。新型下副閘板單元接縫處的封水，采用預(yù)制瀝青木屑板35及鋼板模預(yù)制的六角形瀝青木屑內(nèi)模封水37，其中竹筒36是強(qiáng)化便于搬運(yùn)，頂部接縫設(shè)置一層瀝青氈片38。作為就地就位澆筑的成型土模40的澆筑表面要用泥漿涂抹并粘貼一層塑料薄膜39。
新型主閘板單元接縫封水造型最有創(chuàng)新性和耐久性，就地就位施工的主閘板41要用鋼板模預(yù)制的八角形瀝青木屑內(nèi)模封水52作接縫內(nèi)模板，其中竹筒50要用園木51釘成排架，便于成型和搬運(yùn)，每節(jié)長度約2m，接縫處用防水涂料粘接。用特制鋼模預(yù)制漏斗形瀝青木屑內(nèi)模封水51，每節(jié)長度約1.5m，所有接縫都需用防水涂料粘接，其中錨柱鋼架50，鋼板與混凝土邊接觸的要磨園，每隔500mm焊接一根鋼筋柱便于其端部與錨固鋼筋47焊接固定，然后，從主閘板鉸鏈焊接件工字鋼邊緣算起，每隔500mm鉆孔點(diǎn)焊固定沖壓成型薄鋼板球面體46，并要求沿閘門寬度方向拉線，控制其中心點(diǎn)在一條直線上，接著用萬能膠把彩色玻璃球粘牢，同時(shí)點(diǎn)焊固定鋼筋網(wǎng)48，隨后填充熱拌瀝青木屑49，其表面呈拱形，冷卻后填抹鋼纖維水泥粗砂漿44，層厚僅約10mm，初凝后再涂抹一薄層硅粉彩色水泥砂漿強(qiáng)化保護(hù)和美化。值得指出，接縫頂部封口的澆筑成型，需用優(yōu)質(zhì)木料特制形狀相同的模板，澆筑混凝土前涂抹廢機(jī)油，填筑完后，用砌刀刮出三角形，初凝時(shí)再用硅粉水泥砂漿42填補(bǔ)，并把棱角磨成園弧。
圖7所描述的是通用型檢修支撐裝置裝配關(guān)系，其中通用型鋼管支撐由優(yōu)質(zhì)無縫鋼管3、精加工球面支承座2焊接座架4連接板5微調(diào)螺釘6及焊接螺帽7組裝焊成，但必須在特制標(biāo)準(zhǔn)臺模上進(jìn)行，嚴(yán)格控制和消除焊接變形，并保證設(shè)計(jì)尺寸不超過允許偏差值。最關(guān)鍵的技術(shù)是支撐座板焊接件9的工藝條件，工廠只能根據(jù)1∶1斷面木板模型來選定焊接標(biāo)準(zhǔn)臺模的主閘板頂部鋼梁焊接件10的傾角和標(biāo)準(zhǔn)位置，然后在標(biāo)準(zhǔn)臺模的孔位板上用特制長螺栓將已焊好的通用型鋼管支撐和支撐座板焊接件9裝配固定在標(biāo)準(zhǔn)臺模的孔位板上，即自動(dòng)固定通用型鋼管支撐的標(biāo)準(zhǔn)傾角和準(zhǔn)確位置，接著用3個(gè)臨時(shí)固定的螺栓14將聯(lián)結(jié)加勁板15固定，并焊接在主閘板頂部鋼梁上，待冷卻后卸下孔位板上的特制螺栓，即算工廠裝配焊接完成。還須指出每個(gè)閘板單元的兩套通用型檢修支撐裝置需在標(biāo)準(zhǔn)臺模上同時(shí)裝配焊成。而將支撐座板焊接件焊死，并將3個(gè)臨時(shí)固定螺栓改焊抗剪焊錨釘，是在工地試運(yùn)行驗(yàn)收合格，并經(jīng)潛水員水下檢驗(yàn)調(diào)整合格，然后放空水位，在現(xiàn)場檢修支撐荷載條件進(jìn)行焊死。最后，關(guān)閉有關(guān)閥門升起該閘門，卸下全部通用型鋼管支撐備用，全部工序才算完成。其中微調(diào)螺釘6是檢修前在水面上安裝好各通用型鋼管支撐，調(diào)整各球面支承座中心點(diǎn)在一直線上使用。凹形球面座板1與下副閘板鉸鏈腹板的焊接，也應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)臺模上與通用型鋼管支撐調(diào)整合格后焊死，并把彈性限位板20裝配焊上，接著裝配焊接弧形止軸限位架16及不銹鋼鑲板17，后轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈焊接件至極限位置(如圖中想象線所示)，把不銹鋼抗剪限位板19及橡膠彈性墊塊18粘接固定，保證弧形抗剪面與不銹鋼鑲板17精加工弧形緊貼，檢驗(yàn)合格焊死不銹鋼抗剪限位板19。圖中弧形條狀鋼板楔塊固定架13、固定螺栓12及園鋼抗剪柱11，只有設(shè)置雙道鋼索尼龍橡膠板栓修閘門時(shí)才備有。
圖8所描述的是雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門的結(jié)構(gòu)裝配，其中鋼索4.5，用特制螺紋拉桿9、螺帽10、墊圈11、座架埋件12、套管13及門框埋件14聯(lián)接固定，上層中部尼龍橡膠板2雙幅懸掛在鋼索4上，后用螺栓8、墊圈7、特制弧形彎板焊接件6與下層中部尼龍像膠板1聯(lián)結(jié)掛在鋼管5上面。另外為了便于尼龍橡膠板的搬運(yùn)、保管和與門框埋件的螺栓聯(lián)結(jié)，靠閘墩兩則分出整幅的尼龍橡膠板3，用螺栓墊圈拼裝成整幅尼龍橡膠板檢修門，如圖8組裝簡圖所示。承受設(shè)計(jì)水壓力后，必將產(chǎn)生較大的彈性變形，如圖示的雙弧形狀。為了大幅度減少雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門的荷載，提高其安全可靠性，利用弧形條狀鋼板楔塊固定架20，安設(shè)木質(zhì)楔塊把水壓力直接傳遞到主閘板弧面上，這樣該檢修閘門的水壓力荷載將由三大構(gòu)件承擔(dān)雙道鋼索；門框埋件螺栓固定聯(lián)結(jié)；主閘板頂部弧面及木質(zhì)楔塊。從而比鋼索單板橡膠壩更安全可靠。底檻角鋼埋件15及兩側(cè)門槽埋件18，用有螺孔的鋼板16及螺栓17來聯(lián)結(jié)。
圖9所描述的是本發(fā)明采用的各種閥門裝配關(guān)系，其中主要的充、排水閥門，采用江蘇省宜興市第二輕工機(jī)械廠首創(chuàng)產(chǎn)品(CL-10型)沖氣式氣動(dòng)蝶閥28，用特制錐形焊接件30和不銹鋼螺釘29來聯(lián)結(jié)，該錐形焊接件埋設(shè)在預(yù)制鋼筋混凝土管31的端部。微機(jī)遙控的大型排水閥門，則采用射流門槽園形鋼結(jié)構(gòu)懸臂定輪閘門，該閘門由園形鋼板焊接門體17、連接銷軸16、懸臂軸20、黃銅滑動(dòng)軸承21、鑄鐵定輪22等組裝成。為了永久性封水和消除射流現(xiàn)象，取消傳統(tǒng)的橡皮封水，改用精加工表面電刷鉻層接觸式封水，并在錐形管埋件18的下半部焊接半園形封水座27，同時(shí)在門體的上半部焊接半園形封水蓋26，以便在閘門關(guān)閉時(shí)起密封作用。出口處半園形挑流坎19是根據(jù)浮體閘的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用挑射水流封閉孔口，可防止消力池的高水位紊亂流態(tài)倒灌入閘室，而產(chǎn)生自浮現(xiàn)象，影響泄洪安全。焊接機(jī)座架15應(yīng)根據(jù)廠家提供的HDG系列電動(dòng)缸1的機(jī)座尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用不銹鋼螺栓9固定。
射流撞擊消能輸水管進(jìn)口和岸邊閘墩發(fā)電管進(jìn)口的控制閘門，具有特殊的運(yùn)行檢修條件—簡便又良好的水下操作性能和耐久性能，為此特意設(shè)計(jì)一種新型半球形鋼結(jié)構(gòu)閘門，其操作作運(yùn)行采用江蘇省無錫縣引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的HDG系列電動(dòng)缸1，在水下用鋼結(jié)構(gòu)密封罩保護(hù)，并與特制園盤機(jī)架4及攔污柵管柱焊接成型，用不銹鋼地腳螺栓9來固定。半球形鋼結(jié)構(gòu)門體7用鍍鉻銷軸6與電動(dòng)缸傳動(dòng)軸連接，然后用熱拌瀝青木屑8填充成型，門體的導(dǎo)向定位由3根不銹鋼導(dǎo)軌來控制，導(dǎo)軌焊接在鋼結(jié)構(gòu)埋件10上面，并在門體的對應(yīng)位置焊接3塊導(dǎo)向座板13，用不銹鋼螺釘14來固定銅滑塊12。鋼結(jié)構(gòu)埋件10與半球形鋼結(jié)構(gòu)門體接觸面用電刷鉻層保護(hù)。整套閘門和電動(dòng)缸可由潛水員在水下把吊環(huán)2安上吊索，并卸下固定螺帽，后用起重機(jī)吊出水面進(jìn)行維修，也可在浮力程控自動(dòng)閘門定期拆換零部件時(shí)，放空水位進(jìn)行維修。
高壓水錐形噴水閥燈飾裝置，主要是為了增加旅游景觀而設(shè)置，與浮力程控自動(dòng)閘門微開溢流挑流坎瀑布和噴射水流撞擊消能等景觀相輝映。彩色燈罩32固定在標(biāo)準(zhǔn)燈座33，按選用燈座條件設(shè)計(jì)與螺紋套管38連接，該螺紋套管與十字鋼管架座39焊接固定，電線通過鋼管架座與燈座接通，精加工的鑄鐵錐形閥門36可用手沿螺紋套管轉(zhuǎn)動(dòng)，用螺帽34和墊圈35來固定，用以調(diào)整噴射間隙和水量。鑄鐵錐形閥座37和螺栓40與鑄銅錐形管41連接，鍍鋅鋼管42則埋設(shè)在混凝土預(yù)制塊43，該預(yù)制塊與閘墩澆筑埋設(shè)的輸水鋼管接通粘牢。鑄銅錐形管也可直接與輸水鋼管燒焊對接。
本圖還顯示了水力自動(dòng)操作運(yùn)行拉線開關(guān)控制系統(tǒng)裝配關(guān)系，其中特制混凝土管容器55，兩端用預(yù)制混凝土塊和水泥漿封堵成型，人工填筑混凝土固定，銅彎管50埋入其內(nèi)并用水泥砂漿堆填成錐體固定，同樣，銅套管54也用水泥漿與該容器連接，鑄銅多孔螺紋旋蓋53是防污物進(jìn)入，銅管加工的套嘴51便于橡膠管52用銅絲綁扎固定，塑料瓶57用拉線開關(guān)44的拉線把膠管綁結(jié)在瓶嘴56，網(wǎng)架58是防止塑料自由幌動(dòng)，并當(dāng)塑料瓶裝滿水拉動(dòng)開關(guān)后自動(dòng)坐落其上。當(dāng)庫水位降落后提高塑料瓶將水倒空以備下次再用。上下兩套水力自動(dòng)拉線開關(guān)控制系統(tǒng)裝置完全一樣，只是控制水位有所不同，水力自動(dòng)控制的程序是當(dāng)洪水位升至開門設(shè)計(jì)水位60，連通管的水會(huì)很快充滿塑料瓶，其重量足以拉動(dòng)拉線開關(guān)，立即通過蓄電瓶電源的電氣線路打開特制電磁鐵氣管閥門，充水管的氣動(dòng)蝶閥即會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，而排水管的氣動(dòng)蝶閥會(huì)自動(dòng)打開，這時(shí)浮力程控自動(dòng)閘門會(huì)緩慢降落泄洪，如果洪水來量很大，洪水位繼續(xù)猛漲，當(dāng)達(dá)到最高洪水位59前約半小時(shí)，第二套水力自動(dòng)拉線開關(guān)起作用，這時(shí)電氣線路接通的是電動(dòng)缸操作的大型排水閥門，保證在10分鐘內(nèi)把浮力程控自動(dòng)閘門全臥到底，這時(shí)的泄洪流量等于設(shè)計(jì)最大洪水流量，確保洪水位不會(huì)繼續(xù)上升。當(dāng)洪水過后，庫水位會(huì)快速降落，當(dāng)水位降至設(shè)計(jì)安全興利水位61(或發(fā)電最低水位)，這時(shí)第三套水力自動(dòng)拉線開關(guān)裝置起作用，電氣線路控制器關(guān)閉所有排水閥門，同時(shí)打開進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥，使浮力程控自動(dòng)閘門能在數(shù)分鐘升起擋水，并隨庫水位變化自行浮動(dòng)，不需人員操作管理，在大型泄洪閘門上實(shí)現(xiàn)水力自動(dòng)化無人管理，世界上是首創(chuàng)，而且所需電源是由閘墩內(nèi)微型整裝水力發(fā)電機(jī)組提供，不需任何電源和一套昂貴的輸變電系統(tǒng)。第三套水力自動(dòng)拉線開關(guān)裝置的裝配關(guān)系是分段埋設(shè)機(jī)械壓制混凝土管49，用尼龍線46懸吊塑料瓶浮器47，內(nèi)裝鐵砂48，其重量是以拉動(dòng)拉線開關(guān)44，而塑料瓶浮器的大小則以裝鐵砂后能浮在水面上為宜，特別滑輪架45把拉線開關(guān)的線與懸吊塑料瓶的線綁結(jié)，其長度保證在設(shè)計(jì)興利水位61時(shí)，恰好能拉動(dòng)拉線開關(guān)。
圖10所描述的是閘墩廊道閥門系統(tǒng)關(guān)系布置，其中，等慣性排水廊道1，是根據(jù)國外大型船閘等慣性排水系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)而設(shè)置。閘墩排水口6的上游側(cè)設(shè)置半環(huán)狀挑流坎，是根據(jù)浮體閘的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，挑流坎后形成負(fù)壓區(qū)可有效地封閉孔口，防止下游高水位尾水倒灌入閘室。該廊道的排水孔口用射流門槽園形鋼結(jié)構(gòu)懸臂，定輪閘門45來控制，微機(jī)遙控電動(dòng)缸44操作運(yùn)行。是浮力程控自動(dòng)閘門不同開度操作運(yùn)行的主要設(shè)備。該排水廊道的觀測檢修由閘墩排水口搭軟梯進(jìn)入，不另設(shè)檢修通道。射流撞擊消能專用鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)制管2，在閘墩用預(yù)制彎管與鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)制管38連接。射流噴水管3為等距布置每米寬一個(gè)。管狀鋼筋混凝土預(yù)制件40，埋設(shè)有新型半球形鋼結(jié)構(gòu)閘門的圓環(huán)鋼結(jié)構(gòu)埋件39，并通過現(xiàn)場澆筑的彎管與鋼絲水泥預(yù)制管38銜接，從而構(gòu)成獨(dú)立專用的射流撞擊消能的管道閥門系統(tǒng)?？招拈l底板成型預(yù)制混凝土管30是作為內(nèi)模使用，每節(jié)接頭處刷涂新型防水涂料對接，以防振搗時(shí)跑漿。鋼筋混凝土輸氣管4也是作為內(nèi)模使用，接頭處理同上。閘墩支鉸側(cè)封水預(yù)留二期混凝土孔口5，待全部支鉸封水聯(lián)合裝置安裝調(diào)整驗(yàn)收合格后，澆筑二期混凝土固定。全貫流式微型整裝水力發(fā)電機(jī)組7，其容量約15～30kW，原則上先安設(shè)2臺機(jī)組供操作運(yùn)行使用，以后利用滾動(dòng)開發(fā)籌措的資金逐步擴(kuò)建裝機(jī)，為了安全運(yùn)行和便于維修，機(jī)組前配套設(shè)置簡化型手動(dòng)蝶閥8為事故檢修門。排水管道出水口9由水力自動(dòng)系統(tǒng)的沖氣式氣動(dòng)蝶閥43控制。高壓輸水鍍鋅鋼管10與錐形噴水閥燈飾裝置13并聯(lián)，由微機(jī)遙控閥門控制供水時(shí)間。生活供水蓄水罐11由閘室底板過渡砂礫層凈化水源泵站管道系統(tǒng)18提供水源，頂蓋19為鋼筋混凝土預(yù)制板，由管道加壓泵12和生活供水管道系統(tǒng)輸送到各居民用水區(qū)。壓縮空氣球形罐15由小型空壓機(jī)14的定期運(yùn)行保持恒壓，主要為各種氣動(dòng)蝶閥提供氣源，高水位泄洪運(yùn)行時(shí)也為摻氣消能提供氣源。常壓力水球形罐17由生活供水管道供給水源，由微機(jī)遙控的閥門16控制水壓式橡皮封水的充水要求，頂蓋20為特制鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)密封門，兼施工安裝和檢修人員進(jìn)出孔道。遙測電動(dòng)水位計(jì)22，可用重慶水文儀器廠生產(chǎn)的DS-3型電傳水位計(jì)或更先進(jìn)的遙控水位計(jì)，可以及時(shí)觀測到閘室水位變化情況，并在閘室水位達(dá)到最高值和最低值時(shí)，設(shè)有自動(dòng)報(bào)警裝置，閘室水位是通過檢修人行孔道25相連通。水力自動(dòng)化進(jìn)水口21及有關(guān)操作運(yùn)行裝置，布置在樓梯井23內(nèi)，便于安裝和檢修。雙道鋼索尼龍橡膠檢修閘門的門框埋件24，也與樓梯井發(fā)生關(guān)系。安裝維修專用密封門26使用的機(jī)會(huì)很少，采用鋼筋混凝土預(yù)制板結(jié)構(gòu)，周邊用聚氯乙烯膠泥密封，使用時(shí)加熱撬開，用完后再加熱封堵。閘室充水管道進(jìn)水口安設(shè)特制攔污柵27，以防止木頭、樹枝、污物進(jìn)入。多功能廊道28具有交通、檢修、觀測、排水、灌漿、旅游等用途，并安設(shè)有觀測管道29，可直接觀測到閘室水位波動(dòng)變幅和泥沙淤積情況。沖砂排淤專用管道31，只用于多泥沙河流，由特制鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)制管作內(nèi)模成型，在中間閘墩立交處，需設(shè)置翻水涵管，由預(yù)制水泥管42與立模現(xiàn)澆的混凝土管41連接構(gòu)成。射流撞擊消能專用管道進(jìn)水口，設(shè)置特制鋼筋混凝土管40及閘門埋件39。水力自動(dòng)排水管道出口，由沖氣式氣動(dòng)蝶閥43來操作控制。
圖11所描述的是廊道閥門系統(tǒng)的平面布置，顯示出多孔的浮力程控自動(dòng)閘門的岸邊閘墩和中間閘墩的結(jié)構(gòu)布置有所不同，并示意布置新型全貫流式機(jī)組預(yù)留位置和廠房結(jié)構(gòu)簡況，具體機(jī)組數(shù)量由工程設(shè)計(jì)選定，如果經(jīng)過論證研究認(rèn)為不可能增設(shè)機(jī)組發(fā)電，即可取消該預(yù)留位置。對于不重要的浮力程控自動(dòng)閘門工程，一側(cè)岸墩的廊道閥門系統(tǒng)可完全取消，集中在一個(gè)岸墩上進(jìn)行操作運(yùn)行管理，這樣可以節(jié)省較多的工程量和投資。其中射流撞擊消能專用管道的進(jìn)水口1，也可取消中間閘墩的兩個(gè)進(jìn)水口，僅保留岸邊閘墩一個(gè)進(jìn)水口。大多數(shù)浮力程控自動(dòng)閘門都不需設(shè)置雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門，為此所顯示的底檻角鋼埋件4可取消。閘墩和閘底板工作縫3的處理是一項(xiàng)新技術(shù)(江蘇省水利建設(shè)新經(jīng)驗(yàn))，過去是按獨(dú)立結(jié)構(gòu)工作縫處理，尚需要設(shè)止水帶，結(jié)構(gòu)各自獨(dú)立承受荷載，互不影響，現(xiàn)改進(jìn)為簡化的澆筑工作縫，結(jié)構(gòu)相互傳遞荷載，把閘墩底板和庫室底板設(shè)計(jì)成楔形體，閘室底板的抗滑動(dòng)安全設(shè)計(jì)，全部由兩岸的閘墩來承擔(dān)，而閘墩和管理房的巨大垂直荷載，除由樁基承受外，兩側(cè)各增加一米寬懸臂板，即增加50％的基礎(chǔ)面積，并在接縫處布置樁群來限制沉陷變形，這樣抗地震的整體性和安全度會(huì)更高。如閘室寬度很大，中間需設(shè)置一條簡化型澆筑工作縫，該接縫的斷面加厚成梁狀，并布置灌注樁來限制自由變形，該工程縫將起到微動(dòng)鉸接作用。射流撞擊消能噴水管5的間距約為1m。為了強(qiáng)化閘底板結(jié)構(gòu)剛度和便于按標(biāo)準(zhǔn)形控制就地就位土模成型施工，每個(gè)閘墩單元分縫處設(shè)置支承梁肋體系按下副閘板形狀成型的梁肋6，連續(xù)支承梁7，檢修通道加勁梁8，大型支承工字梁9，主閘板支承梁肋10。岸邊閘墩發(fā)電管道進(jìn)水口11由新型半球形鋼結(jié)構(gòu)閘門控制，并安設(shè)最大型號的全貫流微型整裝水力發(fā)電機(jī)組13，其容量約為150～300kW。在岸邊閘墩內(nèi)設(shè)置生活供水管狀沉井12，可安設(shè)多臺潛水泵按需水量供水。專用沖砂排淤管道的出口14，由射流門槽圓形鋼結(jié)構(gòu)懸臂定輪閘門控制。預(yù)留機(jī)組斜面豎井式進(jìn)水口16，由新型浮動(dòng)攔污柵檢修閘門16，新型全貫流式機(jī)組17，新型尾水管檢修拍門18等一整套新設(shè)備，將使水電站的廠房結(jié)構(gòu)極為簡化，造價(jià)和工期大幅度降低。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案之一，是精心選擇一個(gè)工程項(xiàng)目，它曾按常規(guī)的技術(shù)條件編制了可行性研究報(bào)告，水文、地質(zhì)勘測資料具備齊全，但因地基條件差、技術(shù)保守、工期長、投資大、效益差、資金難于籌措，而暫停等待機(jī)遇。其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是以灌溉、供水、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游、公路橋等為綜合開發(fā)目標(biāo)，灌溉引水量20m3/s，發(fā)電裝機(jī)容量1500kW，總工期2年，總投資1500萬元；地基為深厚有夾層的砂質(zhì)壤土，復(fù)式河槽寬約230m，年平均流量37m3/s，設(shè)計(jì)洪水流量4600m3/s，灌溉渠道發(fā)電水頭6m，由于供水要求，引水渠道常年不能斷流，即要求攔河閘要設(shè)置檢修閘門和沖淤設(shè)施。
經(jīng)與業(yè)主部門聯(lián)系商定，同意由本發(fā)明人與有關(guān)設(shè)計(jì)、施工單位協(xié)商認(rèn)可，并正式簽定合同協(xié)議，共同負(fù)責(zé)該工程項(xiàng)目的總承包，并實(shí)行設(shè)計(jì)、施工、管理、運(yùn)行、維修、效益一條龍服務(wù)。另外，由于是第一項(xiàng)總承包工程，為了讓業(yè)主消除風(fēng)險(xiǎn)顧慮，在合同協(xié)議上明文寫出如果總承包的設(shè)計(jì)和施工，達(dá)不到國家質(zhì)檢部門驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，可按《合同法》索取高額賠償費(fèi)，并扣留較大工程費(fèi)款待運(yùn)行5年，達(dá)到預(yù)估的滾動(dòng)開發(fā)籌資效益，才予以支付清帳。可以概括地說，如能改用浮力程控自動(dòng)閘門和一整套新技術(shù)、新工藝，定能得出突破性設(shè)計(jì)方案——投資工期倍減，綜合經(jīng)濟(jì)效益倍增。經(jīng)呈報(bào)有關(guān)上級部門審核批準(zhǔn)后，正式開工建設(shè)。
突破性設(shè)計(jì)方案要點(diǎn)是選用2孔80×6m浮力程控自動(dòng)閘門，作為攔河、泄洪、排淤、導(dǎo)流閘壩，并設(shè)置沖淤、排砂孔道和雙道鋼索尼龍橡膠板檢修閘門；在灘臺地堤岸上布置4臺600kW的新型全貫流式水力發(fā)電機(jī)組或貫流軸伸式水力發(fā)電機(jī)組，廠房、進(jìn)水口、攔污柵、事故檢修閘門，沖砂孔道和尾水閘門均采用新型簡化結(jié)構(gòu)，并利用副廠房安裝間設(shè)計(jì)15m寬的導(dǎo)流臨時(shí)閘孔，與4孔電站進(jìn)水口共同承擔(dān)枯水期施工導(dǎo)流；利用電站尾水渠作為灌溉供水渠道引水口，設(shè)置迷宮堰分流口，超過渠道設(shè)計(jì)流量的發(fā)電尾水，自動(dòng)分流于原河道，公路橋暫定為采用新工藝滑動(dòng)鋼模板平衡施工的鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，最后由招標(biāo)設(shè)計(jì)來選定更經(jīng)濟(jì)合理的橋型，該橋是三年后利用滾動(dòng)開發(fā)籌措的資金來建設(shè)，其投資未計(jì)及在工程投資之內(nèi)；旅游景觀造型美術(shù)設(shè)計(jì)，聘請建筑美術(shù)工程師進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，景觀項(xiàng)目有兩岸閘閘墩管理房、電站廠房經(jīng)營管理樓、兩岸引橋噴水彩燈及欄桿、兩岸對稱的魚池花壇噴景、兩岸對稱的工農(nóng)業(yè)壓力管道供水泵站管理房景點(diǎn)、護(hù)岸工程、水面游樂景點(diǎn)、工程管理區(qū)花園式綠化景觀等；現(xiàn)代化的養(yǎng)殖、種植場所和附屬食品、飼料、包裝、建材、冷庫、商貿(mào)企業(yè)，按地形和發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行精心策劃布局，嚴(yán)禁無規(guī)劃的自由化亂建，工程貨款投資約600萬元，兩年內(nèi)還清貸款本息660萬元，5年內(nèi)工程總投資約2000萬元，其中1460萬元為以電養(yǎng)電滾動(dòng)開發(fā)籌措；總工期4年，但第一臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電僅4個(gè)月，主體工程建成及第二臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電約半年，管理房、護(hù)岸、養(yǎng)殖等為二期工程，第3臺機(jī)組及公路橋、種植等為三期工程，第4臺機(jī)組及旅游景觀等為四期工程。
施工組織設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排是根據(jù)我國氣象條件和河流的枯水季節(jié)，選定9月初正式開始建設(shè)，在不導(dǎo)流的情況下，機(jī)械化開挖灘臺地閘孔和電站灌渠壩段基礎(chǔ)，并按設(shè)計(jì)條件設(shè)置施工排水溝和抽水沉井，緊接著采用先進(jìn)的機(jī)具流水作業(yè)快速施工振沖碎石樁和灌注樁，并進(jìn)行振沖密實(shí)閘基處理。采用一臺中型混凝土泵，一臺0.5m3拌和機(jī)配合軌道式塔吊澆筑混凝土，先集中力量三班制澆筑電站壩段底板混凝土和相鄰岸邊閘墩混凝土，預(yù)計(jì)20天可澆筑完4臺機(jī)組導(dǎo)流臨時(shí)過水底層結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)，接著分兩個(gè)工作面平行施工閘底板結(jié)構(gòu)和消力池結(jié)構(gòu)。另外，與閘基土方開挖的同時(shí)，利用小型分節(jié)移動(dòng)式皮帶機(jī)和棄土，在河道對岸的水中，填筑約40m寬的平臺，高出水面約0.5m，以便在上面施工閘墩沉井基礎(chǔ)和消力池岸墻沉井基礎(chǔ)，便于閘孔的快速施工和兼施工導(dǎo)流的縱向圍堰，預(yù)計(jì)11月初建成第一個(gè)閘孔底板結(jié)構(gòu)，消力池和中間閘墩，活動(dòng)的主副閘板結(jié)構(gòu)暫不施工，以備較大的洪水慢洪過流。然后，選擇枯水流量進(jìn)行截流圍堰施工，讓水流從電站壩段導(dǎo)流孔口和閘墩沉井岸邊的導(dǎo)流缺口(把回填土挖開)通過。爭取4個(gè)月內(nèi)(12月底)初步建成兩孔浮力程控自動(dòng)閘門和水工結(jié)構(gòu)，并于次年元月初第一臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，3月初第2臺機(jī)組發(fā)電，隨后進(jìn)行一期竣工驗(yàn)收和工程資金結(jié)算。接著二期工程開工，即修建電站綜合經(jīng)營管理樓和閘墩上部管理房以及有關(guān)護(hù)岸工程，并按計(jì)劃開始第一年度的網(wǎng)箱養(yǎng)魚和消力池養(yǎng)魚，年底第三臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，并進(jìn)行二期工程竣工驗(yàn)收和資金結(jié)算。第三年主要是建成公路橋及引橋景點(diǎn)，并籌建現(xiàn)代化種植基地。第四年首先是裝好第4臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，并初步建成有關(guān)旅游景觀工程。第五年初步建成現(xiàn)代化養(yǎng)殖場和種植場，建成有關(guān)的生物鏈、企業(yè)鏈廠庫企業(yè)。
綜合經(jīng)濟(jì)效益評估簡況灌溉供水引水量年平均10m3/s，即每年總引水量約3億m3，每立方米水收取工程投資折舊管理費(fèi)一分錢(其余水費(fèi)由有關(guān)部門收取)，年收入約300萬元，總裝機(jī)容量(含閘墩內(nèi)4臺貫流整裝微型機(jī)組)2840kW，年平均發(fā)電量約1000萬kW·h，年平均上網(wǎng)電費(fèi)收入約400萬元，電力泵站管道工農(nóng)業(yè)生活供水每年盈利收入約100萬元；現(xiàn)代化養(yǎng)殖、種植、旅游、附屬企業(yè)等每年盈利收入約100萬元，工程開工后第二年，水管費(fèi)收入約150萬元，電費(fèi)收入約200萬元，償還工程首批貨款本息330萬元；第三年水管費(fèi)收入約250萬元，電費(fèi)收入約350萬元，償還工程第二批貸款本息330萬元，余款用于公路橋建設(shè)，并進(jìn)行商業(yè)貸款200萬元，用于附屬企業(yè)建設(shè)；第四年水管費(fèi)收入300萬元，電費(fèi)收入400萬元，企業(yè)盈利費(fèi)收入約20萬元，償還商業(yè)貸款本息230萬元，余款用于滾動(dòng)開發(fā)；第五年四項(xiàng)收費(fèi)款共900萬元，開始全方位滾動(dòng)開發(fā)，籌建新的配套梯級工程，從而，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
現(xiàn)結(jié)合本實(shí)施方案的附圖12，作如下簡要說明其中閘基的設(shè)計(jì)采用復(fù)合地基新技術(shù)，即采用置換土層、振沖碎石樁、灌注疏樁復(fù)合基礎(chǔ)，替代傳統(tǒng)的密布灌注樁群基礎(chǔ)。置換土層為振沖碎石樁和灌注樁的機(jī)械化快速施工創(chuàng)造良好的條件，而振沖碎石樁的密實(shí)閘基，將有效地消除地震液化和過大的沉陷變形。灌注樁施工和振沖碎石樁鉆孔，采用河南省項(xiàng)城華寶鉆機(jī)廠與中國農(nóng)機(jī)研究院研制的QGJ-1000多速高效輕型工程鉆機(jī)，一天可完成50m深的灌注樁5個(gè)，比常規(guī)技術(shù)提高工效約20倍。
附圖標(biāo)記說明如下圖中圓管狀沉井1，既是施工現(xiàn)場井點(diǎn)排水系統(tǒng)的組成部分，又是永久性生活供水的泵站水源，振沖碎石樁2、灌注樁3、閘基排水管4、砂礫過渡層5、摻礫石土壓實(shí)層6，兼作施工交通路面及場地，最后清理平整，并鋪上一薄層水泥土7夯實(shí)，作為閘底板混凝土澆筑土模；排水孔8的封堵除設(shè)置濾層外，增設(shè)土工織物濾層；上游防滲鋪蓋10改用水泥土護(hù)面，礫石土防滲，水泥土與閘底板接縫處，用熱灌聚氯乙烯膠泥9來處理。工農(nóng)業(yè)供水泵站管理房12、噴水景觀13、地面花壇11、閘墩管理房14、以及公路橋兩岸的噴水魚池18、噴水管網(wǎng)17、斜坡踏步19等，均由建筑美術(shù)工程師另作專門設(shè)計(jì)；公路橋16由招標(biāo)設(shè)計(jì)優(yōu)化選定，但需增加壓力水輸送管道15；消力池29與閘底板的接縫28，用熱灌聚氯乙烯膠泥封水處理，接縫位置的施工排水溝27，埋設(shè)透水的水泥管26，并與施工排水沉井連通；消力池底板設(shè)置排水孔30，并鋪設(shè)反濾層31；采用二級消力池以縮短海漫長度，并使消力池獲得較大的消能水深和養(yǎng)魚池面積，其結(jié)構(gòu)由現(xiàn)場澆筑的鋼筋混凝土矩形梁20及24，預(yù)制鋼筋混凝土板梁22，縱向隔墻23組成網(wǎng)狀橋梁結(jié)構(gòu)，格梁內(nèi)用漿砌塊石21填滿，格梁頂部埋設(shè)一些鋼筋彎鉤25，便于固定養(yǎng)魚網(wǎng)。
海漫結(jié)構(gòu)和拋石防沖槽的設(shè)計(jì)，區(qū)別于常規(guī)技術(shù)在鋼筋混凝土矩形梁20的下游側(cè)面，設(shè)置鋼筋彎鉤，其中心間距約1.0m，并與預(yù)制的鋼筋混凝土板32、梁33柔性聯(lián)結(jié)，空格內(nèi)干砌塊石；在拋石防沖槽36的表層，同樣設(shè)置預(yù)制的鋼筋混凝土梁板強(qiáng)化砌護(hù)，并在底部增設(shè)一層工程薄膜37，其余表層干砌大塊石34防護(hù)，下墊碎石35和反濾層35。
權(quán)利要求
1.浮力程控自動(dòng)閘門，它具有一般水工閘門必須持有的基本特征能安全攔蓄最高設(shè)計(jì)水位；能安全渲泄最大設(shè)計(jì)流量；閘門升降靈活方便，操作運(yùn)行安全可靠，并能穩(wěn)定在局部開啟條件下，可靠地控制泄量；閘門易損壞的零部件，有良好的維修拆換條件；閘門有較高的耐久性和使用壽命；必要時(shí)能安設(shè)檢修閘門進(jìn)行大修；閘門有良好的抗暴風(fēng)浪沖擊和地震災(zāi)害的能力，抗泥沙淤積性能，廣泛的實(shí)用性能；必要時(shí)能在閘門上設(shè)置有效措施來消除冰凍和冰壓力；閘門便于施工、制造和安裝，并有較好的經(jīng)濟(jì)性；另外，它還具有五連桿浮體閘的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理、閘板結(jié)構(gòu)的荷載分配和良好的操作運(yùn)行性能。它區(qū)別于現(xiàn)有的各種閘門的一個(gè)完整的技術(shù)方案，其特征是①首創(chuàng)多功能永久性支鉸封水聯(lián)合裝置來替代傳統(tǒng)的支鉸封水裝置；②采用新型的主閘板結(jié)構(gòu)來替代常規(guī)的直線型空心板結(jié)構(gòu)；③采用柔性組合型上副閘板結(jié)構(gòu)來替代鋼筋混凝土閘板結(jié)構(gòu)；④采用柔浮中間鏈板來替代鋼結(jié)構(gòu)中間鏈桿；⑤采用優(yōu)化型簡支梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的下副閘板來替代四點(diǎn)支承的鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)；⑥采用新型的封水裝置來替代常規(guī)的封水裝置；⑦首創(chuàng)主閘板工字梁施工轉(zhuǎn)動(dòng)臺模來解決兩岸閘墩扇形封水工作面高質(zhì)量高精度的工藝要求；⑧首創(chuàng)通用型檢修支撐裝置來解決浮力程控自動(dòng)閘門的維修檢查和易損零部件的大修拆換；⑨首創(chuàng)雙鋼索尼龍橡膠板檢修閘門來解決浮力程控自動(dòng)的閘門的水下檢修難題；⑩采用一整套先進(jìn)的閥門管道系統(tǒng)和裝置來解決浮力程控自動(dòng)閘門的水力自動(dòng)化和微機(jī)遙控操作管理課題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中多功能永久性支鉸封水聯(lián)合裝置的特征是①鉸鏈鋼結(jié)構(gòu)焊接件[8]，由優(yōu)質(zhì)的無縫鋼管與鋼焊接工字梁、加勁板、端部接縫封水板及錐形噴水管[9]組合焊成；②鉸座型鋼焊接件[6]，由標(biāo)準(zhǔn)槽鋼與等邊角鋼，埋設(shè)固定角鋼及壓縮空氣輸送鋼管[3]組合焊成；③閘門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鉸鏈的無縫鋼管與鉸座型鋼相接觸的切線弧面支承傳遞主閘板的均布荷載，該切線支承面即形成永久性封水，為了提高耐久性，在轉(zhuǎn)動(dòng)支承的工作面；采用電刷鉻層新工藝保護(hù)。另外，為了提高封水的嚴(yán)密性增設(shè)耐老化的橡膠管[4]；④在每個(gè)閘板單元的接縫處，設(shè)置共用的鉸軸裝配永久性密封裝置，采用“鏡面密封”新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由二硫化鉬潤滑劑、不銹銅墊圈[19]、不銹鋼和鍍鉻零件密封組裝成，按設(shè)計(jì)程序進(jìn)行總裝配和施工后，所有鉸軸不需維修拆換，而具有與鋼筋混凝土主閘板共壽命的特征；⑤為了減少鉸軸傳遞主閘板水壓力向上分力的集中荷載，每個(gè)閘板單元增設(shè)3個(gè)弧面止軸板[7]，共同承擔(dān)向上分力；⑥在支鉸兩側(cè)的端部封水與主閘板側(cè)封水相交處，設(shè)置特殊的鋼結(jié)構(gòu)封水傳動(dòng)裝置，即安設(shè)三套傳動(dòng)裝置一是壓縮空氣輸送裝置；二是側(cè)封水專用壓力水輸送裝置；三是閘門開度泄量指示器。其結(jié)構(gòu)裝配及工藝條件見圖2的文字說明。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中新型的主閘板結(jié)構(gòu)的特征是①主閘板頂部改進(jìn)為折線形和真空堰曲線，在設(shè)計(jì)最高擋水位時(shí)，主閘板頂部潛入水面下約0.4m；②主閘板的上半部為空心板結(jié)構(gòu)，充氣膠袋空心模由曲線段的預(yù)留缺口拉出，用特制的鋼絲網(wǎng)水泥砂漿預(yù)制弧形板作內(nèi)模，配合特制鋼模板澆筑二期鋼筋混凝土封堵；③主閘板下半部為梁板消能結(jié)構(gòu)，與支鉸挑流坎摻氣消能，射流水撞擊消能，齒檻消力池消能構(gòu)成“聯(lián)合消能工”；④主閘板的有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)埋件與主閘板就地就位土模成型一次性澆筑施工，不用任何吊裝機(jī)具和模板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述浮力程控自動(dòng)閘門，其中柔性組合型上副閘板結(jié)構(gòu)的特征是①閘板材料由7～12mm厚的尼龍橡膠板與直徑6.2～12.5mm的鋼絲繩粘結(jié)組合成，橡膠板不分閘板單元而粘接成一塊整幅的膠板，但鋼絲繩的配置則按閘板單元來劃分，每個(gè)5m寬的閘板單元設(shè)置4根，用特制焊接滑輪[16]固定在弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件[4]上，并用120×5mm尼龍橡膠板[18]粘接固定；②其兩端用弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件[4]和鍍鋅螺栓M30[6]聯(lián)結(jié)，并在鋼絲繩滑輪固定處增設(shè)抗剪不銹鋼螺栓M16[7]，但要指出，其每節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)長度為2.2m，以便與閘板單元的接縫錯(cuò)開，增強(qiáng)主閘板頂部鋼梁焊接件[10]接縫的“微動(dòng)鉸接”作用；③柔性組合型上副閘板的一個(gè)部分和一個(gè)弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件直接組成柔浮中間鏈板的主要部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述浮力程控自動(dòng)閘門，其中柔浮中間鏈板結(jié)構(gòu)的特征是①為了加強(qiáng)橫向剛度和限制其有效高度，采用粘接固定的耐老化塑料管，管徑約140mm，其長度不受閘板單元寬度限制，而由采購的實(shí)際長度來選定，每節(jié)塑料管的兩端要用硬質(zhì)塑料板熱焊密封，以保證浮力成型；②為了更好的浮力成型，采用耐老化的新型發(fā)泡塑料浮體[2]，其斷面尺寸約400×100mm，用強(qiáng)力粘接劑和橡膠板牢固地粘接在柔性組合型上副閘板上，并刷涂新型防水涂料保護(hù)；③弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件[4]是直接成型和傳遞中間鏈板方向水壓力的骨干構(gòu)件，其弧面長度要比頂部的弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件長約100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中簡支優(yōu)化型梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的下副閘板，其特征是①其縱橫斷面形狀見圖4[9]、圖5[16]，實(shí)際簡支跨度只有計(jì)算跨度的一半左右，較安全保險(xiǎn)；②簡支優(yōu)化型梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)鋼筋用量要比傳統(tǒng)的四點(diǎn)支承鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)節(jié)省一半左右；③施工工藝改進(jìn)為就地就位“土?！背尚蜐仓摻罨炷?，省掉繁重的預(yù)制吊裝工序；④每個(gè)閘板單元設(shè)置2塊舊輪胎彈性墊塊[10]和一條連通的園鋼，主閘板直接支承其上；⑤其支鉸封水結(jié)構(gòu)裝置與主閘板的多功能永久性支鉸封水聯(lián)合裝置相似，但該支鉸以承受拉力為主，故每個(gè)閘板單元要分成兩套支鉸裝置，即中間增加一套鉸軸裝配潤滑永久性密封裝置，另外再增加兩套弧面止軸限位裝置，共同抗拉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中新型封水結(jié)構(gòu)裝置的特征是①主閘板單元接縫的封水改進(jìn)為骨干鋼筋[46]焊接固定鋼筋網(wǎng)[47]，配合鋼纖維彩色水泥砂漿[44]拱形封堵，其中彩色玻璃球[45]的間距為500mm，起裝飾美化作用，硅粉水泥砂漿[43]則為強(qiáng)化成型；②下副閘板單元接縫的封水較簡化，中部空間為鋼模預(yù)制的竹筒骨架[31]瀝青木屑[32]成型模板，上部接縫用優(yōu)質(zhì)油氈[33]封堵即可；③主閘板的側(cè)封水改進(jìn)為水壓式橡皮封水結(jié)構(gòu)裝置，其中特制水壓式封水橡皮[10]用鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)螺栓[9]和套筒[8]、墊圈[7]、蓋板[6]與角鋼焊接件[2]聯(lián)結(jié)，鍍鋅壓力水管[4]，用銅管[5]與封水橡皮的充水孔道連接；④柔性組合型上副閘板結(jié)構(gòu)的側(cè)封水改進(jìn)為鏈條狀水壓式橡皮封水結(jié)構(gòu)裝置，其中特制水壓式封水橡皮[10]用雙道鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)螺栓[9]、夾板[18]、壓板[19]與雙層尼龍橡膠板[17]聯(lián)結(jié)；⑤下副閘板側(cè)封水改進(jìn)為耐老化塑料管橡膠墊塊彈性壓緊封水結(jié)構(gòu)裝置，其中不銹鋼螺帽[23]，用強(qiáng)力粘接劑與角鋼焊接件[21]粘牢，螺帽的端部用沖壓成型的白鐵皮帽蓋[22]粘接封堵，另外，在角鋼焊接件上粘接連續(xù)的橡膠板[26]和彈性變形量較大橡膠筒[27]，在蓋板[24]上面粘貼橡膠板[29]，共同將耐老化的封水塑料管[28]雙向彈性限制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中主閘板工字梁施工轉(zhuǎn)動(dòng)臺模的特征是①就地就位架立木模澆筑800mm寬的鋼管混凝土工字梁[6]，其外形輪廓尺寸與主閘板完全一樣，并按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)好側(cè)封水角鋼焊接件[9]和抗暴風(fēng)浪沖擊的彈性鎖定限位裝置的鋼結(jié)構(gòu)支架焊接件[1]；②安設(shè)一條平直的基準(zhǔn)面木質(zhì)板條[10]，作為測量檢驗(yàn)扇形工作面施工平整精度的依據(jù)；③焊接固定施工專用攔桿腳手架[7]和踏板[8]，并安裝安全攔網(wǎng)，確保高空作業(yè)安全；④在焊接鎖定軸[25]的懸臂軸上，安設(shè)4倍率的滑輪組，并用螺帽和墊圈[26]來鎖定，由閘墩頂部的一臺電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)操作轉(zhuǎn)動(dòng)臺模。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中通用型檢修支撐裝置的特征是①通用型鋼管支撐構(gòu)件，由標(biāo)準(zhǔn)長度的無縫鋼管[3]與精加工的球面支承板[2]、精加工的焊接座架[4]、連接加勁板[5]、微調(diào)螺釘[6]、標(biāo)準(zhǔn)螺帽[7]組裝焊成，必須嚴(yán)格控制和消除焊接變形，宜在高精度的特制臺模上進(jìn)行組裝焊接，冷卻后再松開有關(guān)卡具；②精加工的凹形球面支承座板[1]焊接在下副閘板鉸鏈的腹板上，并與彈性限位板[21]裝配焊接，點(diǎn)焊固定后要嚴(yán)格檢驗(yàn)其中心線間距的誤差精度，取得檢驗(yàn)合格證后才允許焊接，最后在凹形球面上電刷鉻層保護(hù)；③在標(biāo)準(zhǔn)的臺模上，把主閘板頂部鋼梁焊接件[10]的聯(lián)結(jié)板[15]與支撐座板焊接件[9]，用3個(gè)螺栓臨時(shí)固定就位，并檢驗(yàn)其中心線間距誤差合格后，將聯(lián)結(jié)板[15]焊牢；④最關(guān)鍵的工藝條件，是何時(shí)才能把3個(gè)臨時(shí)固定的螺栓卸下，用焊錨釘將支撐座板焊接件[9]與聯(lián)結(jié)板[15]焊死，方準(zhǔn)正常使用。允許進(jìn)行焊錨釘固定的時(shí)間和條件是必須在浮力程控自動(dòng)閘門竣工驗(yàn)收和試運(yùn)行操作檢驗(yàn)合格后，特意按排進(jìn)行一次通用型檢修支撐裝置操作表演檢驗(yàn)，當(dāng)反復(fù)修正支撐裝置的累計(jì)誤差，最后水下支撐定位，經(jīng)潛水員水下檢驗(yàn)合格，放空水位，在實(shí)際支撐條件下，在現(xiàn)場進(jìn)行3個(gè)螺栓的焊錨釘和周邊焊縫的焊接，最后用紅漆標(biāo)明編號，以便使用時(shí)對號入座。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中水力自動(dòng)化和微機(jī)遙控系統(tǒng)的特征是①采用具有當(dāng)代先進(jìn)水平的沖氣式氣動(dòng)蝶閥，作為充排水管道的控制閥門；②利用水位特制連通管和平衡重原理設(shè)計(jì)的自動(dòng)化裝置，通過小容量蓄電瓶提供的電源，自動(dòng)打開拉線開關(guān)和輸送壓縮空氣管的電磁閥，就能自動(dòng)操作氣動(dòng)蝶閥的開關(guān)；③平時(shí)，排水管道的氣動(dòng)蝶閥是關(guān)閉狀態(tài)，充水管道的充氣蝶閥是打開狀態(tài)，浮力程控自動(dòng)閘門隨上游庫水位的升降而自由浮動(dòng)，不需人員來管理；④當(dāng)洪水出現(xiàn)時(shí)，先是自動(dòng)溢流泄洪，如果上游水位繼續(xù)上漲超過設(shè)計(jì)限制水位時(shí)，水的特制連通管[50]會(huì)自動(dòng)將塑料瓶[57]充滿水，靠塑料瓶的設(shè)計(jì)水重使連接的軟膠管[52]拉伸變長，自動(dòng)拉開拉線開關(guān)[44]，通過蓄電瓶的電源打開輸氣管的電磁閥，即能自動(dòng)關(guān)閉充水管道的氣動(dòng)蝶閥，相繼打開閘墩排水管道和主閘板底鉸射流撞擊消能排水管道的氣動(dòng)蝶閥，這時(shí)浮力程控自動(dòng)閘門就會(huì)緩慢地自動(dòng)降落到全開位置泄洪；⑤當(dāng)洪峰過后，上游庫水位開始大幅度降落，當(dāng)水位降至最低興利水位時(shí)，特制連通管[49]內(nèi)的平衡重塑料瓶[47]會(huì)通過導(dǎo)向滑輪架[45]拉開拉線開關(guān)[44]，電瓶的電源打開輸氣管的電磁閥，充水管道的氣動(dòng)蝶閥自動(dòng)打開，排水管道的氣動(dòng)蝶閥相繼自動(dòng)關(guān)閉，浮力程控自動(dòng)閘門即能快速浮出水面擋水，并隨水位上升而自動(dòng)升高，迎接下場洪水的出現(xiàn)，這樣汛期重復(fù)多次，都是水力自動(dòng)化操作運(yùn)行，管理人員只需將有關(guān)裝置和拉線開關(guān)恢復(fù)正位；⑥在遭受特大洪水襲擊時(shí)，上游庫水位漲速很快，雖然水位升至設(shè)計(jì)限制水位時(shí)，已自動(dòng)開閘泄洪，但屬緩慢降落的設(shè)計(jì)程序，或因意外故障浮力程控自動(dòng)閘門尚未降落到全開位置，而上游庫水位已猛升至最高洪水位，為了確保庫區(qū)堤防和居民安全，特別設(shè)計(jì)了第三套水力自動(dòng)化裝置，按上述相同的原理和程序，水力自動(dòng)打開拉線開關(guān)，接通閘墩微型整裝水力發(fā)電機(jī)組的備用電源，由新型電動(dòng)缸[1]操作的園盤射流門槽懸臂定輪閘門就能快速打開，通過大型等慣性排水管道的快速排水，就能確保浮力程控自動(dòng)閘快速落到全開位置安全泄洪；⑦這套大型等慣性排水管道和閥門裝置，又是微機(jī)遙控操作浮力程控自動(dòng)閘門的主要設(shè)施，它的任意開度的局部開啟泄流運(yùn)行，可由微機(jī)遙控來操作排水閥門的電動(dòng)缸，并按顯示屏上的閘門開度泄量曲線和閘室水位傳感器顯示的變化來控制園盤射流門槽懸臂定輪閘門的開度，就可使浮力程控自動(dòng)閘門穩(wěn)定在任意開度進(jìn)行控制性泄流；⑧所有的水力自動(dòng)化操作系統(tǒng)和裝置，均安裝微機(jī)遙控操作線路，實(shí)現(xiàn)雙重保險(xiǎn)操作管理，其他全部有關(guān)設(shè)施也實(shí)現(xiàn)微機(jī)遙控操作管理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力程控自動(dòng)閘門，其中雙道鋼索尼龍橡膠檢修閘門的特征是①兩根承載鋼索用特制的拉緊螺桿[9]，在強(qiáng)化錨座上由人力張拉固定；②鋼索與尼龍橡膠板的聯(lián)結(jié)，用特制彎板焊接件[6]和雙螺帽壓緊固定；③設(shè)置特殊的門框埋件，由穿潛水服的人員來完成尼龍橡膠板與水下埋件的螺栓聯(lián)結(jié)或拆卸；④利用浮力程控自動(dòng)閘門主閘板頂部曲面形狀和特制弧形鋼結(jié)構(gòu)焊接件[20]，安裝特制木質(zhì)楔塊[19]，直接承擔(dān)一部分水壓力，可以較好地改善尼龍橡膠和鋼索的受力狀況，并極大地提高其安全可靠性；⑤尼龍橡膠板可由1～7塊組裝成，連接處用標(biāo)準(zhǔn)螺栓和墊圈壓緊即可。
全文摘要
浮力程控自動(dòng)閘門屬水利水電技術(shù)領(lǐng)域,它是認(rèn)真總結(jié)我國第一、二、三代浮體閘的科研成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),廣泛采用新技術(shù)和新工藝,而發(fā)明創(chuàng)造的新型閘門。它由十項(xiàng)發(fā)明專利技術(shù)組合成,具有良好的操作運(yùn)行性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),可廣泛地用于攔河閘、分洪閘、擋潮閘,大型排冰閘、大型船閘等,并為中低水頭水電工程的施工導(dǎo)流和一次性截流圍堰擋水提前發(fā)電開創(chuàng)新途徑。
文檔編號E02C1/00GK1229160SQ9810456
公開日1999年9月22日 申請日期1998年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月18日
發(fā)明者盧樹春, 王留榮, 盧冰, 吳力行, 盧江 申請人:盧樹春