劉冬梅

（廣東省源天工程有限公司，廣州 510000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水路運(yùn)輸在整個(gè)交通運(yùn)輸網(wǎng)中的重要作用日益彰顯，現(xiàn)代化航道使梯級(jí)渠化成為內(nèi)河航運(yùn)建設(shè)的主要方式。船閘作為梯級(jí)渠化工程中的典型通航建筑物，其門型選擇一般對(duì)工程的可靠性、耐久性具有直接影響。一般而言，國內(nèi)大、中型船閘中常用的閘門有人字閘門、橫拉閘門、三角閘門和升降式平板閘門等。其中，三角閘門是由兩扇垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的豎向弧形門扇組成，能承受雙向水頭，可在動(dòng)水條件下啟閉或在局部開啟條件下利用閘門本身進(jìn)行輸水，因此常用在感潮河段的船閘上，利用平潮開通閘來提高船閘的通過能力［1］。

目前，長江下游地區(qū)的江蘇長江沿岸附近的船閘三角閘門使用普遍。三角閘門結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高、運(yùn)輸難度大，且拼裝、焊接工作量大，加工周期長，對(duì)閘門的制作與運(yùn)輸提出了嚴(yán)格要求［2］。為保證閘門在合理配置資源和保證進(jìn)度的前提下科學(xué)、合理施工，結(jié)合江西省信江雙港航運(yùn)樞紐工程上、下閘首三角閘門制造實(shí)際，對(duì)其制作工藝要點(diǎn)進(jìn)行專項(xiàng)探究，以期為我國今后三角閘門的制造積累現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

信江雙港航運(yùn)樞紐工程是江西省“十三五”重點(diǎn)項(xiàng)目、信江高等級(jí)航道建設(shè)的重要組成部分，工程位于距鄱陽鎮(zhèn)下游3km的饒河上，是一座以航運(yùn)為主，兼有其他綜合利用要求的航運(yùn)樞紐工程。工程建設(shè)主要內(nèi)容包括樞紐工程、庫區(qū)工程、附屬配套工程等［3］。樞紐水庫總庫容約10.64億m3，正常蓄水位以下庫容約2.28億m3，樞紐工程為二等工程。樞紐總體布置從右到左依次為：右岸連接壩、右岸船閘、二線船閘、泄水閘（18孔）、連接壩段、左岸魚道。工程建成運(yùn)行后，將在暢通全線水運(yùn)、提升航道等級(jí)、促進(jìn)船舶行業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要意義。

泄水閘（18孔）孔口寬度14m。船閘級(jí)別為II級(jí)，設(shè)計(jì)船型為2000t級(jí)，船閘有效尺度為230m×23m×4.5m（長×寬×門檻水深）。庫區(qū)內(nèi)設(shè)置竹子嶺、黃沙港、白溪口和磨盤洲5座副壩（磨盤洲2座），竹子嶺、黃沙港、白溪口各設(shè)置漁船閘1座，共3座，漁船閘有效尺度為30m×4m×1.6m（長×寬×門檻水深）。左岸布置魚道，孔口寬度5m，設(shè)有2個(gè)進(jìn)口，1個(gè)出口。

信江雙港航運(yùn)樞紐工程的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由泄水閘、船閘、二線船閘上閘首、魚道、漁船閘等5部分的閘門、閥門等組成。船閘自上游至下游依次布置有上閘首檢修閘門、上閘首工作閘門、下閘首工作閘門、下閘首檢修閘門，閘首充泄水廊道內(nèi)布置工作閥門，閘室內(nèi)設(shè)有浮式系船柱，相應(yīng)設(shè)置操作和控制各種閘閥門的啟閉機(jī)械。二線船閘上閘首布置有工作閘門及啟閉機(jī)，檢修閘門與船閘共用。魚道自上游至下游依次布置出口檢修門、防洪門、進(jìn)口檢修門，相應(yīng)設(shè)置操作和控制各種閘門的啟閉機(jī)械。漁船閘自上游至下游依次布置上閘首工作閘門、下閘首工作閘門。本文重點(diǎn)對(duì)上閘首、下閘首的三角閘門及埋件的制作工藝進(jìn)行探討。

1.1 三角閘門主要設(shè)計(jì)參數(shù)

上閘首三角閘門半徑13m×高15.9m，單扇門葉重量149t，門葉整體制作分6節(jié)運(yùn)輸，門葉分節(jié)后最大運(yùn)輸單元尺寸15.2m（長）×3.65m（寬）×2.60m（高），最大運(yùn)輸單元重量17t。下閘首三角閘門半徑13m×高17.7m，單扇門葉重量153t，門葉整體制作分6節(jié)運(yùn)輸，門葉分節(jié)后最大運(yùn)輸單元尺寸15.2m（長）×3.7m（寬）×2.60m（高），最大運(yùn)輸單元重量19t。閘門滿足公路運(yùn)輸要求。

1.2 三角閘門制作工藝

三角閘門制作工藝流程可劃分為施工準(zhǔn)備、閘門制作（閘門門葉制作、桁架制作、端柱制作、運(yùn)轉(zhuǎn)件加工）、埋件制作、部件防腐、運(yùn)輸及拼裝等（如圖1）。在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)做好技術(shù)準(zhǔn)備與施工主要資源準(zhǔn)備：（1）技術(shù)準(zhǔn)備包括圖紙會(huì)審、編制實(shí)施性施工方案和技術(shù)資料準(zhǔn)備，即在正確理解設(shè)計(jì)意圖基礎(chǔ)上，編寫具備可實(shí)施性的施工組織設(shè)計(jì)，并明確分部和單元工程的質(zhì)量目標(biāo)及要求，確定質(zhì)量控制要點(diǎn)。（2）施工主要資源準(zhǔn)備為制定科學(xué)合理的勞動(dòng)力需用量計(jì)劃、設(shè)備資源配置計(jì)劃，并根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃迅速組織人員、材料和機(jī)械設(shè)備進(jìn)場［4］。

圖1 三角閘門制作工藝流程

1.3 閘門制作工藝

根據(jù)相關(guān)技術(shù)條款、施工圖紙和運(yùn)輸條件，閘門門葉采用廠內(nèi)按分段工藝圖在胎模中整體制作、廠內(nèi)試組裝、分節(jié)解體的制作方案。具體流程為：以閘門面板為基準(zhǔn)，將其固定在穩(wěn)定合格的胎架上整體拼裝分片制作；各中間梁、頂、底梁、縱梁、端柱等構(gòu)件在專用平臺(tái)上拼裝焊成部件；各拼焊完成的部件按工藝線路在胎架上總裝、定位、形成閘門門體；閘門成形后，脫離胎架，采用水、火或錘擊等方法進(jìn)行矯正。

1.3.1 門葉制作

門葉在工廠內(nèi)分節(jié)制作、整體拼裝，閘首閘門左右對(duì)稱制造，閘門門頁上單個(gè)構(gòu)件的制造偏差應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。具體制作工序可分為3步：

（1）門葉各部件放樣、下料、矯正、預(yù)變形。

（2）門葉各部位組合件的拼裝、焊接及矯正：①主橫梁、T型梁、縱梁、端柱梁等在專用胎架上進(jìn)行拼裝，胎架尺寸和圖紙具有吻合性，鋼性要達(dá)到要求。②面板按面板拼接工藝圖在專用胎架上，依順序進(jìn)行拼接，如有變形需矯正，用樣板對(duì)面板弧面進(jìn)行曲率半徑控制。③圓弧段面板在軋圓機(jī)上按圖紙要求軋出弧段，要求與樣板的不吻合值不大于1mm。④弧段面板采用CO2氣體保護(hù)焊或手工電弧焊，直段面板、頂?shù)琢焊拱宀捎寐窕∽詣?dòng)焊，按焊接工藝進(jìn)行。⑤閘門端柱轉(zhuǎn)金加工車間，用鉆模鉆頂、底樞座連接螺孔。⑥以上各部件經(jīng)拼裝、焊接、矯正、金加工后，按圖紙尺寸及相關(guān)規(guī)范中的有關(guān)條款進(jìn)行檢驗(yàn)，做好檢測記錄，合格后轉(zhuǎn)下道工序整體拼裝。

（3）門葉整體拼裝、焊接、矯正。

1.3.2 桁架制作

三角閘門桁架系是一個(gè)由無縫鋼管與鋼球及節(jié)點(diǎn)板組合連接而成的空間立體結(jié)構(gòu)（桁架分節(jié)如圖2），需通過每個(gè)平面內(nèi)的桿件所在的正面視圖來放大樣、計(jì)算桿件實(shí)長及劃出桿件端部的相貫形態(tài)，并找準(zhǔn)理論中心線。具體制作工序分為3步：

圖2 頂?shù)灼旒芊止?jié)示意圖

（1）放樣下料：連接型桿件兩端都是平直頭，桿件劃線后放收縮量，保證桿件的準(zhǔn)確長度，并用相貫線切割機(jī)下料，料下好之后對(duì)其進(jìn)行矯正。

（2）單件拼裝：按頂片、上斜片、下斜片、底片桁架的正面視圖放樣立拼裝胎模，在胎模中拼焊成四個(gè)平面桁架。

（3）由于運(yùn)輸條件限制，桁架結(jié)構(gòu)需分解后運(yùn)輸至工地，在工地現(xiàn)場進(jìn)行拼裝焊接。

1.3.3 端柱制作

端柱的腹板料下好之后，轉(zhuǎn)機(jī)加工車間加工焊接坡口，并進(jìn)行削斜處理。兩側(cè)翼緣預(yù)彎，且腹板對(duì)接，端柱背面中間立板與翼緣板拼焊成梁系。焊接完成后通過高頻振動(dòng)去應(yīng)力法去除端柱焊接應(yīng)力，以保證端柱同軸度符合要求。之后組拼端柱整體，拼裝時(shí)要控制好桁架中心線和螺栓孔相對(duì)位置，焊接并矯正。放好端柱中心線和安裝控制線后，打好樣沖印。端柱與頂樞座、底樞座實(shí)配劃螺栓孔線，轉(zhuǎn)金加工車間鉆孔。最后檢驗(yàn)合格后，轉(zhuǎn)防腐車間防腐。

1.4 閘門埋件制作工藝

根據(jù)相關(guān)技術(shù)條款和施工圖紙，對(duì)閘門埋件采取分單元制作、廠內(nèi)試組裝的制作方案。對(duì)接部位端面進(jìn)行銑切加工。在工廠內(nèi)整體試組裝檢查，分類編號(hào)標(biāo)識(shí)。廠內(nèi)防腐，留最后一道面漆到工地防腐。按部件分類以門為單位捆扎，由陸路運(yùn)輸至工地現(xiàn)場安裝后進(jìn)行噴面漆防腐處理。具體工序?yàn)椋?/p>

（1）按施工圖紙編制材料表。

（2）零件放樣、劃線。所采用的原材料須檢驗(yàn)合格。

（3）依據(jù)埋件施工圖紙搭設(shè)拼裝胎架。

（4）在檢驗(yàn)合格的胎架上拼裝拉座預(yù)埋底板，側(cè)止水預(yù)埋件，矯正平直。

（5）嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行施焊。

（6）埋件制作完成后，采用型鋼矯正機(jī)、壓力機(jī)或火焰矯正法進(jìn)行矯正。矯正過程中，應(yīng)保護(hù)工作面不受損傷，采用軟質(zhì)材料墊襯保護(hù)。

（7）矯正平直的埋件，經(jīng)檢查合格后轉(zhuǎn)加工車間銑、刨端面和工作平面。

（8）預(yù)埋承軸臺(tái)鑄件等按有關(guān)規(guī)范要求檢驗(yàn)。

（9）以上各道工序均按規(guī)范有關(guān)埋件制作條款進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后做好檢測記錄，轉(zhuǎn)下道工序試組裝。

（10）放大樣，搭設(shè)平臺(tái)，埋件試組拼。

（11）埋件編號(hào)，解體。

（12）埋件防腐嚴(yán)格按防腐工藝進(jìn)行。

（13）埋件分類打包，等待發(fā)運(yùn)。

1.5 閘門部件防腐工藝

為保證三角閘門工作的耐久性要求，須對(duì)閘門及其埋件進(jìn)行防腐處理［5］，防腐項(xiàng)目及方法如表1。防腐流程分為：表面預(yù)處理、表面涂裝、涂料涂層質(zhì)量檢查、噴鋅涂層、鋅涂層的檢驗(yàn)、涂層封閉等。噴鋅涂層作為防腐處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要技術(shù)要求為：

表1 閘門及埋件防腐項(xiàng)目和方法

（1）鋅涂層最小局部厚度為160μm，分3次噴完，每層厚度和鋅層最小局部厚度及封閉層、面漆的涂料牌號(hào)、涂層道數(shù)、每道漆膜厚度和漆膜總厚度必須符合規(guī)定。

（2）表面預(yù)處理用噴砂法按相關(guān)規(guī)范實(shí)施。經(jīng)處理的鋼材表面應(yīng)達(dá)到規(guī)定的除銹等級(jí)Sa2.5級(jí)，粗糙度應(yīng)在Rz60～100μm范圍內(nèi)，且應(yīng)干燥、無灰塵。

2 結(jié)語

三角閘門零部件多而雜，主梁下料、焊縫拼接位置設(shè)計(jì)難度大，空間結(jié)構(gòu)中心線和節(jié)點(diǎn)控制比較復(fù)雜，且加工件及預(yù)埋件等精度要求高，制作周期長，因此在制作過程中應(yīng)科學(xué)合理地進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。結(jié)合信江雙港航運(yùn)樞紐工程上、下閘首三角閘門制作實(shí)際，重點(diǎn)對(duì)閘門門葉、桁架、端柱及閘門埋件制作工藝進(jìn)行了探究，并分析了閘門部件防腐工藝。工程實(shí)踐表明，制作好的三角閘門經(jīng)監(jiān)理單位和業(yè)主單位檢測、驗(yàn)收后，符合相應(yīng)質(zhì)量等級(jí)要求，可為我國今后類似三角閘門的制作與安裝積累經(jīng)驗(yàn)。