大跨度自稳式横拉钢闸门的应用

董政，王晓东，刘远林

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510300）

大跨度自稳式横拉钢闸门的应用

董政，王晓东，刘远林

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510300）

以港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道管节的工厂化制作为工程背景，对用于隔离厂房区与浅坞区的大跨度自稳式横拉钢闸门的启闭施工工艺进行介绍，阐述用于支撑体系转换的液压升降系统和U形管水平姿态监测系统。实际工程中已成功实现13次钢闸门启闭过程，该工艺安全可靠，具有广阔的推广应用前景。

大跨度钢闸门；体系转换；液压同步升降；连通器定律；水平姿态监测

0 引言

港珠澳大桥隧道工程的沉管采用工厂法预制方式，为国内首例。预制厂主要由工厂区、浅坞区及深坞区组成，工厂区及浅坞区布置通长的纵向顶推轨道，满足沉管从工厂区向浅坞区的顶推滑移功能[1-3]。当管节灌水横移期间，浅坞灌水至15 m标高，工厂区正常作业，需要一道止水结构将工厂区及浅坞区隔开。因此设计研发了大跨度自稳式横拉钢闸门，在深浅坞灌水期间起到拦水围堰功能。

1 概述

港珠澳大桥沉管预制厂钢闸门采用由工字钢及钢管组合而成的混合桁架结构形式，以三角钢架为基本受力单元，内部设置钢管系杆和斜撑，通过相互联系的撑杆形成整体受力钢架[4]，见图1。钢闸门总长约105m，高约13.5m，宽约14.6m，结构总重约800 t，为大跨度自稳式钢闸门。

图1 钢闸门示意图Fig.1 Steel gate layout

钢闸门采用卷扬机牵引使其在滑移轨道上横移实现启闭，钢闸门滑移轨道沿长度方向分为钢闸门作业区和钢闸门存放区，2台卷扬机设置于存放区端部。

钢闸门作业区和存放区平面示意图见图2。

图2 钢闸门作业区和存放区平面示意图Fig.2 W ork zoneand storagearea layoutof steelgate

2 钢闸门启闭施工

钢闸门启闭施工主要包括卷扬机牵引操作、支撑体系转换和波形止水带的安装。

2.1 卷扬机牵引操作

浅坞门开启和关闭通过2台75 t绞车牵引支撑在26个坦克轮上的浅坞钢闸门在2条轨道上滑移来实现，钢丝绳直径为52 mm，采用机旁操作台集中控制绞车。绞车放置于钢闸门存放区的尾端，钢丝绳缠绕示意图如图3，开启或者关闭过程始终为1台负责牵引，1台负责溜尾。

图3 绞车钢丝绳缠绕示意图Fig.3 Sketch ofwinch steelw ire rope

2.2 钢闸门支撑体系转换

钢闸门移动通过底部安装坦克轮实现，而为了实现闸门止水功能，运动到位后需要拆除坦克轮，安装波形止水带，这两个阶段的转换叫体系转换。钢闸门关闭阶段，钢闸门需从坦克轮支撑体系转换为滑移轨道支撑；而当钢闸门开启时，再从滑移轨道支撑体系转换为坦克轮支撑。

钢闸门的坦克轮支撑体系为2组坦克轮均匀分布在钢闸门的滑移轨道方向，每组13个坦克轮。体系转换采用液压升降系统和U形管水平姿态监测系统相互配合来实现，保证钢闸门体系转换时的整体平稳抬升和下降。

1）钢闸门体系转换施工工艺流程

钢闸门行走坦克轮高度190mm，在体系转换过程中借助厚度为100mm和160 mm的钢支墩，完成整个体系转换施工（图4）。

钢闸门体系转换循环流程图见图5。

图4 钢闸门安装坦克轮示意图Fig.4 Tank wheel installation layout of steelgate

2）液压升降系统

液压升降系统包括12个液压千斤顶、1个总控液压泵站和其他附属液压配件。

图5 钢闸门体系转换循环流程图Fig.5 The circular-flow diagram of steelgate support system transform ation

其工作原理是：通过集中控制系统控制液压千斤顶的同步顶升、下降，实现长约105 m，总重约800 t的钢闸门同步升降。

钢闸门抬升或下降利用12个液压千斤顶来实现，分2组（每组6个）在钢闸门迎水侧和背水侧平均布置（间隔约18 m），12个千斤顶的控制采用总控液压泵站实现。液压千斤顶和液压泵站的布置图见图6。

图6 液压千斤顶和液压泵站布置示意图Fig.6 Layou t of hydraulic jack and power pack

3）U形管水平姿态监测系统

钢闸门体系转换需保证整体相对平稳，各千斤顶受力均匀，否则会对钢闸门的结构造成较大影响，同时也会影响液压千斤顶受力不均，千斤顶易损坏，故需设置钢闸门水平姿态检测系统，实时检测钢闸门水平姿态，调节各千斤顶受力，以保证钢闸门的平稳抬升或下降。

采用U形管水平姿态检测系统，以细长水管为U形管，水为液体，一端为监测端，另一端为显示端。监测端设置在各千斤顶位置处，布置图如图7，图中1～为12个液压千斤顶位置，为钢闸门顶升千斤顶泵站位置，为U形管显示面板位置。显示端置于泵站处，在标有水平线的显示面板上设置12根细长试管，与各监测端连接构成U形管水平姿态监测系统，显示面板如图8，编号与千斤顶编号、监测端编号相匹配。液压总控泵站操作人员可以根据显示面板的液位水平来调整各液压千斤顶的流量，控制液压千斤顶的升降，从而准确控制钢闸门的平稳升降，确保钢闸门体系转换正常。

图7 钢闸门U形管监测端布置图Fig.7 Steelgate U tubemonitor layout

图8 钢闸门U形管显示面板实体图Fig.8 Entity pictureof steelgate U tube disp lay panel

3 波形橡胶止水带的安装

钢闸门体系转换后，需进行波形橡胶止水带的安装来满足闸门的止水功能。止水带安装在迎水面侧，采用钢压板及螺栓固定方式，一端固定在钢闸门上，另一端固定于轨道及侧墙拦水坝沉箱上，保证15 m水头压力下不渗漏[5]。波形止水带如图9所示。

图9 止水带安装示意图Fig.9 Water-stop belt installation

4 结语

大跨度自稳式横拉钢闸门有效地解决了工厂法沉管预制中厂房区和浅坞区的隔离，具有操作简单、安全可靠等优点，在港珠澳大桥沉管隧道沉管预制中已成功完成13次启闭过程，施工工艺也得到了不断提升和改进，具有广阔的推广应用前景。

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App lication of large span self-stabilized transverse stretching steel gate

DONGZheng,WANGXiao-dong,LIUYuan-lin
（No.2 Eng.Co.,Ltd.of CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510300,China）

Based on the manufactory prefabrication of the tube elements in immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island&tunnel project,we introduced the open/close construction technology of large span self-stabilized transverse stretching steel applied to segregate workshop area and shallow dock area,expounded the hydraulic lifting system and U tube levelposturemonitoring system used for the transformation ofsupportsystem.The actualengineering hasbeen applied to open/ close processof steelgate 13 times,it is safe and reliable,and hasbroad application prospects.

large span steel gate;transformation of system;hydraulic synchronous lifting;law of connected vessels;level posturemonitoring

U655.4；U641.33

B

2095-7874（2015）11-0102-04

10.7640/zggw js201511027

2015-10-19

董政（1983— ），男，江苏连云港人，工程师，从事技术管理工作。E-mail：272930933@qq.com