犊山防洪工程无臂杆下卧式弧型钢闸门大修技术探讨

袁 敏

（无锡市太湖闸站工程管理处，江苏 无锡 214063）

1 工程概述

犊山防洪工程位于无锡市区西南、梅梁湖水利风景区内，是太湖流域综合治理十大骨干工程之一，也是无锡市境内通太湖的最大控制建筑，主要由梁溪河节制闸、梁溪河船闸、五里湖节制闸及防洪大堤等组成，采用下卧式无臂杆弧型钢闸门结构形式，配套使用2套单吊点卷扬式启闭机。其中，梁溪河节制闸单孔净宽20 m、其余净宽16 m，总设计排涝流量250 m3/s。犊山防洪工程的主要职能有：防洪、排涝、保护太湖水质、改善水路交通条件、水资源保护等。

2 存在问题

受工程结构特殊、运行频率高、维修周期长以及运行环境条件等影响，经过十多年使用，犊山防洪工程闸门水下部分门面严重锈蚀，大面积鼓泡；主滚轮轴套磨损锈蚀、运行卡阻严重；钢丝绳水下部分严重锈蚀、绳径缩小明显，特别是绳头附近。为了延长闸门使用寿命、保证工程安全、提升工程综合效益，管理单位实施了闸门大修项目，主要内容有：钢丝绳更换，主滚轮及轮轴更换，闸门门面喷锌防腐，止水更换等。

3 支撑加固与安全锁定

3.1 闸门特点

犊山防洪工程无臂杆下卧式弧型钢闸门的特点有：①体积大、重量重。其中，梁溪河节制闸闸门弧面长度7.14 m、净宽21.34 m、净重38.5 t；其它闸门弧面长度6.63 m、净宽17.34 m、净重30.2 t。②维修位置高。闸门向上运行至检修位置，门顶最高高程为11.8 m（全关位置门的顶高程为6 m）。③无支撑臂杆、限位锁定功能弱。闸门向上运行时卧倒在门轨上，仅靠钢丝绳固定、支撑闸门，无其它支撑锁定措施。④气候变化影响大。本工程位于梅梁湖、五里湖和梁溪河交汇处，大风发生频率高、持续时间长。以上这些都对此次大修的安全加固措施、闸门支撑固定、施工工艺、工期安排等提出较高要求。

3.2 支撑加固和安全锁定措施

钢丝绳更换时，由于缺少固定，闸门无法保持悬空状态，容易发生安全事故；主滚轮更换时，闸门与门轨间应有适当距离，保证主滚轮内孔、轮轴、闸门轴孔保持同心。因此，此次闸门大修前首先要完成闸门支撑加固和限位锁定措施。经详细讨论后，采取的闸门支撑固定和限位锁定方案如下：

（1）无缝钢管斜撑。门轨（固定于排架侧面）焊接2根斜撑，材质选用直径160 mm、壁厚6 mm的无缝钢管，一端固定支撑于地面，另一端焊接在主滚轮位置（闸门检修时）。无缝钢管斜撑能够增加门轨的承载力，减少门轨变形，避免破坏排架结构。

（2）千斤顶支撑。闸门向上运行至检修位置后，在闸门与门轨之间加撑16 t千斤顶4只（每边2只），使主滚轮完全脱离门轨面。这种措施能够保证主滚轮拆装时，轴与安装部件内孔之间保持同心，减少轴抽装的摩阻力。

（3）加焊支撑钢板。闸门运行至检修位置后，在闸门两侧与墩墙顶面交汇处附近合适位置焊接6块厚度25 mm的竖向支撑钢板（50 cm×40 cm），其中，边梁侧面4块、正面2块，竖向钢板底部焊接在与地面接触钢板上。钢板间焊接采用双面T型焊缝，焊缝宽10 mm，焊条使用E4303。竖向钢板可传递自重、增加各向约束，使闸门悬空保持固定状态；与地面接触钢板可将闸门自重转化为面荷载传递至地面，保护墩墙顶面混凝土结构不受破坏。

（4）加系防风缆绳。在下游侧的系缆桩与闸门顶部之间加系2根Φ60缆绳，避免大风时，闸门发生倾覆等安全事故，保证闸门大修顺利实施。

通过上述四重支撑加固和安全锁定措施，即可有效解决闸门悬空固定、作用力传递、结构保护等技术难题，保障项目安全实施。

4 主滚轮的更换

4.1 主滚轮的制作与运送

按工程竣工图纸制作主滚轮组件10套（包括Φ1000主滚轮、轮轴、挡圈、轴套、磨擦片等，自重约320 kg），主滚轮采用45号铸钢（ZG45），轴套采用铜基镶嵌固体自润滑材料（FZ-5），轮轴采用45号中碳钢、表面镀铬，档圈采用Q235钢，磨擦片为黄铜材质。为延长轴、套的使用寿命，在轮轴上新增润滑油孔，呈120°方向均匀布设；定制M10×1组合型润滑装置，便于机电设备养护时加注滑润油脂。

管理部门采用工作船摆渡、手拉葫芦吊配的方法，将主滚轮运送到安装位置，可节约大量人力、物力，缩短工期，降低运输费用，有效解决运输机械配合困难、转运次数多、材料堆放难等难题。

4.2 主滚轮的拆装

割除闸门边梁外翼腹板加强板后，将专用自制工具焊接在主滚轮外缘和旧轴上，使用2只25 t千斤顶将旧轴从边梁两道腹板中抽出，再用手拉葫芦将主滚轮从闸门上拆除。

通过自制托架杆将嵌入轴套的主滚轮固定在安装位置，并保持内孔和边梁轴孔同心。随后，在闸门内侧的梁格上使用25 t千斤顶，将轴从内腹板的轴孔中装入，依次穿过挡圈、铜磨擦片、主滚轮等，再安装定制润滑装置，注入润滑油脂，手工转动主滚轮应运转正常。更换安装完成后，在原位置焊接加强板，并磨平焊迹。

5 钢丝绳更换

5.1 绳套拆除与清洗

主滚轮更换安装完成后，松开钢丝绳压板，取出绳套与吊座的连接轴，拆卸启闭机绳筒上的钢丝绳，熔化绳套内的锌液，取出旧钢丝绳断头，用碱水清洗绳套表面，露出材质本色。

5.2 钢丝绳浇锌

（1）钢丝表面处理。钢丝绳离端头30 cm处用钢丝密实绑扎，穿过绳套后，散开绳头处钢丝，剪掉麻芯，并用抹布将钢丝表面擦拭干净。在离端头5～6 cm处，运用特殊工具将每根钢丝向内弯曲，曲率半径为5～10 mm，弯曲角度≤60°，完成后绳头蓬开直径约为绳径2倍。随后，将绳头部分浸入硫酸，待钢丝表面光亮后再浸入碱水内，中和钢丝表面残留硫酸，最后用清水冲洗绳头数次，洗净并晾干。

（2）钢丝绳浇锌。绳头钢丝表面处理完成后，用重锤将绳头捶入绳套，倒吊在工作支架上，密实绳套尾端缝隙防止浇锌时锌液渗漏。完成后，将已在钳埚内熔化的锌液平稳浇入绳套，间歇轻锤绳套外壁，使锌液逐渐密实，与散开弯曲的钢丝融为一体。锌液自然冷却凝固后，放下绳套。

5.3 钢丝绳安装

钢丝绳从吊座起，经过室外定滑轮、操作房运行孔再缠绕在室内启闭机绳筒上，紧固螺栓使压板压紧钢丝绳（预留缠绕圈数为4圈）。然后，缓慢运行启闭机，逐渐收紧钢丝绳，同时涂抹保护油脂。最后，插入并紧固绳套与吊座的联接轴。钢丝绳安装时，现场人员要认真检查每个环节，闸门两侧维修人员及运行人员应听从指令、紧密配合，统一行动，确保安全。

6 闸门防腐和止水更换

6.1 闸门防腐

金属锌热喷涂是目前水利工程金属结构防腐的优选方案，它能保证金属表面有良好的阴极保护和隔绝空气，具有费用低、使用寿命长等特点。犊山防洪工程弧型钢闸门大修也采用喷砂除锈表面处理技术和金属锌热喷涂的防腐技术，并严格执行《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-95标准。

闸门表面喷砂除锈处理是决定闸门防腐质量的关键，而优质石英砂的选用能提升喷砂除锈效果。因此，闸门喷砂除锈处理采用的石英砂要求颗粒坚硬、不含杂质、含水量小于2%、粒径在0.5～1.5 mm范围内。除锈处理后，闸门表面清洁度须达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-1988中规定Sa2.5，无可见杂质、氧化皮和铁锈等，粗糙度达到Ry60～100 μm。

根据施工现场环境，金属锌热喷涂应在闸门表面除锈处理完成12 h内进行，金属锌采用0#锌丝（Φ2.95），要求粗细均匀、表面光洁、无油污、无毛刺、无抓痕、含锌量＞99.99%。喷涂时，喷枪与闸门表面呈直角，喷距15～20 cm，喷涂带长度 60～70 cm，保持1/2覆盖宽度，喷涂层厚度不小于150 μm（实测锌层厚度在 155～200 μm范围内）。闸门喷锌完成后，立即刷涂氯化橡胶封闭漆2层，封闭漆涂层要求无漏涂、不流挂、无鼓泡、无劣纹等。

6.2 止水更换

此次更换的侧止水橡皮型号为20×180、底止水橡皮型号为Ω90×210×20。针对在较高水位差时，闸门存在全关位置向下运行困难的问题（经分析，该问题是由于门槛预埋件与底止水橡皮间摩阻力过大引起的），更换底止水橡皮时，可撤除原有5 mm厚的橡皮垫条，达到增加底止水橡皮压缩变形范围、减小与门槛预埋件间摩阻力的目的，提升闸门运行的可靠性。此外，止水压板安装前须完成除锈和防腐处理，以延长使用寿命。

6.3 解除锁定及调整限位

闸门大修完成后，闸门向上运行至钢板完全脱离地面。根据闸门两侧钢板与墩墙地面间距，操作启闭机手摇装置，调整两侧钢丝绳长度，待闸门处于平衡位置后，解除闸门的支撑加固和安全锁定措施，调整闸门的全开、全关、检修等限位，便可恢复闸门运行功能。

7 结语

经过闸门大修，犊山防洪工程运行工况良好，延长了闸门使用寿命，提升了工程的安全可靠性，保障了综合效益的发挥。笔者根据工程实际，总结大型无臂杆下卧式弧型闸门大修内容、步骤和技术要点，积累维修经验，旨在为类似工程维修顺利开展提供借鉴。

［1］孙明权，刘瑞生，阚永庚.大中型水利工程钢丝绳的应用与维护［J］.江苏水利，2009（1）：38-39.

［2］时劲峰，赵磊，赵静.参窝水库弧型闸门防腐喷锌施工设计［J］.农业与技术，2007，6（27）：153-155.