大型下卧式无臂杆弧形闸门钢丝绳更换

大型下卧式无臂杆弧形闸门钢丝绳更换

袁敏

(无锡市太湖闸站工程管理处，江苏 无锡214063)

摘要：钢丝绳是水利工程运行管理中必不可少的连接件之一，是工程安全运行的基础。本文结合下卧式无臂杆弧形闸门的特点，具体介绍了维修时闸门安全锁定措施和钢丝绳更换工序。实践证明钢丝绳更换技术安全可靠适用、效果良好，同时也为大型下卧式无臂杆弧形闸门的维修积累了经验。

关键词：钢丝绳；浇锌；更换

中图分类号：TV663+.2

Replacement of Large Horizontal Armless Radial Gate Steel Rope

YUAN Min

(WuxiTaihuGateStationProjectManagementOffice,Wuxi214063,China)

Abstract：Steel rope is one of indispensable connectors in water conservancy project operation management, which is the basis of safe operation in project. In the paper, features of horizontal armless radial gate are combined for concretely introducing gate safe locking measures and steel rope replacement procedures during maintenance. Practice proves that steel rope replacement technique is safe, reliable and applicable with excellent effect. Meanwhile, experience has been accumulated for maintaining large horizontal armless radial gate.

Keywords：steel rope; zinc pouring; replacement

犊山水利枢纽防洪工程位于无锡市区西南10km的太湖入口处的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、七号桥节制闸及防洪大堤等组成。由于该工程处于风景区内，在结构设计时采用了下卧式无臂杆弧形钢闸门的形式，启闭机为2套单吊点卷扬式启闭机，其中孔口净宽20m弧形闸门1扇、孔口净宽16m弧形闸门4扇，总设计排涝流量250m3/s。犊山水利枢纽防洪工程的主要职能有防洪、排涝、挡污、保护太湖水质、改善水路交通条件、水资源保护和发展旅游事业等。

1概述

由于下卧式无臂杆弧形闸门运行特点，以及受工程运行环境条件的制约与影响，经过10年使用，犊山水利枢纽防洪工程的钢丝绳水下部分严重锈蚀，绳径缩小明显，特别是绳头附近。经实际测量，每根钢丝绳水下部分绳径最细处不足45mm、最粗处不足47mm，绳径缩小率最高达到6.7%(原钢丝绳绳径为48mm)。为保证工程运行安全可靠、提升工程综合效率，管理部门结合实际情况，更换合适的新钢丝绳。新钢丝绳采用6V×37+FC-48镀锌钢丝绳，与原钢丝绳具有相同的结构、力学性能、捻制方式等。

2闸门的安全锁定

下卧式无臂杆弧形钢闸门结构，具有以下特点：

a.闸门体积大、重量重。其中梁溪河节制闸闸门弧面长度7.14m、净宽21.34m，净重38.5t；其他闸门弧面长度6.63m、净宽6.63m、净重30.2t。

b.闸门维修位置高。钢丝绳绳套距门底仅0.5m，闸门运行至钢丝绳更换位置时，绳套露出墩墙顶面，最高门顶高程为11.8m。

c.闸门支撑简单。闸门自全关位置向检修位置运行时，固定在排架侧面的门轨承担闸门传递的纵向推力，钢丝绳承担闸门的自重。

d.限位锁定功能弱。节制闸门槽限制闸门的横向位移，墩墙以上段仅有门轨(固定在排架侧面)，对闸门的横向位移约束能力随着闸门的提升逐渐减小；门轨与钢丝绳组合能够有效限制闸门的纵向位移；此外，闸门除钢丝绳外并无其他悬空支撑固定部件。

e.周边地区环境多变。该工程位于梅梁湖与五里湖和梁溪河交汇处，气候多变，时常伴有大风。

这些特点都对项目的安全措施、支撑固定方法、施工工艺、工期安排等提出了较高要求。

当钢丝绳取下后，不仅使闸门无法悬空固定、自重失去相应的支承，而且闸门也失去了纵向位移的限制，在横风较大的环境下容易发生倾覆等安全事故。因此，项目实施前首先要完成闸门悬空支撑固定和限位锁定。经详细讨论后，采取的闸门支撑固定和限位锁定方案如下：

a.门轨背部斜撑。在闸门位于检修位置时，上下主滚轮与门轨支撑点背面使用2根直径160mm、壁厚6mm的无缝钢管斜撑，斜撑另一端固定在地面。增加无缝钢管斜撑是为了能将闸门主滚轮对门轨的作用力传递至地面，从而增加门轨的承载力、减少门轨变形。

b.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各焊接3块厚度25mm的竖向支撑钢板(50cm×40cm)，其中边梁侧面2块、正面1块，竖向支承钢板底部各连接1块平行地面的钢板。钢板间焊接采用双面T形焊缝，焊缝宽10mm，使用E4303焊条。竖向支承钢板的作用是传递闸门自重、限制闸门各方向的位移，保证闸门在维修时能维持悬空固定状态；平面钢板的作用是将竖向支撑钢板点作用力转化为面荷载，减少对地面结构的破坏。

c.门顶系缆。寻找合适固定位置，在其与闸门顶部之间系缆绳，并用调节螺栓系紧固定。系缆固定的作用是在较大风荷载作用下，减少闸门可能产生的位移，避免施工时闸门发生倾覆等安全事故。

通过三重支撑加固措施，既有效解决了闸门悬空固定、作用力传递、门轨变形保护及避免环境影响等技术难题，又保证了项目实施的安全。

3钢丝绳更换

3.1绳套拆除与清洗

闸门提升到钢丝绳更换位置并完成支撑锁定后，首先要进行绳套的拆卸与清洗，大致包括以下五点：ⓐ抽出吊座与绳套连接轴，拆卸绳套；ⓑ拧松钢丝绳压板螺栓，将钢丝绳从绳筒上卸下；ⓒ清除绳套表面的杂质与锈蚀；ⓓ将绳套放于焦炭炉坩埚内加热，熔化锌块，取出旧绳头；ⓔ用碱水清洗绳套内外表面，直至露出材质本色。

3.2绳头清洗与做花

新钢丝绳浇锌前，需要完成的内容主要有：ⓐ新钢丝绳绳头穿过绳套后，在离端头30cm位置处用钢丝密实绑扎；ⓑ松开新钢丝绳绳头绑扎，使钢丝完全散开，并剪掉麻芯；ⓒ用抹布擦拭每根钢丝表面的油污；ⓓ在离端口5～6cm处，运用工具将全部钢丝向内弯曲，曲率半径为5～10mm，弯曲角度不大于60°；完成后绳头处呈菊花状，蓬径约为绳径2倍；ⓔ钢丝弯曲完成，将绳头浸入硫酸内清洗，待钢丝表面光亮后立即浸入碱水内中和钢丝表面残留的硫酸，随后用清水冲洗数次，洗净后晾干；ⓕ用重锤捶击绳套末端，使绳头置入绳套内。

3.3钢丝绳浇锌

钢丝绳浇锌前，使用脚手架钢管制作简易工作支架(高1.8m、宽2m)，并将30kg锌锭放入焦炭炉坩锅内熔化。然后，使用1t手拉葫芦将绳套倒吊在支架上，封堵绳套尾端孔缝以免浇锌时锌液渗漏下泄。准备完成后，用铁勺将熔化的锌液平衡浇入绳套，间歇轻锤绳套外壁，使锌液逐渐密实并与散开的钢丝融为一体。锌液自然冷却凝固后，放下绳套。

3.4钢丝绳安装

钢丝绳的一端，从绳套安装位置起，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，通过紧固螺栓使压板压紧钢丝绳(钢丝绳在绳筒上的预留缠绕圈数不小于4圈)；然后缓慢运行启闭机，逐渐收紧钢丝绳，并涂抹保护油脂；最后插入并紧固绳套与吊座的连接轴。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闸门运行人员听从指令、紧密配合，确保安全操作。

3.5解除锁定及调整限位

钢丝绳安装后，运行闸门使支撑钢板完全脱离地面。根据支撑钢板竖向位置的差异，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，用氧气-乙炔火焰切割支撑钢板、门轨斜撑，解除门顶防风缆绳等。最后运行闸门，调整闸门的全开、全关、检修等限位，恢复闸门运行功能。

4结语

犊山水利枢纽防洪工程是太湖流域重点骨干工程，具有功能多、作用大、维修养护要求高等特点。作为工程附加值较高的易耗材料，钢丝绳在整个工程的安全运行管理中起着举足轻重的作用，是实现闸门提升最重要的环节之一。实践表明：该工程钢丝绳更换技术可靠适用、效果良好，能够保证工程的运行工况，保障工程安全运行，同时也为大型下卧式无臂杆弧形闸门的维修积累了经验。

图5　水库库容计算三维曲面