浅谈柴河水库泄洪洞出口闸门大修工艺

赵 爽

(辽宁省柴河水库管理局有限责任公司，辽宁 铁岭 112000)

1 概 述

1974年，柴河水库泄洪洞出口闸门建成[1]。水库泄洪洞为有压隧洞，洞径为5 m，洞长为338 m，泄洪洞进口设有检修闸门，出口设有泄洪闸门，最大泄洪量为302 m3/s。水库为下游灌区供水时，由水库水电站发电供水，当水电站发生故障或者汛期需要大流量泄洪时，使用泄洪洞出口闸门进行泄洪，是柴河水库重要的泄洪设施之一。

2 问题的发现

2015年主汛期设备运行时发现泄洪洞弧形闸门出现较严重锈蚀现象，如不及时处理，会加剧锈蚀面积及深度，引起金属面板的进一步损坏，缩短闸门使用寿命。同时，闸门水封出现较严重漏水现象。进入冬季后，闸门运行时引起振动，易造成漏水及周边设施的冻胀破坏，导致水资源不必要的浪费。

为了保证柴河水库的泄洪系统安全运行，需要对泄洪洞出口闸门进行修理。

3 闸门维修前准备

(1)维修时限较短。泄洪洞工作闸门是水库泄洪最重要的设施，因此必须在汛期来临前完成修理。

(2)维修时需用到检修闸门。维修泄洪洞出口闸门时需关闭检修闸门，并排除泄洪洞内积水。

(3)排除泄洪洞内积水时，需提前通知下游河道周边群众和相关单位，以免造成不必要的人员伤亡和财产损失。

(4)确定维修时间后，提前接洽专业维修人员。

(5)准备闸门所需的新水封。

(6)因为此项工作是高空作业，需铺设脚手架，施工除锈防腐间内采用双排落地铺设，上方采用吊架铺设。

4 闸门维修工艺

4.1 闸门喷砂除锈的技术要求

钢结构表面除锈等级需符合国标《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定的Sa2.5级。经过除锈后，表面粗糙度指数需保持在40～70 μm，且钢结构表面干燥，无灰尘、无油污、无锈迹、无氧化皮。如果喷砂达不到质量要求，需重新处理到原除锈等级。

4.2 闸门喷锌防腐的主要机理

外部介质电化学作用及化学作用是造成钢铁发生腐蚀的主要原因。因为水是导电的且与钢闸门直接接触，所以电化学腐蚀是造成闸门腐蚀的主要因素。

闸门喷锌是利用乙炔和氧气形成高温火焰将锌丝熔化，然后利用压缩空气将高温融化后的锌雾化，高速喷射到经过喷砂除锈的闸门表面。经过雾化后的锌喷射后在空气中冷却熔融，附着在钢闸门表面，立即变形收缩，镶嵌在处理过的钢结构表面，形成保护层。雾化后的锌被喷射到钢结构表面，这时，水作为介质将锌、钢结构连通形成化学腐蚀电池，锌作为电池的阳极受到腐蚀；而钢闸门作为阴极以锌熔解产生的保护电流来抵抗钢腐蚀，起到牺牲阳极保护阴极的作用[2]。此外，钢闸门表面的镀锌层还可以如同涂料一样，将钢闸门与空气、水隔绝，使其无法形成腐蚀环境；因此镀锌层的保护作用是多重的。

4.3 施工工艺

4.3.1 喷砂除锈

工程采用干喷射的施工方法，根据闸门实际情况，采用石英砂作为喷射磨料。用压缩空气借助喷砂装置喷射磨料，对钢结构表面实施清洁及粗化处理，使其达到基层表面呈金属本色，粗糙度达到喷锌要求。

在进行喷砂除锈过程中，要求空气相对湿度不应超过85%,露点的温度至少要低于钢结构表面温度3 ℃以上。若是遇到不利的气候条件而导致工作环境达不到要求，则需要采取有效措施，使其达到标准[3]。

钢闸门体积巨大，结构复杂，为了避免出现漏喷和空喷的现象，产生不必要的位移，提高磨料利用率和工作效率，所以应该合理安排喷砂的位置和喷砂路线，一般应按以下顺序：一是先喷上部，后喷下部。二是先喷钢结构角落与狭窄部位，后喷宽敞部位，从边缘向中间喷喷射。三是喷射移动要掌握好分寸，在不损伤钢结构表面的情况下，还要保证喷砂除锈的质量。

在对钢结构喷砂过程中，把握好料气比例可以有效提高工作效率，还可以在保证质量的前提下节省磨料。如果用的磨料过少，压缩空气的能量就不能得到有效利用；但是如果磨料过多，喷砂管道内会积聚大量的磨料；因为磨料过多，同等空气压力下磨料无法获得高速动能，从而导致喷射出来的磨料没有力量，无法达到除锈的效果，既浪费磨料，又没有效率。因此，必须综合空气压力、机器喷嘴大小、钢结构的锈蚀状态，以及质量标准等方面的因素，调整料气比例。既要防止出现砂阀开度过小，空气量大，引起磨料供应太少而达不到效果，又要避免砂阀开启过大，空气量过小，造成喷砂毫无作用。

喷砂除锈结束后，及时清理结构表面尘土，同时对除锈质量进行查验。

4.3.2 喷锌防腐

根据工程的施工环境，决定采用热喷涂锌的施工方式。热喷涂锌前，应该对空气压缩机进行检查，保证压缩空气的干燥、洁净；同时要保证空气压缩机的压力符合相关规定。喷涂作业的距离要保持在10～200 cm之间，锌的喷射角度应该不低于45°。喷涂作业时操作人员每次的喷涂厚度最低不低于25 μm，最高不超过80 μm。在用喷枪喷锌时，下一次的喷涂要与上一次的喷涂交叉覆盖，相互重叠；同时要准确控制喷涂表面的温度，待表面温度冷却至70 ℃以下，才可以开始喷涂下一层[3]。

在施工过程中，宽度重叠是无法避免的，但是要控制好重叠的度，避免出现重叠过度或过薄，每个喷涂带的宽度重叠一般不超过1/3的宽度重叠为宜。同时，应尽最大努力保持每个喷涂带均匀[4](见图1)。

图1 喷涂所用设备组织流程

需选用符合国家相关规范要求的热喷材料，金属锌的含锌量和材质必须达到标准，不能使用劣质材料，以次充好。钢闸门表面涂锌层最小局部厚度需不低于120 μm，这样才能达到相关规定要求。

4.3.3 闸门表层涂料封闭

将环氧云铁底漆作为封闭层涂料，准备在钢结构表面涂装底漆前，需清理干净钢结构表面，并在其未完全冷却尚有余温时将两道环氧云铁底漆涂刷完成。封闭层涂料的厚度需控制在80 μm，涂刷环氧云铁底漆厚度需控制在60 μm。同时，涂刷完毕后，涂层外观表面不能出现不均匀现象，不能出现像局部起皮、部分表面有大溶滴和鼓泡、表面出现裂纹掉块等别的影响涂层功能的现象。

5 闸门维修施工步骤

(1)抬起闸门，排出泄洪洞内积水。

(2)搭设脚手架， 闸门下方双排落地铺设，上方采用吊架铺设。

(3)清理闸门间杂物，保持闸门工作环境整洁。

(4)拆解闸门，在拆解闸门之前利用工具将原来的旧水封全部拆除。

(5)按照施工工艺对闸门喷砂除锈。

(6)喷砂除锈结束后，经检查合格后开始进行闸门喷锌防腐工作。

(7)闸门表层涂料封闭。

(8)利用喷锌防腐搭建的脚手架，将旧水封螺栓用螺栓松动剂浸泡后用扳手进行拆卸(如遇有不能松动的可使用气焊、切割专用工具进行切割，尽量不使用气焊以避免损坏门叶的防腐结构)。将螺栓全部拆卸后，把水封压板轻轻拆除放置平地处进行除锈防腐(避免碰撞变形)，拆下老化水封。

(9)将门叶上的锈蚀打磨清理干净，修补破损、涂抹防腐油漆进行防腐，测量孔口尺寸。

(10)用湿毛巾将新水封清洗干净后放置在门叶上按测量出的孔距预留标准压缩量进行固定、钻孔更换，将防腐后的水封压板放置水封上，重新安装新的螺栓均匀紧固。

(11)所有新水封安装完毕后，开始对水封密闭情况进行检验。首先将泄洪洞出口闸门关闭，将泄洪洞进口闸门打开，向泄洪洞内注水。泄洪洞内水满后，观察出口闸门止水封边缘有无水泄漏，如果有就说明水封的密闭性不好，需要重新调整止水封间隙；调整后注意是否还有漏水现象，如果还是漏水，再次调节漏水处水封的压缩量，直到闸门无泄漏，达到封水效果。

(12)维修工作完毕，进行验收。

6 结 语

柴河水库泄洪洞出口闸门在周密的安排下完成了维修，闸门运行的安全隐患得到清除。闸门经喷锌防腐后，焕然一新；水封更换后，闸门密闭性加强，消除了安全隐患。虽然此次闸门喷锌防腐投资比普通的涂漆防腐高，但防腐的周期比其他的方式持续的时间长，降低了运行养护的费用和工作量，相对于其他方法来说，此种方法比较适用于水工钢结构防腐。