三峡船闸浮式检修门上下交通装置环境条件分析

高 术，郑经一，李小鹏，艾 晖

（长江三峡通航管理局，湖北 宜昌 443000）

1 浮式检修门现状分析

三峡船闸浮式检修门（以下简称浮门）是三峡船闸极其重要的检修挡水设备之一，两线船闸共用一道浮门，主要为闸室廊道、六闸首人字门等检修项目提供无水检修环境。三峡船闸浮门主要由门体、进排水系统、止水装置及支承系统组成[1]。浮门基本原理是利用上下游水位差产生的压力，使浮门止水面与门槽贴合，实现密封挡水[2]。浮门基本结构如图1所示，船闸未检修时，浮门在门库停泊区空载停靠系缆并随水位上下浮动，浮门门库停泊区位于三峡船闸六闸首中隔墩末端。船闸检修时，通过拖轮将浮门牵引至挡水作业区门槽处下沉就位挡水，门挡水作业区为每线船闸在六闸首人字门下游处布置的一道检修门槽[3]。

非停航检修期间时，为了方便作业人员日常巡检、例检和设备维保养护等工作，在两线船闸六闸首中隔墩末端平台下游侧闸墙上设有固定式垂直爬梯，为作业人员攀爬登门提供上下交通通道，安全性、可靠性低，耗工耗时且效率低下。

停航检修期间时，为了方便作业人员在起沉浮门期间上下交通以及进行固门等工作，在两线船闸六闸首下游侧的浮门门槽的闸墙上设置有固定式垂直爬梯，但是为了不影响浮门进入门槽，该交通通道只设置了在浮门上浮至最高处时能使用的一段爬梯，还需要配合可移动式直爬梯，作业人员才能顺利进行上下交通。采用固定式垂直爬梯与可移动式直爬梯相配合的方式，连接可靠性极低，且难以实现两端有效固定。

基于以上分析，无论浮门处于门库停泊区还是挡水作业区，其上下交通装置的安全性与便捷性均存在较大不足，对其上下交通装置的设计改造是必要的。浮门工作环境复杂且其位置随水位变化而变动，本文拟通过对浮门门库停泊区及挡水作业区水位、空间位置环境条件分析，总结提炼浮式检修门各状态下上下交通装置需满足的技术参数，为后期三峡船闸浮式检修门上下交通装置设计改造的实施提供技术支撑。

2 浮门门库停泊区边界条件分析

2.1 浮门门库停泊区水位环境条件

由于浮门门库停泊区与船闸下游引航道相通，水位情况与下游引航道相同。2018年至2020年三峡船闸下游引航道水位情况如图2所示。

由图2分析可知，近3年来下游引航道实际水位最低值为63.45 m，最高值为71.68 m。

浮门空载时吃水4.5 m。故浮门在门库停泊区空载时，浮门甲板高程为：

式中：H1为下游引航道水位，H2为浮门高度，H3为浮门空载吃水水深。

经计算，浮门甲板高程在实际工况中的最低值H低和最高值H高分别为：H低=72.65 m，H高=80.88 m。

按照三峡船闸过闸管理规定的运行水位规定，船闸下游最高通航水位为73.8 m，最低通航水位为62 m，则浮门甲板高程的理论设计最低值H'低和最高值H'高分别为：H'低=71.2 m，H'高=83 m。

2.2 浮门门库停泊区空间位置环境条件

六闸首下游中隔墩末端平台高程为77.7 m。门库停泊区以及浮门的空间位置如图3所示，末端平台外沿门库停泊区的俯视图呈上底长40 m，下底长44 m的等腰梯形状，浮门甲板与平台外沿的水平距离为3 m。

浮门在门库停泊区时，浮门甲板高程会随水位波动而变动，则甲板与末端平台的高程差也会变动，以末端平台的高程为基准值，则高程差X为：

X=H-H末端

式中：H为门库停泊区浮门甲板高程；X的实际变动范围为-5.05~3.18 m；X的理论变动范围为-6.5~5.3 m。

理论变动范围区间包含实际变动范围区间，为满足极端情况的需求，应取理论变动范围为设计参数。

3 浮门挡水作业区边界条件分析

3.1 浮门挡水作业区水位环境条件

三峡船闸下游最高检修水位设计值为68 m，则浮门在挡水作业区空载未下沉时,浮门处于挡水作业区的最高位置，此时浮门甲板高程有最大值：

式中：h1为船闸下游检修水位；H2为浮门高度；h3为浮门空载吃水水深。经计算hmax=77.2 m。

检修门槽底坎高程为56.3 m，浮门在检修门槽下沉至门槽底坎后，浮门处于挡水作业区的最低位置，此时浮门甲板高程有最小值：

式中：h底坎为船闸下游检修门槽底坎高程。通过计算可得：经计算hmin=70 m。

3.2 浮门挡水作业区空间位置环境条件

当浮门位于挡水作业区时，检修人员仅在浮门空载时和浮门充水下沉至门槽底坎后上下浮门，浮门冲排水的过程中，人员不会上下，则浮门甲板和六闸首下游中隔墩末端平台的高程差为固定值，与水位波动无关。挡水作业区以及浮门的空间位置如图4所示。

以末端平台的高程为基准值，浮门甲板与末端平台的高程差Y为：

式中：h为浮门甲板高程。

浮门进入检修门槽但未下沉时，高程差为Y1=-0.5 m。

浮门下沉至门槽底坎后，高程差为：Y2=-7.7 m。

末端平台与浮门最大水平距离为：Lmax=B-W=2 m。

式中：B为检修门槽宽度；W为浮门宽度。

4 结语

通过对浮门不同状态下水位及空间位置环境条件分析，为满足作业人员日常巡检及检修工作需求，浮门上下交通装置在门库停泊区需满足水平距离3 m，垂直距离-6.5~5.3 m；在挡水作业区需满足水平距离2 m，垂直距离-0.5 m和-7.7 m的要求。