横向移动式旱闸门的设计研究

横向移动式旱闸门的设计研究

丁伟 ,王金龙 ,尹鹭

扬州市勘测设计研究院有限公司,江苏扬州  225000

摘要：防洪堤中的大孔口旱闸门设计一般采用多段钢闸门拼接设计,启闭需要配备叉车、挖机等机械进行吊运拼装,启闭效率低，维护仓储成本高，管理难度大。采用横向移动式旱闸门，节省场地，运行高效，维护成本低，运行高效，便于接入电动装置和协同作业，利于监测和管理，能为数字化互联提供基础，永久性解决了各类防洪大缺口封堵问题。

关键词：横向移动；旱闸门；设计研究

   一、设计研究背景

在《南通市最美岸线》建设设计过程中，有一段长达30km的海工类企业段江堤。沿线涉及二十几家海工类的大型船企。

企业段防洪墙基本设置在企业的码头运输口附近，与企业的实际工作开展存在交叉。面对这种防洪墙与企业工作通道交叉情况，现状处置方案是留下防洪墙缺口，一旦接到防汛挡洪任务指令，就临时进行封堵。现状大多采用钢闸门拼接方式，采用机械叉车提运配合人工完成挡洪任务。

通过现场考察发现，现有的临时挡洪旱闸门存在如下的问题：

1.维护仓储成本较高。现状的临时挡洪设施主要采用一些固定大小的钢闸门或者叠梁门，需要比较大的储存、维护场地。

2.管理难度大。由于现状的防洪缺口很多，且大小不一，做法和构件很难统一，协同性工作难度大。汛期来临，管理单位防汛任务量大，沟通成本高。

3.运行效率低。在江海交汇位置，潮水位上升较快，需要及时安全地完成所有缺口的临时挡洪任务。挡洪时，需要用叉车、挖机等机械吊运闸门，工作量较大；拼装比较费时费力；挡洪任务结束后，需要再次拆下闸门放置回原位；若面对高频次的挡洪任务，企业容易应接不暇，影响生产。

二、基础设计方案

本次设计方案提供一种横向移动式旱闸门的设计。

设计典型工况：缺口宽度10米，闸门设计高度2m。方案设计分为四个部分：闸门主体设计、轨道设计、闸门移动轮设计、移动轮启闭方式。

总体设计方案说明如下：

闸门主体设计采用钢结构，分为闸门挡水钢板和闸门钢架结构，两者连接以及钢架结构中的横梁、纵梁、连接斜杆、斜撑均采用焊接连接，横梁纵梁优先采用H型钢，斜杆采用角钢。

轨道设计采用预埋钢轨的直线轨道，分为左右方向的主轨道和前后方向的副轨道。副轨道应用于方案一、二、六。

闸门移动轮设计采用钢移动轮，对于设置副轨道的方案，采用球形轮，便于垂直的双向移动，对于仅有主轨道的方案，可采用单向移动的类火车轮。闸门移动轮焊接置于闸门主体下方。

移动轮启闭设计的目的是为了消除闸门闭合时的下部空隙，通过收轮装置设计、副轨道下沉、隔板收放、下部连接板翻转四种方式来实现。

以下六种方案针对上述四个部分进行区别设计。

1.方案一：斜撑式闸门主体、双轨道、轮子收起式、启闭向右向前式（图1所示）

图1 方案一平面布置图

  防洪墙缺口两端预留闸门定位板，设置橡胶止水。工作方式：闸门平时置于防洪墙后，接到防汛关闭闸门任务时，旋转斜撑，从主轨道移动闸门至缺口位置，再从副轨道移动至闸门定位板位置，同时收起移动轮，完成闭合任务；防汛任务过后，放下轮子，移动至起始位置即可。

（1）闸门主体设计：采用斜撑式闸门主体设计。闸门主体采用横梁、纵梁、双角钢连接，设置挡水钢板。门体背后设置可旋转斜支撑。如图2所示：

图2 闸门主体设计图

（2）轨道设计

防洪墙后设置双主轨道，同时设置5道短的副轨道，轨道平面布置详见图1。

（3）闸门移动轮设计

闸门体下部设置移动轮可采用钢制移动轮，闸门体设置收轮装置。轮子收放装置属机械构造，本方案未作详细设计，考虑闸门体自重较大，收放装置应考虑接入电动装置，该部分可进行深化考虑设计。闸门移动轮大样示意详见图3。

图3 闸门移动轮设计图

（4）启闭方式

启闭方式采取向右向前方式，移动到位后，收起移动轮，闸门挡水依靠门体背后的斜撑。

2.方案二：桁架式闸门主体、双轨道、轮子收起式、启闭向右向前式（图4所示）

方案二与方案一的区别为闸门主体结构，方案二采用桁架式结构，主体结构的整体稳定性优于方案一，但自重更大，且因为没有设置斜撑，需要设置受力孔。挡水受力孔位为插销孔，孔周围设置能承担应力的基础，可考虑设置条形基础，上设5个孔位。轨道、轮子、启闭方式与方案一保持一致。

图4 方案二平面布置图

闸门主体设计：采用桁架式闸门主体设计。闸门主体采用桁架结构连接，采用钢结构梁杆件连接，迎水侧设置挡水钢板，有必要的情况下对闸门板进行防腐处理。闸门主体结构如图5所示：

图5 闸门主体设计图

3.方案三：桁架式闸门主体、双轨道、轮子收起式、启闭向右（图6所示）

方案三与方案二的区别为：启闭方式为向右，不需要设置副轨道。防洪墙加长改造，加小折段，便于闸门与之连接。

图6 方案三平面布置图

4.方案四：桁架式闸门主体、双轨道、隔板收放式、启闭向右（图7所示）

方案四与方案三的区别为闸门移动轮设计，闸门主体设置隔板和收放装置，收放装置由提升装置、定位槽钢、定位门槽组成（详见示意图8），轮子不再收起，不需要设置轮子收放装置。工作时，闸门移动到缺口位置后，将隔板放下，消除下部空隙。

图7 方案四平面布置图

图8 隔板收放装置示意图

5.方案五：桁架式闸门主体、双轨道、下部连接板翻转式、启闭向右（图9所示）

方案五与方案四的区别为隔板收放式改为下部连接板翻转式（详见图10），闸门主体下部设置可翻转隔板，闸门移动至缺口位置后，将隔板翻转到位，消除下部空隙。

图9 方案五平面布置图

图10 下部连接翻转板设计图

6.方案六：桁架式闸门主体、双轨道、轨道下沉式、启闭向右向前（图11所示）

方案六与方案二区别为轮子不收起，不需要设置轮子收起装置，副轨道下沉，闸门从主轨道移动到位后，再由副轨道推至闸门定位板一线，闸门底缘下沉至与地面贴合。

图11 方案六平面布置图

三、进一步深化设计和研究方向

本次设计方案针对防洪缺口的临时挡洪旱闸门从闸门主体设计、轨道设计、闸门移动轮设计、移动轮启闭方式四个方面提供了6种情形的初步方案设计。

1.进一步深化设计的方向：

目前方案四、五、六较为成熟。在此基础上，可进一步深化设计的内容包含：采取不同类型的轨道（钢轨、钢筋砼轨道）、移动轮（球形轮、火车轮等）、移动轮升降装置、配套的电动装置、挡水密封结构（止水或橡胶止水连接）、闸门槽口连接（预埋钢构件等）、传感器（监控闸门是否移动到位）等深化设计等来实现闸门的可靠高效运行。

2.进一步深化研究的方向：

本次设计方案一、二、三涉及轮子的收放机械装置设计以及动力装置设计，需进一步深化研究。研究具体难点：1、研究滑轮提升装置，将滑轮提升和降落的机械装置应用到闸门移动结构中，难点是如何客服闸门自重，如何接入自动化升降装置。2、研究灵活的闸门主体拼装结构，摆脱传统的重型机械吊装方法，降低人力物力和仓储成本。

进一步深化设计研究的意义和价值：通过横向闸门方案的进一步深化研究，解决闸门移动中的可靠性和便利性运行问题，同时为闸门的电动装置、传感元件的接入提供可能，有利于今后实现闸门防洪缺口的监测和管理，实现众多旱闸门调度的协同化运行管理，实现数字化互联。为同类型闸门设计项目积累经验，为行业提供设计研究数据，方案研究具有同类型工程参考推广作用。

   四、结语

横向移动式旱闸门的设计为大孔口堤防临时挡洪封堵提供了初步的的设计方案思路。今后，通过对现有基础方案的深化研究，将会有更广泛的应用场景和更大的实用价值。

参考文献：

[1]丁伟,葛恒军，卢建琴，王金龙.一种移动式的挡洪旱闸门 CN 217399558 U[P].2022.09.09.

[2]赵华军，张鹏飞，郭瑞军.底驱式移动闸门在城市防洪中的应用[J].山东水利,2019(03).

[3]孟庆慧，王民方，刘建军.两江水电站新型防汛挡水板的研制与应用[J].吉林劳动保护,2020(02).