水工金属结构闸门制作及安装技术探究

2024年3月11日发(作者：实习班主任工作计划)

水工金属结构闸门制作及安装技术探究

摘要：随着水利技术的发展及景观工程的要求，闸门的结构也采取多样的结

构，对产品的结构、质量、成本提出了更高要求，近年来，三角闸门以其能在动

水中启闭并能承受双向水头，已逐渐成为国内船闸建设中重要的工作闸门形式之

一。三角闸门的安装有工程量多，外形尺寸及重量大，且具有安装程序复杂，拼

装、焊接技术要求高等特点。文章主要介绍水库泄放洞改造工程金属结构设备的

总体布置和具体设计，并从设备布置、结构设计、启闭机选型等方面进行阐述，

工程的金属结构在确保结构强度、刚度及稳定性的前提下均能符合现行规范要求。

关键词：水工结构；闸门；安装；制作

1导言

水工金属结构以闸门为主，具体种类既可按工作性分质为工作闸门、事故闸

门、检修闸门等，也可按型式分为平面闸门、浮箱闸门、弧形门、三角门、人字

形门、浮筒闸门等，这些闸门在水利工程运行中起着决定性作用，所以，有必要

对闸门结构及制作的工艺展开研究讨论。

2工程概况

某工程规划设计主要建筑物包括节制闸和船闸，为满足航运规划，初步设计

拟新船闸为单级船闸，等级为Ⅲ级，闸室尺度为250.0m×23.0m×5.2m（长×宽

×门槛水深），按1000t级标准进行建设。船闸金属结构主要由闸首工作门（三

角门）、闸首检修门、输水阀门、浮式系船柱、门槽埋件及启闭设备等组成。船

闸闸门采用空间网架式钢制三角形闸门，底部设有钢制浮箱，闸门沿闸室中心线

对称布局，上下闸首闸门弧形面板均朝引航道侧，液压启闭机平水启闭。上下闸

面板曲率半径12390mm，闸门高度11720mm；单扇重130.93t，上下闸首总重

523.92t。

3金属结构总体布置

本工程金属结构设计由泄放洞进口控制闸和生态放水管进口控制闸等2部分

组成。

泄放洞进口控制闸共1孔，设事故检修闸门、工作闸门各1道，见图1。

事故检修闸门孔口尺寸为3.9×4.3-25（宽×高-设计水头，m；下同），底

槛高程208.70m，门型选用潜孔式平面定轮钢闸门，门叶自重约18.0t/扇，门槽

重约18.0t/孔。闸门的操作方式为正常情况下为静水启闭，当泄放洞或工作闸门

发生事故时，可动水闭门。启门时先关闭工作闸门，通过设在门顶的充水阀充水

平压后静水启门。通过设在245.50m高程启闭机室内的QP-800-30固定卷扬式启

闭机对闸门进行启闭操作。闸门平时锁定在236.00m高程的检修平台上，汛期提

前解锁作事故备用。

工作闸门孔口尺寸为3.9×4.3-25，底槛高程208.70m，门型选用潜孔式平

面定轮钢闸门，门叶自重约26.0t/扇（含拉杆重量），门槽重约18.0t/孔。闸

门的操作方式为动水启闭。通过设在245.50m高程启闭机室内的QP-1600-10固

定卷扬式启闭机对闸门进行启闭操作。

放水管进口控制闸共1孔，布置于事故闸门与工作闸门之间的边墙，采用

φ0.4m圆形进水口，孔口中心高程216.10m，进水口布置拦污栅、控制闸门各1

道（见图2）。

图1泄放洞进口控制闸剖面图 图2生态放水管进口控制闸剖面图

拦污栅孔口尺寸为1.0×1.2-2，设1道固定式拦污栅，将进水口包覆。栅叶

主材为06Cr19Ni10，栅槽埋件主材为Q235B，拦污栅叶重约0.5t/扇，栅槽埋件

重约0.25t/套。

控制闸门孔口尺寸为φ0.4-18，门型为圆形镶铜铸铁闸门。闸门与启闭设备

通过长螺杆联结，螺杆长度约21m，中间等距设置止弯环。闸门操作方式为动水

启闭，启闭设备采用1台QL-50/25-SD手电两用螺杆式启闭机进行操作，启闭速

度约0.2m/min，工作行程约0.6m。控制闸门平时常开泄水作生态放水用。

4水工金属结构闸门制作及安装技术

4.1闸门筒壁的拼装及调整

通过卷板机卷制出来的管还存在一定非圆弧区域，并且闭合端不可能合拢状

态，需在平台上调整。先在平台上铺足够大的钢板（两块钢板连接的通过点焊连

接），划出圆筒平整端的外圆周线，将卷制好的圆筒吊于平板上，圆筒平整端面

压在平板上，利用天车进行初步对弧，再通过顶管方法使圆筒平整端面与划好的

圆周弧线吻合，闭合缝点焊。上方的闭合可通过调整螺栓使其闭合。制作浮筒闸

门的浮筒中部内弧样板校核其弧度，通过用千斤顶方法或重新进入卷板机进行调

整处理。闭合处点焊并检查合格后，上、下圆周用型钢加固，下平台，进行闭合

纵缝的焊接。

对圆组装在专设对圆平台上进行，首先进行平台清理，去除平台上的一些不

用的工装卡具与多余焊疤。用水准仪测量并用楔形板调整支墩顶面水平，使顶部

相对高度差≤2mm。用划规与钢卷尺在平台上放浮筒闸门筒壁内径、顶底左右中

心线。对圆前先用砂轮打磨去除掉瓦片纵缝上的油漆、铁绣等污物，然后进行圆

筒对圆组装。对圆时采用专用工装设备进行操作。对圆成型后安装调圆加固工装，

增加刚性，控制变形。

浮筒闸门利用浮箱的浮力进行上下伸缩来调整取水的位置，因此对焊缝的焊

角要求与平常的闸门焊缝要求不一样，浮筒闸门的加劲环、筒壁等的钢板如需要

拼接时，相互接触的工作面，如筒壁内外表面、下加劲环的两个面的焊缝必须打

磨平。

4.2现地操作水位显示优化

目前，该电站获取适时上游水位数值的方式，主要通过厂房上位机显示查看，

对于远方操作来说较为方便，能够在闸门开启或关闭时，及时看到水位的变化。

但在现地操作时，因为闸门控制室在大坝，控制室内没有水位显示器，如果需要

获取水位信号，需要中控室值守一人及时与现场操作人员通讯联系，这样，使现

地操作人员很不方便。因此，必须通过技改将厂房上位机上的水位信号传输至大

坝闸门控制室的控制柜PLC显示器上，能够在PLC显示器上及时看到适时水位数

值，这样，可以方便运行人员在开、关闸门时根据水位来调节闸门开度，同时，

对于电站在汛期的稳定运行也可起到很好的作用。

4.3闸门筒壁的拼装及调整

通过卷板机卷制出来的管还存在一定非圆弧区域，并且闭合端不可能合拢状

态，需在平台上调整。先在平台上铺足够大的钢板（两块钢板连接的通过点焊连

接），划出圆筒平整端的外圆周线，将卷制好的圆筒吊于平板上，圆筒平整端面

压在平板上，利用天车进行初步对弧，再通过顶管方法使圆筒平整端面与划好的

圆周弧线吻合，闭合缝点焊。上方的闭合可通过调整螺栓使其闭合。制作浮筒闸

门的浮筒中部内弧样板校核其弧度，通过用千斤顶方法或重新进入卷板机进行调

整处理。闭合处点焊并检查合格后，上、下圆周用型钢加固，下平台，进行闭合

纵缝的焊接。

4.4导向制作

另外在每节浮筒闸门的外侧按照侧轨的布置焊接4组导向结构，导向结构的

臂杆的中间部位为工字型其制作流程为：钢板下料切割→焊接坡口加工→上下翼

板及腹板组装成工字型→焊接→焊缝检测→矫形。臂杆与浮筒闸门筒壁接触面为

弧形面，弧度与筒外壁相同，另外一端则与导向轮座焊接起来，通过滚轮沿着侧

轨进行上下行走，并起到导向定位的作用。

4.5质量控制

认真研究设计图纸、设计文件、技术说明和招标文件规定的有关规范、标准，

确定周密的施工方案，编制工作程序，制定详细的保证质量的技术措施，对施工

过程的各个环节进行严格的质量控制和监督，实行全面质量管理，高质量地完成

所承担的全部工程项目。

在施工过程中，应全面控制人、机械、方法和环境等5个质量因素，重点控

制好材料、机械和设备的质量和工序过程的控制。相邻两纵缝间距≥300mm；管

口不平度≤2mm；实际直径与设计直径差≤±D/1000，测量直径不小于四对，加

劲环止水装置及缓冲装置的内圈弧度。

浮筒闸门校圆完成后，用弦长1m的样板检查，样板与瓦片之间的间隙不能

大于2mm。纵缝校圆后，检查钢管的弧度，椭圆度（两管口至少测量两对相互垂

直直径，其椭圆度应小于0.3D%）。

5结语

综上所述，本文在通过对某电站的闸门参数、运行方式、运行原理、日常维

护方式进行分析，并结合该电站闸门在历史运行过程出现的故障问题，得出该电

站的闸门运行方式比较成熟可靠，装置集成化程度较高的结论。该施工技术可以

广泛的应用在类似的闸门制造工作，提高制造效率、节约经济成本。通过总结制

造经验，优化制造工艺，实现企业的高效，提升产品质量，提高经济效益。

参考文献

[1]刘琦.水工金属结构浮筒闸门制作工艺及方法[J].云南水力发电，2023，

39(08):140-144.

[2]文贵元.水电站金属结构闸门制作及安装技术[J].大众标准化，

2023(03):49-51.