**集:2023年第4期作者 :郝貴湘發布時間 :2004/12/1 0:0
中國水電顧問集團中南勘測設計研究院郝貴湘
摘要：本文對目前水電工程浮動式閘門常用的結構型式及操作進行了充分的比較和說明，並結合工程例項對一種型式的浮門設計進行了詳細的介紹。
關鍵詞：浮門配重密封艙最低水線
浮動式閘門為一依靠浮力動作的擋水閘門，因其不需設門槽，可以改善溢洪道水流條件，不需永久啟閉裝置，不受壩體布置條件的限制，不佔壩體位置等許多優點被應用於水工建築物檢修擋水工作。
1、結構型式
浮門從門體結構型式上大致可分為：整體鼓形結構、整體箱形結構、分節箱形結構等。整體鼓形結構的各個橫截面均不相同，導致門體水線面積在不同的吃水深度對縱軸和橫軸的慣性矩各不相同，結構較複雜，因此目前已很少採用這種體形。
整體箱形結構與分節箱形結構的外形結構相同，只是分節箱形結構從解決運輸方面考慮，由多節密封箱體結構串成一體，每節密封箱體作為運輸單元，減少了現場的安裝工作量，但相應的門體自重較整體箱形結構要大些。
2、配重方式
門體配重一般可分為二種形式：混凝土與水混合配重、全水配重。
（1）混凝土與水混合的配重
混凝土與水混合配重的形式是在門體底部的固定艙內灌注混凝土實施配重，因混凝土的比重大於水，能有效降低浮門的重心，因此可有效降低浮門豎立於水中達到初始穩定時的最低吃水深度。中部的調節艙由水承擔，它用來調節浮門在檢修水位範圍內的沉浮。這一配重形式能有效的加大浮門的水位檢修範圍，但因混凝土配重固定不可變，致使浮門下部無法露出水面，給水封的維護和更換帶來不便，同時浮門也必須豎立於水中存放。
（2）全水配重
全水配重形式是固定艙和調節艙內的配重均由水承擔，由於其固定艙內水體可變，故通過充入和排出固定艙內水體，可實現浮門在水中平臥和豎立兩種狀態。浮門平時也可放倒後平臥於水中存放。但相應的縮小了浮門水位檢修範圍。
3、最低水線
浮門在存放時為一漂浮於水面上的浮體，但無論它的存放狀態是平臥還是豎立，其工作狀態必須是在水中垂直豎立的。浮門在水中保持豎立狀態穩定、在水中不至傾倒的條件是浮門的吃水深度要達到某一數值，即浮門的重心在穩心之下並滿足規範值。在最小吃水深度使浮門保持豎立穩定的水線位置，即為浮門的最低水線。
浮門吃水深度在此水線以上各水線都是滿足整體穩定條件的。
4、操作方式
從浮門操作方式來看，可將調節門體沉浮以及上下游平壓充水的各種裝置均設定在浮門體內或頂層甲板上，以進行本體操作；也可將各種裝置設定在拖輪上，通過軟管連線於門體進行分體操作。對於本體操作，其操作裝置相對較簡單，工作人員的操作也較方便，但它不適用浮門要求傾覆翻倒的工況。對於分體操作，其操作裝置相對複雜，浮門工作前後也需要工作人員裝拆浮門與操作裝置之間的連線軟管，至使工作人員的操作相對麻煩，但由於工作人員在拖輪上操作不受浮門狀態的限制，所以具有安全性和直觀性，並且可滿足浮門各種工況的操作。
長安水電站設有15孔溢洪道，每孔布置一扇工作閘門和一道檢修閘門埋件，15孔共用一扇檢修閘門。根據長安水電站上游水位變幅資料，結合上游庫區浮門存放條件及浮門製造、安裝、運輸等綜合因素，溢洪道檢修門決定採用浮式檢修門，整體箱形結構、混凝土與水混合配重、本體操作。
浮門主要引數值
孔口寬度 12.0m支承跨度 13.5m設計水位 81.0m
死水位 80.0m堰頂高程 74.5m
浮門設在溢洪道上游閘墩端部，依靠上下游水壓差將門體壓緊在閘墩端麵，實現擋水工作。浮門的止水埋件埋設在閘墩端麵呈u形。浮門的自重由閘墩端麵底部懸出的設有預埋件的混凝土牛腿支承。
浮門布置型式見圖1：
圖 1
1、結構設計
浮門結構型式見圖2：
圖 2
浮門整體外形為寬13.9m、高7..5m、厚2.
5m的箱形體，它的內部按其執行要求在結構上分成三個密封艙位。下部密封艙為固定混凝土壓重艙，它是穩定保證艙，目的是降低門體豎直方向的重心，維持門體在最低水線時的豎立穩定。中部密封艙為調節水壓艙，通過向艙內充水或排水，以控制門體的沉浮。
該艙內通過橫隔板將整艙橫截面分隔成幾個小區域，以達到減小艙內自由液面慣性距對門體穩定的不利影響。上部密封艙為空氣密封艙，它所產生的浮力能防止門體沉入庫底，是作為門體最高水線的有效保證空間。
頂甲板層是工作人員的操作層，通往各密封艙的水管和操縱桿匯集在頂甲板層上，頂甲板左、右側均設有繫纜樁，供門體牽引索錨錠和門體在孔口調整就位用。
在頂甲板和內部各密封艙位之間，均設有進人孔和爬梯，作為工作人員進入各艙檢修之用，平時進人孔用蓋板密封。
為了從理論上使門體的重心與其幾何中心重合，門體的結構及其上的所有裝置完全按對稱布置，包括側支承和止水裝置也是前後對稱布置，浮門兩面均可擋水，給浮門的操作提供了方便。
2、最低水線確定
根據溢洪道堰頂高程，考慮底水封埋件布置尺寸後，確定底支承牛腿高程為73.97m，則設計水位至牛腿支承面距離為81－73.97＝7.
03m，考慮0.5m超高，取浮門總高為7.5m。
設計以上游死水位為浮門最低水線水位，則最低水線至牛腿支承面的距離為80－73.97＝6.03m，為使門體在調節艙殘留水重和波浪等因素的影響下，能順利的座落在支承牛腿上，取預留高度0.
5m，則6.03－0.5＝5.
53m，這一數值是該浮門最小吃水深度的控制值。設計中該浮門採用混凝土作為固定壓重，計算出浮門滿足豎立穩定的最小吃水深度為4.3m，滿足要求。
3、充、排水裝置
（1）、充水裝置
在調節艙底部兩側面板上對稱設有4個管道（管道的布置高程在最低水線以下），管道外端與外界相通，內端連線蝶閥，蝶閥的控制手柄通過長連桿安裝在頂甲板上。
當需要向調節艙內充水讓浮門下沉時，在頂甲板層轉動手柄開啟任意乙個或多個蝶閥，水庫中的水直接灌入調節艙，調節艙內空氣由艙頂連線到甲板上的通氣管排出。
當浮門在孔口擋水檢修工作完成後，需要向浮門與工作門之間充水平壓時，在頂甲板層轉動手柄同時開啟上下游兩側的2個或4個蝶閥，上游庫水經調節艙再流入下游充水平壓。
這一充水裝置設計的特點是：它不需要專門的充水裝置和管道，結構簡單，操作方便，並且能夠完成充水下沉和充水平壓兩項工作。
（2）、排水裝置
在調節艙底板上對稱布置2個集水坑，各安裝一台深井幫浦擔負調節艙內的排水工作。集水坑的設定旨在能夠將調節艙內的水排盡，避免殘留水體所形成的自由液面對門體穩定的不利影響。深井幫浦為活動式布置，它可沿集水坑底部延伸到甲板上的滑桿上下滑移，這樣方便了深井幫浦的安裝、檢修和維護。
當深井幫浦滑落到底部就位後，其出水口與排水管埠對接。排水管為一從集水坑底部延伸到甲板上的固定管道，工作時深井幫浦水通過排水管從門頂排出。
4、支承和止水
浮門前後兩面均布置有側支承和止水裝置。側支承為連續通長的鋼滑塊布置在兩側，浮門所受水壓力由側支承傳遞到閘墩端部埋件上。止水裝置採用普通p型橡皮呈u形布置，與閘墩端部u形埋件吻合。
浮門自重由底部兩端兩條弧面鋼滑塊支承傳遞至牛腿。
5、止水裝置的維護
在浮門前後面板底部設有吊耳，將吊軸及鋼絲繩安裝就位，鋼絲繩的另一端接吊環並延伸到浮門頂部用搭扣將吊環固定，以方便日後操作。當需要對浮門止水裝置進行檢修和更換時，脫開吊環與臨時啟吊裝置連線，垂直啟吊，因這種啟吊方式對浮門產生了不平衡作用力，致使浮門在水中逐漸傾斜，直至浮門底部一側止水裝置露出水面，即可進行維護和操作，因這種方式借用了浮力的作用，可有效減少啟吊力。
6、浮門執行
浮門平時在門庫內為豎立狀態存放，由牽引索錨錠，此時各閥處於關閉狀態，調節艙內無水。當需要工作時，由拖輪或人力將浮門牽引到需擋水的孔口端部，用門頂的兩個繫纜樁調整就位。開啟上游側長柄蝶閥，庫水進入調節艙，浮門下沉，底支承落到牛腿上。
此時繼續充水，直至充滿為止，這些多餘的壓重水體將抵抗浮門工作時庫水位變化的影響。將工作門提起，上游水壓力把浮門緊壓於閘墩端部，底側止水達到止水目的。檢修工作完畢，開啟所有長柄蝶閥，上游庫水經由調節艙向浮門與工作門間充水，平壓後，關閉所有長柄蝶閥。
從壩頭接入電源至浮門頂，啟動深井幫浦排出調節艙內水體，浮門上浮，直至調節艙內水體排空。將浮門牽引到門庫內錨錠，浮門的全部操作完成。
總的說來，此種整體箱形浮門結構簡單、製作方便、操作簡易。特別是不需要另設專門的充、排水裝置和複雜的管路，僅靠浮門體內的閥門和深井幫浦即可完成全部操作。因此根據上游存放條件和現場製作安裝運輸情況，該浮門是一種比較理想的型式。
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