底軸驅(qū)動式翻板閘門止水形式探討

姜春寶

（泰州市水利局，江蘇泰州 225300）

0 引言

2011年，泰州市實施了城區(qū)水生態(tài)環(huán)境建設工程，將泰州主城區(qū)80多km2的區(qū)域建成相對獨立的防洪、蓄水、調(diào)水體系，其中，在南官河水利樞紐、翻身河閘、鳳凰河閘、老通揚運河控制工程中采用了底軸驅(qū)動式翻板鋼質(zhì)閘門技術(shù)，這種門型可垂直豎立，可適當斜置，也可平置于水底。當外河水位較高時，閘門可調(diào)整至垂直位置，阻擋洪水；冬春兩季內(nèi)河水位較低時，將閘門適當斜置，調(diào)節(jié)門高，可保證內(nèi)河水位在景觀位置；閘門也可平置，使內(nèi)外河水自然暢通。目前，這批工程已經(jīng)建成并投入使用，效果良好。

底軸驅(qū)動式翻板閘門是一種新型可調(diào)控溢流閘門，它由鋼門葉、止水組件、液壓啟閉機和驅(qū)動裝置等組成（見圖1）。其中，止水部分的結(jié)構(gòu)設計是關(guān)鍵，直接導致止水效果的好壞，影響工程的擋水安全和工程形象。

圖1 底軸驅(qū)動式翻板閘門示意圖

圖2 底止水示意圖

圖3 止水座板示意圖

1 底軸驅(qū)動翻板門止水結(jié)構(gòu)形式

底軸驅(qū)動翻板門止水結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在4處：軸承檔止水、穿墻套管止水、底止水、側(cè)止水。

1.1 軸承檔止水

軸承檔止水一般是通過軸承壓蓋把各種截面形式不同的環(huán)形密封橡皮壓緊，并用螺栓固定于底軸軸承座上。要求止水橡皮在受到水壓后，能使其內(nèi)徑與底軸、外徑與軸承座的接觸處被壓緊，從而起到止水和保護軸承的作用。

1.2 穿墻套管止水

底軸驅(qū)動翻板門的穿墻套管止水與軸承檔止水構(gòu)造形式相同。

1.3 底止水

底軸驅(qū)動翻板門的底止水見圖2，底止水橡皮有兩種：一是利用壓板和螺栓直接固定在預埋止水座板上，在門葉立起時，通過水壓將橡皮的止水端徑向壓在底軸外緣和軸承座外緣上，形成線接觸，實現(xiàn)密封，避免了底軸下側(cè)的漏水現(xiàn)象；二是門葉上與軸承座對應設有止水座板（見圖3），止水座板位于門葉厚度方向上的中部，與軸承座和底軸法蘭相對應設有缺口，缺口邊緣安裝有止水件，同時，因止水座板位于門葉厚度方向上的中部，其轉(zhuǎn)動時與軸承座同軸線，在止水座板和軸承座、止水座板和底軸法蘭之間實現(xiàn)密封。為達到止水效果，應考慮一定的預壓量，一般為2 mm。

圖4 軸承檔止水方案一

圖5 軸承檔止水方案二

圖7 穿墻套管止水方案一

1.4 側(cè)止水

底軸驅(qū)動翻板門的側(cè)止水形式一般為壓緊式，而壓緊式又分為水壓壓緊、機械壓緊以及水壓機械聯(lián)合壓緊3種。水壓壓緊的止水方式主要是在門體立起時，在水流作用下產(chǎn)生的水壓力將橡皮止水圓頭壓緊在側(cè)胸墻上（不銹鋼埋件或大理石）實現(xiàn)密封，其結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝方便；機械壓緊方式是通過板彈簧彈力將止水橡膠壓緊在側(cè)胸墻上，其結(jié)構(gòu)相對復雜；水壓機械聯(lián)合壓緊止水方式顧名思義是前兩種止水方式的配合使用。

2 對比探索及問題分析

翻板門止水是否嚴密，除了門體應有足夠的強度、剛度外，還要有合理的止水結(jié)構(gòu)，其也是衡量是否達到底軸驅(qū)動翻板門設計目的的根本標志。

目前工程實際運用中，漏水現(xiàn)象較為普遍，而且大部分情況發(fā)生在軸承檔止水和穿墻套管止水部位。在設計中，雖然軸承檔止水和穿墻套管止水形式很多，但往往忽略了對止水形式進行綜合選擇及對漏水通道引起足夠的重視。

2.1 軸承檔止水案例分析

以下是幾種底軸驅(qū)動翻板門常用軸承檔止水形式。圖4軸承檔止水優(yōu)點是：選用平面軸承，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，對底軸管同心度的定位準確，從而保證了軸承座橡皮與軸承座間的預壓縮保持不變，利于止水；缺點是：軸承座側(cè)向與止水橡皮間形成了多臺階接觸，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。圖5軸承檔止水優(yōu)點是：軸承座側(cè)向形成整體平面，便于加工達到一定的光潔度，增加了軸承座止水橡皮與軸承座鋼性、線性貼合度，減少橡皮隨門體轉(zhuǎn)動時的磨損，延長使用壽命；缺點是：選用可偏心球面復合軸承，偏心距雖然彌補了底軸管細微的不同軸度，但也給軸承跟軸承座間帶來了縫隙，造成漏水，而按照合理的加工工藝、安裝工藝，底軸管的同軸度已能得到保證，這就使得偏心球面復合軸承對止水效果起了反作用，且結(jié)構(gòu)復雜，成本高。

綜合分析，建議采用圖6方案三進行優(yōu)化。

2.2 穿墻套管止水案例分析

圖7穿墻套管止水是通過機房和河道兩側(cè)的遇水膨脹橡皮在浸水后，體積增大一端抵靠在底軸管上，另一端抵在軸承座上，形成密閉結(jié)構(gòu)，阻斷河道內(nèi)的水漏到機房內(nèi)。這種止水明顯的缺點是：橡皮遇水后膨脹系數(shù)具有不可確定性，易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，另外，隨著門體的長期翻轉(zhuǎn)，橡皮磨損后的拆卸、更換非常困難，對后期的維修保養(yǎng)帶來很大麻煩。圖8穿墻套管止水是僅在機房側(cè)向底軸管與軸承座間的縫隙填塞止水油浸石棉，并用螺栓將鎖定套壓緊在石棉上，起到止水作用。其優(yōu)點是：隨著底軸管轉(zhuǎn)動使止水石棉長期磨損，在底軸管與止水石棉間產(chǎn)生漏水縫隙，可很方便地在無水的機房側(cè)根據(jù)漏水量大小，通過螺栓調(diào)節(jié)鎖定套對止水填料的預壓縮量，達到止水要求，且當止水石棉磨損到需要填充時，也可方便地通過拆卸鎖定套進行填補。實踐證明方案二止水形式更合理。

圖8 穿墻套管止水方案二

3 幾點體會

通過以上底軸驅(qū)動翻板門止水形式的介紹，簡要談幾點認識和體會：

（1）新型的止水設計應進行充分的試驗、試用、優(yōu)化設計，待止水滿足運用條件，止水穩(wěn)定可靠再推廣應用。

（2）水封膠圈部位，尤其是轉(zhuǎn)角部位最容易損壞漏水，建議盡量減少轉(zhuǎn)角臺階，保證止水的線性壓縮量和止水剛度。

（3）止水元件要耐磨，且要易于調(diào)節(jié)，方便以后的維修和更換。