廉 顺，吕小虎，赵拥军，杜 辉

(长江三峡通航管理局，湖北 宜昌 443002)

1 浮门简介

葛洲坝船闸浮式检修门(以下简称浮门)是葛洲坝船闸设备设施的重要组成部分，在停航期检修中起下游挡水作用，为闸室廊道、下游人字门等检修项目提供无水检修环境[1]。其主要由门体、密封止水、抽排水管道系统、电气控制系统及其辅助设备、阀件等构成[2]。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。葛洲坝船闸浮式检修门采用顶窄底宽“比重计”型断面设计[3]，符合DLT 5018—2004《水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范》[4]及JTS 152—2012《水运工程钢结构设计规范》[5]，基本结构见图1。外形尺寸(宽×高×最大厚度)35.6 m×13.3 m×8.0 m，最大挡水水头13.0 m，正常吃水水深4.5 m，门体加设备质量377.9 t，最小吃水时排水量837.7 t。

图1 浮式检修门基本尺寸结构(单位：m)

2 浮门快速精准对位影响因素

浮门对位主要分为3个步骤：浮门门体入槽、门体定位、快速沉浮。门体入槽缺乏辅助受力模块，门体定位调节困难，门体沉浮缺乏精准调节等因素，导致浮门对位存在对位时间长、精准度不高等问题。

2.1 门体入槽

浮门门体入槽主要由拖船提供动力，通过与其他附属设备设施进行配合来实现。现阶段主要问题为拖曳船舶舵效低、系缆装置欠缺等。

现阶段所用拖曳船舶功率小、稳性差、舵效低，尤其是在船闸下游有限宽度内，难以实现船队转向、调位，浮门入槽姿态调整时间长，难度大。

葛洲坝一号闸：浮门门槽位于船闸下闸首，主要由半边“「”形开放式门槽和半边“]”形半闭合门槽组成，门槽长37.0 m、宽3.5 m、槽厚1.5 m。葛洲坝二号闸：浮门门槽位于船闸下闸首，主要由半边“「”形开放式门槽和半边“]”形半闭合门槽组成，门槽长36.8 m、宽3.5 m、槽厚1.4 m。门槽结构见图2。

目前葛洲坝一、二号船闸门槽均无辅助牵引装置。浮门即将进入槽位时，由于船队惯性，导致操作性不准，加之水阻小，船队前进后退存在延时，浮门很难找准入槽基准点，且门体姿态不稳、入槽时间长。

图2 葛洲坝一、二号船闸门槽结构(单位：m)

2.2 门体定位

通过调整设备来保障门体端面与门槽水平位左右各500 mm的间距。传统技术方案是在浮式检修门端部悬空铺设枕木并以枕木为支撑架设螺旋千斤顶，通过人工手动调节螺旋千斤顶，达到调整与门槽两端间距的目的。工艺方案安全系数、工作效率及精度控制均低。

2.3 浮门沉浮

完成上述两个步骤后，浮门即具备下沉条件，通过控制进水量以及浮门左右两边实时沉浮量来保证浮门沉浮姿态的稳、准、精。实时动态监测常规方法为：使用粉笔在闸墙壁上刻画记号，并持续标注好延伸刻度，利用钢板尺实时比对标注刻度，并迅速读数，精度控制为厘米级。当发现浮式检修门上下游端累计下沉量数据偏差过大(> 20 cm)时，则调节电动调节阀开度(累计下沉量大的一端则减小电动调节阀开度，累计下沉量小的一端则增加电动调节阀开度)。重复上述过程，直至浮式检修门上下游端偏差在允许范围内(≤20 cm)，平稳下沉到达指定位置[6]。

使用传统的方法，现场实时监测下沉量结果精度较低、下沉耗时长，全过程中实时监测数据不准，导致指挥判断失误。浮式检修门下沉过程，监测人员悬边作业，存在较大安全隐患。为确保平衡持续的上浮，须进行累计上升量监测。

3 浮门快速精准对位技术

从浮门快速精准对位步骤入手，结合浮门门体入槽、门体对位、浮门快速沉浮的现存问题，从浮门门槽系缆模块、浮门入槽调节工装、浮门沉浮精准控制3个方面进行分析研究。

3.1 增加浮门门槽系缆模块

通过外力辅助牵引浮门，协助其切入入槽基准点，将大大减少入槽定位难度。建议在浮门入槽时通过缆绳及门槽挂钩与浮门耦合为一体，为浮门提供纵向牵拉力，辅助浮门入槽定位。

3.1.1系缆装置选型及定位

浮门系缆装置可参考船舶系缆装置，主要有系缆环、系缆柱、系缆钩等。从系缆操作现场、操作难度、操作时间考虑，选择系缆钩能便捷快速地完成浮门系缆工作，同时入槽工序完成后便于解缆。

浮门与拖曳船舶在闸室下游，主要由拖曳船舶提供动力，船队初始动量由拖曳船舶提供，且船队速度不需过大，只需船队向前滑行就好，假设初始速度为v1=0.2 ms，浮门质量为M，拖船质量为m(现有拖船净质量87 t)，船队速度为v2。船首与闸墙成α角(小于90°)靠近“]”形半闭合门槽，接近门槽时用钢丝绳将浮门与系缆钩连接，系缆钩对浮门船队拉力为F，船队在钢丝绳拉力作用下趋于静止，时间假设为t=5 s，根据CB 3309—1987《捞缆钩船舶行业标准》，系缆钩尺寸与系缆力对应关系见表1。

表1 系缆钩外形尺寸与系缆力对照

3.1.1.1系缆钩选型

结合动量守恒定理Mv1=(M+m)v2=Ft，整理可得F=Mv1t,，可知F=35 kN，安全系数为1.2，则Fmax=40 kN。浮门绞关最大负荷80 kN，见表1，选用50 kN系缆钩，结构见图3。

图3 系缆钩结构

3.1.1.2系缆钩定位

船闸检修一般选在长江枯水季节，下游水位较低，水位最大值为41.57 m、最小值为39.76 m，浮门沉浮定位时只需要考虑下游水位，近几年大修时下游水位统计见表2。

由表2可知，下游水位在39.76～41.57 m。由于浮门高度为13.5 m，自由状态下吃水为4.5 m，浮门净高为9 m，加上下游水位，浮门系缆钩设置位置在48.76～50.57 m，高差在1.81 m。由此系缆钩可对称布置在开放式门槽，半闭合门槽水线整数值51 m处。

通过增加系缆钩辅助牵引设施，再用钢丝绳把入槽的浮门与墙体系缆钩连接，提供浮门纵向牵引力使其能够快速找准基准点入槽定位，同时增加船队稳性确保了浮门姿态平稳，与传统操作相比，大大缩短了浮门入槽时间。

表2 2011—2016年葛洲坝下游水位数据统计 m

3.1.1.3系缆钩安装

系缆钩安装在门槽面，采用内嵌式安装方式。具体步骤为：在门槽底部高程为51 m位置处开正方形槽口，槽口横向以45°角从四周向内挖深，形成横向梯形柱。在梯形柱小底面横向植入钢筋以环氧浇筑，钢筋尾端焊接筋板，通过螺栓将系缆钩与筋板紧固连接，形成系缆钩装置[7]，见图4。

图4 系缆钩安装

3.1.2浮门门槽间距调节

浮门两端与门槽之间存在0～1 000 mm间距，通过铺设枕木配合螺旋千斤顶，手动调节控制其行程，防止浮门与门槽发生卡阻。在浮门端部横纵加强筋位置开φ250 mm ×700 mm通孔，将φ200 mm ×700 mm螺母套通过焊接工艺装载至通孔位置，配合φ200 mm×1 400 mm螺杆，形成自锁螺旋副结构，在螺杆非接触端面焊接50 mm×100 mm的摇柄。工装结构见图5。

通过在浮门两端面装载门槽位移调节工装，在不改变浮门总体结构应力的条件下，同步操作控制门槽间距，提高了浮门间距调节的安全性、效率值等。

图5 位移调节器基本尺寸(单位：mm)

3.1.3浮门沉浮控制

利用实时监测数据精准控制电动调节阀开度控制浮门沉浮，有效提高浮门沉浮效率[8]。根据表2，在闸室左、右导航墙浮门门槽内靠上游侧，高程为51.00 m处安装三脚架式固定支架，固定支架安装电流型位移传感器，固定支架尺寸见图6。

图6 固定支架基本尺寸(单位：mm)

固定支架采用物理方法(角钢焊接、膨胀螺栓)固定在门槽上游侧。拉线式垂直位移传感器通过螺栓连接方式安装在三角支架上，采集测量数据，经线缆实时传输到浮门控制系统，经逻辑控制单元编译实现自动调整左右端电动调节阀开度，实现浮门平稳快速沉浮。

4 结论

1)通过增加系缆钩辅助牵引设施，用钢丝绳将浮门与墙体系缆钩连接，提供浮门纵向牵引力使其能够快速找准基准点入槽定位，同时增加船队稳性确保了浮门姿态平稳，大大缩短了浮门入槽时间。

2)在浮门两侧与门槽配合处各安装一套螺旋副间隙调节装置，通过控制螺杆位移量实现浮门与门槽位移同步控制，实现浮门快速定位。

3)在导航墙左、右墙浮门门槽内靠上游侧高程51.00 m处，加装电流型位移传感器及其调节控制系统，在不影响浮门沉浮的基础上实现其平稳沉浮。