陳志根

（上海嘉定水務(wù)工程設(shè)計有限公司，上海市 201800）

0 引言

水閘是修建在河道和渠道上利用閘門控制流量和調(diào)節(jié)水位的水工建筑物（見圖1、圖2）。關(guān)閉閘門，可以攔洪、擋潮或抬高上游水位，以滿足灌溉、發(fā)電、航運、水產(chǎn)、環(huán)保、工業(yè)和生活用水等需要；開啟閘門，可以宣泄洪水、澇水、棄水或廢水，也可對下游河道或渠道供水。在水利工程中，水閘作為擋水、泄水或取水的建筑物，應(yīng)用廣泛。

圖2 水閘效果圖（二）

水閘由閘室、上游（外河）連接段和下游（內(nèi)河）連接段組成。閘室是水閘的主體，設(shè)有底板、閘門、啟閉機、閘墩、胸墻、工作橋、交通橋等。閘門用來擋水和控制過閘流量，閘墩用以分隔閘孔和支承閘門、胸墻、工作橋、交通橋等。

1 水閘閘門型式

1.1 位置境域

嘉定區(qū)位于上海市西北部，中心位置在北緯31°23′，東經(jīng)121°15′。東與寶山、普陀兩區(qū)接壤；西與江蘇省昆山市毗連；南襟吳淞江（蘇州河），與閔行、長寧、青浦三區(qū)相望；北依瀏河，與江蘇省太倉市為鄰。總面積463.55 km2，行政區(qū)域邊界線總長167.85 km。

1.2 地形地貌

嘉定區(qū)地處長江、太湖流域碟形洼地的東緣，屬長江沖積平原的一部分，一條古海岸岡身呈南北向縱貫中部。境內(nèi)地勢平坦，東北略高，東南及西南稍低。地形平均高度為海拔4 m左右，地貌多數(shù)屬于濱海平原地貌類型。

1.3 常用水閘閘門型式

嘉定區(qū)屬平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，水文條件比較復(fù)雜。境內(nèi)瀏河、蕰藻浜、吳淞江受長江、黃浦江潮汐影響較為顯著，并波及境內(nèi)其它河港。瀏河1959年拓寬建閘，蕰藻浜1982年拓寬建閘，沿吳淞江一線，自20世紀80年代陸續(xù)建閘后，支河受潮汐影響程度和范圍大為減小。

嘉定的大多數(shù)河道適用低水頭水工建筑物。目前，上海嘉定常用的幾種主要水閘閘門型式包括：升臥門、直升門、上翻板門、橫拉門。

2 升臥門

2.1 升臥門

升臥門是一種沿弧線軌道升降的平面閘門，在關(guān)閉狀態(tài)時閘門直立擋水，啟門時閘門先直升一段，然后邊上升邊轉(zhuǎn)動，全開時閘門平臥于閘墩頂部。升臥式平面閘門（見圖3）兼具平面直升閘門和弧形閘門的優(yōu)點，使平面閘門在弧形軌道上作弧形運動，同時可大大降低啟閉機的安裝高度，從而提高了水工建筑物的抗震能力，降低工程造價。其缺點是啟閉機吊具長期侵入水中，易于腐蝕；更換止水橡皮比較困難，維修保養(yǎng)略難。

圖3 升臥門水閘圖

2.2 工程實例

花園江節(jié)制閘位于嘉定區(qū)南翔鎮(zhèn)，在蕰藻浜南岸花園江河道上，單孔凈寬6m，其主要功能是引調(diào)水、排澇等。節(jié)制閘工程主體結(jié)構(gòu)由閘首、翼墻、海漫段和防沖槽等組成。節(jié)制閘閘首長21.5 m，凈寬6.0 m，閘墩厚0.9 m，底板面高程-0.50 m，門檻頂高程0.00 m，底板厚0.9 m。閘首采用現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)外河側(cè)各設(shè)檢修門槽，外河側(cè)設(shè)凈寬2.0 m交通橋。閘墻頂高程4.50 m。閘門采用升臥式平面鋼閘門，選用QH2×80 kN弧形門卷揚機，見圖4。

圖4 花園江節(jié)制閘主體平剖面示意圖

3 直升門

3.1 直升門

直升門就是沿著閘門門槽上下垂直升降的平面閘門，關(guān)閉時閘門直立擋水，開啟時閘門豎立在閘墩之間。直升門的優(yōu)點是閘門直上直下啟閉方便，且吊點在閘門頂部，不會浸入水中不易腐蝕。其缺點是啟閉機門架較高，景觀性不足，且閘門開啟時豎立在閘墩之間，抗震穩(wěn)定性稍差，見圖5。

圖5 直升門水閘圖

3.2 工程實例

串心港節(jié)制閘（見圖6）位于嘉定工業(yè)區(qū)（北區(qū)），在瀏河南岸串心港河道上，單孔凈寬5m，為簡化結(jié)構(gòu)和增加滲徑長度，閘身與外河消力池合二為一，成為一體。整體底板寬6.6 m，長16.0 m，厚0.8 m，兩側(cè)閘墩厚0.8 m，在內(nèi)河側(cè)設(shè)計6 m長的消力池段，便于4 m凈寬交通橋的布置；閘門門檻高程0.00 m；外河側(cè)閘墩頂標高5.20 m，內(nèi)河側(cè)閘墩頂標高4.50 m。閘門采用平面直升門，閘墩上部為現(xiàn)澆實體式鋼筋混凝土門架至啟閉機平臺，平臺面標高為10.20 m，平臺上安裝一臺QPQ-2×50 kN卷揚式啟閉機。啟閉機房采用框架結(jié)構(gòu)，屋頂采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板，上設(shè)防水層。在內(nèi)河側(cè)閘墩上設(shè)寬1.5 m寬人行橋，供管理和維修人員使用。

圖6 串心港節(jié)制閘主體平剖面示意圖

4 上翻板門

4.1 上翻板門

上翻板門開啟時閘門橫臥在閘墩之間，門體與閘墩基本齊平；關(guān)閉時閘門稍微向內(nèi)河側(cè)傾斜，斜立于底板上。上翻板門依靠液壓啟閉機、轉(zhuǎn)軸和限位計共同作用啟閉閘門。上翻板門的優(yōu)點是無上部結(jié)構(gòu)，可以很好地與周邊環(huán)境融合。其缺點是閘門打開時門底高程較低，單支臂閘門門體剛度要大；另外，閘門較寬的話需要采用雙支臂啟閉閘門，閘門啟閉時有可能會出現(xiàn)兩側(cè)不同步、閘門卡住的情況，見圖7。

4.2 工程實例

廟橋河北泵閘（見圖8）位于嘉定區(qū)江橋封浜老鎮(zhèn)，在西虬江以南廟橋河的河口處，泵閘采用“泵+閘”的型式，在垂直水流方向：東側(cè)為泵站，西側(cè)為節(jié)制閘。閘孔凈寬4 m，閘門采用4 m寬的上翻板門，根據(jù)水位資料，閘門結(jié)構(gòu)按外河水位3.87 m，內(nèi)河水位2.50 m設(shè)計，閘門承受最大水位差為1.37 m。門底高程-0.30 m，門頂高程4.40 m，門體尺寸為（寬×高）4.0 m×4.7 m，門型采用全鋼制平面閘門，門重5.99 t。啟閉采用集成式液壓啟閉機，啟閉機型號為YJQ-WD200 kN-3500。

圖7 上翻板門水閘圖

圖8 廟橋河北泵閘主體平剖面示意圖

5 橫拉門

5.1 橫拉門

橫拉門采用液壓啟閉機、依靠電液推桿推拉閘門以達到啟閉閘門的目的。開啟時電液推桿拉動閘門，將閘門拉入門庫；關(guān)閉時電液推桿推動閘門，將閘門推入閘室。橫拉門的優(yōu)點是無上部結(jié)構(gòu)，可以很好的與周邊環(huán)境融合。其缺點是門庫和啟閉機庫需要占用閘墩后面岸上的較大空間，同時，閘門導(dǎo)梁梁底高程較低，限制了船舶的通行，見圖9。

圖9 橫拉門水閘圖

5.2 工程實例

顧涇北泵閘（見圖10、圖11）位于嘉定區(qū)外岡鎮(zhèn)，在練祁河以南顧涇的河口處，泵閘采用“泵+閘”的型式，在垂直水流方向：東側(cè)為泵站，西側(cè)為節(jié)制閘。閘孔凈寬4 m，閘門采用技術(shù)成熟、運行管理方便、同時造價較低的鋼制橫拉門，孔口尺寸（寬×高）為4.0 m×3.75 m，閘門尺寸（寬×高）為4.3 m×3.25 m，啟閉機為液壓啟閉機，型號為：推拉力125 kN，行程4.50 m。

圖10 顧涇北泵閘主體平面示意圖

圖11 顧涇北泵閘主體剖面示意圖

6 幾種門型的比較

嘉定區(qū)屬于上海市水利分片中的“嘉寶北片”，其河道控制水位為：最高水位3.87 m，常水位2.60～2.80 m，低水位2.00 m。新建水閘時，按照各種工況的水位情況，可能出現(xiàn)的最大水位差為1.87 m。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，通常情況下，升臥門和直升門的適用性最廣，上翻板門次之，橫拉門的適用性較小。對于閘門內(nèi)外河兩側(cè)可能出現(xiàn)的水位差，最大水位差為1.87 m時，水閘門型適用升臥門和直升門；最大水位差為1.50 m時，水閘門型適用升臥門、直升門和上翻板門；最大水位差為1.00 m時，四種水閘門型均適用。當然，這些只是一般情況的比較，遇到具體工程還需要結(jié)合實際情況作進一步的比選。

閘門運行時，需要注意觀察止水橡皮的止水情況，若發(fā)現(xiàn)漏水應(yīng)及時維修更換；也要經(jīng)常檢查閘門啟閉機的情況，及時保養(yǎng)。當然，四種門型在閘門運行時也有一些不同的注意事項。對于升臥門，要注意觀察吊點的情況，防止其在水下腐蝕生銹，影響閘門安全；對于直升門，要關(guān)注其型鋼軌道的垂直度，防止閘門啟閉時卡?。粚τ谏戏彘T，應(yīng)注意檢查閘門限位計的情況，以防閘門經(jīng)常啟閉后對其產(chǎn)生破壞，使閘門開啟時無法固定；對于橫拉門，應(yīng)關(guān)注其滾輪的位置是否偏移，以防閘門無法順利入庫或出庫。

7 規(guī)范和結(jié)語

7.1 水閘設(shè)計規(guī)范

為統(tǒng)一水閘設(shè)計標準和技術(shù)要求，提高水閘設(shè)計水平，做到技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理、實用耐久、管理方便、環(huán)境協(xié)調(diào)，水利部于2016年11月30日批準發(fā)布水利行業(yè)標準《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL 265-2016），該規(guī)范已于2017年2月28日實施，替代標準號SL 265-2001、SL170-96。按照規(guī)范，應(yīng)從閘址選擇、總體布置、水力設(shè)計、防滲排水設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、地基處理設(shè)計、工程管理設(shè)計等方面考慮，進行水閘設(shè)計。

7.2 結(jié)語

現(xiàn)在，許多水閘除了要滿足常規(guī)的攔洪、擋潮、泄水、引調(diào)水等功能外，其景觀要求也越來越高。因此，設(shè)計水閘時，不僅要考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全，也要兼顧景觀協(xié)調(diào)，讓水閘融為大自然的風景。