本工程建设范围西起广州南沙灵山岛尖南岸京珠高速路, 东至上横沥大桥与灵山岛尖南段海岸及滨海景观带建设工程相连接, 总长596 m。工程建设内容主要包括按200年一遇洪水标准对现状堤防进行达标加固, 新建竹湖南节制闸1座。水闸主要任务为平时关闭闸门维持堤内景观水位并抵挡外江潮水;当内河水位发生内涝时, 开启闸门。水闸闸室净宽12 m, 闸内最高常水位5.3 m, 底坎高程为2.5 m, 闸外挡潮水位7.93 m。

　　闸门平时关闭挡水, 保持涌内4.7～5.3 m的景观水位, 当内涌水位高于5.3 m并高于外江水位时, 开闸排水。当外江发生洪潮时, 闸门关闭挡水, 最高挡水水位为7.93 m。水闸平面布置图见图1。

　　图1 水闸平面布置图

　　2 、方案比选

　　作为广州市南沙区堤防工程的一部分, 竹湖南水闸应具有排涝、引水改善水环境、挡潮等综合功能。除此之外, 还需根据景观方案的布置, 保证景观方案的顺利实施, 避免水闸结构布置对景观效果产生不利影响。本工程的闸门与启闭机型式均遵循景观的要求, 避免传统闸门布置中闸墩上屹立的启闭机排架, 同时满足防潮排内涝的要求。因为平板闸门具有结构简单、易于制造和安装、工程造价相对较低、建筑物顺水流方向的尺寸较小等特点, 所以本次设计推荐选用平面钢闸门为水闸的工作闸门。根据闸门移动方式的不同, 对顶升式平板门、翻板闸门和横拉式平板闸门进行比较分析, 最后选出符合本工程要求的闸门与启闭机。

　　2.1、 翻板闸门

　　翻板闸门比较常见的包括水力自控翻板闸和液压翻板闸。水力自控翻板闸门是利用水力和闸门重量力矩及转动摩阻力距之间平衡的原理, 随上下游水位变化自动启闭的自控闸门[1]。闸门布置上具有不需要人为控制, 不需要启闭设备及相应排架, 完全由水力大小自动控制启闭的特点。但是结构制造复杂, 需要增加闸墩长度和高度;存在频繁摆动、“拍打”等不稳定现象, 且不能按景观要求精确控制水位, 操控不灵活。

　　液压翻板闸是在水力自动翻板闸门基础上, 增设了液压启闭机系统来控制闸门的启闭。结构与水力自动翻板闸类似, 启闭形式较灵活, 可根据需要控制闸门的开度。但是闸门液压缸容易受到水流冲击及垃圾缠绕, 不利于启闭的安全。

　　2.2、 横拉闸门

　　横拉闸门是沿水平轨道左右移动门叶来启闭闸孔的闸门。当闸门开启时, 门叶将全部移入门库;当闸门关闭时, 与埋件的支座相连, 以承受水压力。该门型地面无建筑物, 与周边环境易于协调。横拉式平板闸门需要预留门库, 占地面积大;门库和门坑易受泥沙淤积的影响;只能静水中操作运行, 不适用于本工程动水启门的工况。

　　2.3、 顶升式闸[2]

　　顶升式钢闸门选用的门型为平板闸门, 垂直启闭, 结构布置简洁。运行上具有平板闸门的优点, 闸门启闭不易受淤泥的影响, 检修维护方便;平时液压杆在闸门关闭时隐匿闸墩中, 只有在起门时才伸出闸墩, 无跨河建筑物, 视觉通透性较好, 满足景观要求。

　　综合比较上述各种闸型及其启闭机的布置特点, 选用顶升式平板钢闸门为水闸的工作闸门。其布置结构型式见图2。

　　图2 闸门布置图

　　3、 闸门的运行特点

　　闸门处于关闭状态时, 门叶直立在门槽中, 实现抵御外江洪潮和维持景观水位功能;闸门打开时, 由液压缸把门叶顶升至闸孔以上, 实现排内涝的功能。工作闸门在全开位置时门底高程5.5 m, 门顶高程8.5 m, 不超出闸顶程9.0 m。该布置方式巧妙实现闸门启闭隐匿于路桥之下, 排水位之上, 不容易受水流冲击, 不需要设置启闭机室, 不影响周边景观观海效果。除此之外, 闸门可小开度冲淤, 运行管理方便。