彭水升船機(jī)超大型下沉式平板門(mén)安裝技術(shù)研究

王海軍，張建軍

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川彭山 620860)

1 工程概況

彭水水電站通航建筑物規(guī)模為500t級(jí)，位于樞紐左岸，線路總長(zhǎng)1188.6m，主要由上游引航道、船閘、中間渠道、中間渠道渡槽、垂直升船機(jī)、下游引航道組成。其500t級(jí)升船機(jī)為全平衡干式鋼絲繩卷?yè)P(yáng)垂直升船機(jī)。升船機(jī)下閘首工作大門(mén)為帶臥倒小門(mén)的下沉式平板門(mén)，是升船機(jī)下游的擋水設(shè)備，布置在升船機(jī)下閘首的上游端，過(guò)船時(shí)船廂通過(guò)其與下游水域?qū)?，?×4000kN固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉，可適應(yīng)下游15.6m的通航水位變化。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)型式及主要特點(diǎn)

下閘首工作大門(mén)外形尺寸為20.4m×23.4m×3.5m，總重372.985t，最大工作水頭19.9m。工作大門(mén)由U形門(mén)體結(jié)構(gòu)、臥倒小門(mén)、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)、正向支承、反向支承、鎖定機(jī)構(gòu)、止水裝置、液壓系統(tǒng)、電氣設(shè)備等組成。其液壓系統(tǒng)布置于U形門(mén)體密封艙內(nèi)，操控臥倒小門(mén)和鎖定裝置動(dòng)作。為適應(yīng)下游水位的15.6m變幅，門(mén)槽設(shè)置了高15.1m的不銹鋼大面作為底止水，其外形尺寸為15.1m×13.2m×0.337m(見(jiàn)圖1)。

圖1 彭水升船機(jī)下閘首工作大門(mén)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3 重大件運(yùn)輸及吊裝選擇

3.1 重大件的運(yùn)輸方案

由于受施工場(chǎng)地及運(yùn)輸?shù)缆返南拗?，以及工作大門(mén)自身特點(diǎn)，工作大門(mén)超大超重分段無(wú)法直接通過(guò)陸路運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝焊接，而且拼焊后的門(mén)體結(jié)構(gòu)重量達(dá)300t(見(jiàn)下表)，大型吊裝設(shè)備無(wú)法采用。因此門(mén)葉分段只能采用船舶運(yùn)輸至吊裝位置。

彭水升船機(jī)下閘首工作門(mén)分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表

3.2 重大件的吊裝方案

升船機(jī)下閘首航道寬度為12m，船和門(mén)葉都只能順?biāo)鞣较蜻M(jìn)入閘室，為減少門(mén)葉在吊裝就位時(shí)的困難，裝船時(shí)采用重件碼頭吊車(chē)將門(mén)葉翻身，立放于船上，然后進(jìn)行封船，運(yùn)輸至門(mén)槽孔口。然后利用其固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)下設(shè)置的一個(gè)平衡吊梁 (見(jiàn)圖2)，用平衡梁配合2×400t固卷進(jìn)行工作門(mén)分段的吊裝。

圖2 彭水升船機(jī)下閘首工作大門(mén)門(mén)葉吊裝示意圖

4 設(shè)備安裝難點(diǎn)和質(zhì)量控制

4.1 埋件安裝方法及變形控制

4.1.1 底止水不銹鋼面的安裝

吊裝前，在底止水埋件底部均勻設(shè)置4個(gè)支撐架，支撐架表面用鋼板制作，使埋件可以在上面移動(dòng)。安裝時(shí)，先用千斤頂調(diào)整埋件中心，使其與測(cè)放的孔口中心重合;再用3根鋼琴線分別將埋件底部、中部和頂部左右的門(mén)槽中心連接，調(diào)整埋件在門(mén)槽上下游方向的偏差和直線度;然后，再根據(jù)門(mén)槽中心線，在埋件左右兩側(cè)及中間部位掛上多個(gè)線錘，用拉緊器、千斤頂?shù)裙て骶哒{(diào)整垂直度，初調(diào)完畢后進(jìn)行定位焊接。

4.1.2 鎖定埋件的安裝

吊裝就位后，通過(guò)頂部測(cè)放的控制點(diǎn)，掛線錘來(lái)調(diào)整控制各個(gè)鎖定架中心的偏差;鎖定架安裝加固完成后吊裝軌道就位，軌道應(yīng)根據(jù)測(cè)放的門(mén)槽中心和兩側(cè)的孔口中心通過(guò)掛線錘來(lái)進(jìn)行調(diào)整;軌道埋件中心點(diǎn)的高程用全站儀控制，角度采用做樣板的方法進(jìn)行安裝和檢測(cè)，即按照?qǐng)D紙上軌道的水平角度做一個(gè)三角樣板，通過(guò)控制樣板表面的平面度來(lái)進(jìn)行埋件角度和高程的調(diào)整。

4.1.3 變形控制措施

主要部位的各項(xiàng)尺寸調(diào)整完畢后，利用懸掛的鋼琴線對(duì)埋件各局部的平面度逐項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整和檢查，尺寸檢查合格后進(jìn)行加固焊接。焊接前先將所有調(diào)整螺桿和搭接板全部點(diǎn)焊在門(mén)槽及土建一期混凝土插筋上，然后先焊接錨鉤和預(yù)埋插筋間的焊縫，最后焊接錨鉤與門(mén)槽連接的焊縫。焊接時(shí)應(yīng)采用雙人 (多人)對(duì)稱焊接。焊接完成后進(jìn)行尺寸復(fù)測(cè)，當(dāng)偏差超標(biāo)時(shí)，利用加固的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行處理和調(diào)整。驗(yàn)收完成后，交土建進(jìn)行二期回填以前，采取在不銹鋼面上抹上黃油、貼塑料紙等措施對(duì)不銹鋼平面進(jìn)行保護(hù)。二期混凝土澆筑過(guò)程限制單倉(cāng)澆筑高度，并進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。二期混凝土澆筑成型后，進(jìn)行混凝土澆筑后的復(fù)測(cè)。為減小不銹鋼焊縫的焊接變形，在二期回填完成后再進(jìn)行不銹鋼節(jié)間焊縫的焊接，焊接完成后進(jìn)行打磨，對(duì)局部咬邊和未焊滿的缺陷應(yīng)補(bǔ)焊后再進(jìn)行打磨。

4.2 門(mén)體結(jié)構(gòu)立組及質(zhì)量控制

彭水升船機(jī)下閘首工作大門(mén)的組拼采用門(mén)槽內(nèi)立組，就是先將工作大門(mén)在門(mén)槽孔內(nèi)進(jìn)行組拼和焊接，通過(guò)其2×400t固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)與大門(mén)連接，將工作大門(mén)提出門(mén)槽孔口，用其檢修鎖定裝置將大門(mén)鎖定在235.0m高程以上，然后再進(jìn)行門(mén)槽埋件的安裝，最后進(jìn)行閘門(mén)止水、支承輪等附件及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)備安裝。

4.2.1 U形門(mén)體組裝

閘門(mén)采用在門(mén)井內(nèi)立組的方式進(jìn)行拼裝。拼裝前，先將門(mén)庫(kù)內(nèi)的雜物清除干凈，在門(mén)槽底部191.0m高程布置鋼支墩平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行加固和調(diào)平。用2×400t卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉機(jī)將第一節(jié)門(mén)葉吊入門(mén)井內(nèi)，放置在中間位置，使上、下游及兩側(cè)均有足夠空間進(jìn)行門(mén)葉的拼裝和焊接;用千斤頂、拉緊器等對(duì)門(mén)葉的上、下游和左、右傾斜度進(jìn)行調(diào)整，并用工字鋼、角鋼等將門(mén)葉焊接固定。吊裝第二節(jié)門(mén)葉，按節(jié)間定位塊對(duì)正下節(jié)門(mén)葉，并根據(jù)門(mén)葉中心線調(diào)整;在門(mén)葉兩側(cè)掛上鋼琴線及重錘，通過(guò)拉緊器和千斤頂?shù)裙て骶?，?duì)上、下節(jié)門(mén)葉的支承座板和水封座板的平面度、垂直度及中心線等進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)，對(duì)兩節(jié)門(mén)葉的左、右傾斜度進(jìn)行調(diào)整，使其符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求;完畢后用壓縫器調(diào)整門(mén)葉面板及翼緣板的錯(cuò)牙和間隙等，并用拉板進(jìn)行加固焊接定位，防止門(mén)葉發(fā)生相對(duì)位移。閘門(mén)拼裝符合各項(xiàng)技術(shù)要求后進(jìn)行點(diǎn)焊定位，焊點(diǎn)厚度不應(yīng)超于正式焊縫的1/2，一般厚為4～6mm、長(zhǎng)30～60mm。第一、二節(jié)門(mén)葉加固焊接完成后吊裝第三節(jié)門(mén)葉進(jìn)行組拼，第三節(jié)門(mén)葉的組拼應(yīng)以臥倒門(mén)鉸支座及兩側(cè)大門(mén)鎖定裝置中心為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

4.2.2 組合縫焊接工藝及質(zhì)量控制

下閘首工作大門(mén)U形門(mén)體現(xiàn)場(chǎng)焊接焊縫中，主梁、邊梁的腹板及翼緣板的對(duì)接焊縫均為Ⅰ類(lèi)焊縫，焊后進(jìn)行超聲波探傷，長(zhǎng)度不少于50%;面板的對(duì)接焊縫，主梁、邊梁的翼緣板與腹板的組合焊縫及角焊縫，主梁、邊梁與門(mén)葉面板的角焊縫均為Ⅱ類(lèi)焊縫，焊后超聲波探傷長(zhǎng)度不少于30%。

為保證焊縫焊接質(zhì)量，同時(shí)也必須保證焊縫焊接后門(mén)體不能產(chǎn)生變形，焊條經(jīng)加溫、保溫后方能使用;對(duì)于組合縫間隙超標(biāo)的位置，先進(jìn)行堆焊、打磨處理;對(duì)于組合縫間隙過(guò)小的位置，進(jìn)行打磨坡口或刨縫。焊縫封底采用E5015φ3.2焊條，電流控制在90～100A，層間焊接采用E5015φ4焊條，電流控制在140～160A。

閘門(mén)焊接順序:左右邊梁腹板對(duì)接縫→門(mén)葉中間隔板平角縫→后翼緣對(duì)接縫→面板對(duì)接焊。

4.3 啟閉機(jī)安裝和調(diào)試

工作大門(mén)共布置液壓泵站2套，對(duì)2套臥倒門(mén)啟閉機(jī)、2套大門(mén)鎖定油缸和2套臥倒門(mén)鎖定進(jìn)行控制，泵站及電氣設(shè)備布置于工作大門(mén)密封艙內(nèi)。啟閉機(jī)安裝完成，經(jīng)試驗(yàn)和檢查，啟閉機(jī)各項(xiàng)試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，各機(jī)構(gòu)運(yùn)行正常后，進(jìn)行大門(mén)密封艙的封堵和焊接。

4.4 下閘首現(xiàn)地控制站安裝調(diào)試

下閘首現(xiàn)地控制站布置在升船機(jī)下閘首現(xiàn)地啟閉機(jī)房?jī)?nèi)，由下閘首控制柜［(=SCJ+08+K1)］、下閘首主回路柜［(=SCJ+08+P1)］、下閘首臥倒門(mén)控制柜［(=SCJ+09+K1)］、下閘首臥倒門(mén)主回路柜［(=SCJ+09+P1)］組成，臥倒門(mén)控制端子箱布置于下閘首工作大門(mén)密封艙內(nèi)，主要實(shí)現(xiàn)下閘首工作門(mén)、臥倒門(mén)、大門(mén)及臥倒門(mén)鎖定的啟閉控制。

4.5 工作門(mén)及其啟閉機(jī)聯(lián)合調(diào)試

大門(mén)、液壓系統(tǒng)及電氣設(shè)備各部分安裝調(diào)試合格后進(jìn)行設(shè)備聯(lián)合調(diào)試。下閘首工作門(mén)及其啟閉聯(lián)合調(diào)試分為閘門(mén)無(wú)水及閘門(mén)有水兩種工況。無(wú)水調(diào)試主要包括無(wú)水條件下臥倒門(mén)及其啟閉機(jī)空載調(diào)試，工作大門(mén)及臥倒小門(mén)止水狀態(tài)檢查，臥倒門(mén)鎖定裝置、大門(mén)鎖定裝置動(dòng)作調(diào)試，無(wú)水條件下大門(mén)靜平衡試驗(yàn)，工作大門(mén)及其固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)聯(lián)合運(yùn)行調(diào)試。有水調(diào)試主要檢查大門(mén)及其啟閉機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況并進(jìn)行止水效果檢驗(yàn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

a.彭水水電站升船機(jī)下閘首工作大門(mén)為帶臥倒小門(mén)的下沉式平板門(mén)，是升船機(jī)下游的擋水設(shè)備，過(guò)船時(shí)船廂通過(guò)其與下游水域?qū)?，?×4000kN固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉，可適應(yīng)下游15.6m的通航水位變化。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)形式大大增加了此類(lèi)設(shè)備的安裝難度，本文內(nèi)容可為類(lèi)似設(shè)備安裝提供一定的參考。

b.采用已安裝的工作大門(mén)永久啟閉設(shè)備和平衡吊梁裝置進(jìn)行閘門(mén)超大超重單元吊裝方案，不僅解決了現(xiàn)場(chǎng)施工條件制約和大型吊裝設(shè)備吊裝風(fēng)險(xiǎn)等難題，而且節(jié)約了成本、優(yōu)化了工期。

c.本文詳細(xì)介紹了超大型閘門(mén)門(mén)槽立組和超大面積不銹鋼止水安裝方法，可為此類(lèi)設(shè)備安裝提供一定的經(jīng)驗(yàn)。