糯扎渡水電站溢洪道表孔超大型弧門倒序安裝

黃 偉，楊永崗

（1.華能瀾滄江水電有限公司，云南 普洱 665625；2.糯扎渡電廠，云南 普洱 665625）

糯扎渡水電站溢洪道表孔超大型弧門倒序安裝

黃 偉1，楊永崗2

（1.華能瀾滄江水電有限公司，云南 普洱 665625；2.糯扎渡電廠，云南 普洱 665625）

根據(jù)糯扎渡水電工程2012年防洪度汛要求，溢洪道閘室堰體需預(yù)留17m缺口以備泄洪，采用汛前在堰體缺口上布置承重鋼平臺提前安裝工作弧門，利用液壓啟閉機將弧門提升鎖定在孔口，滿足2012年汛期度汛要求，汛后澆筑堰體缺口，再安裝底坎的超大型弧門“倒序安裝”方案，既滿足了度汛要求，又保證了弧門安裝合理工期和質(zhì)量。

糯扎渡水電站；溢洪道；缺口；超大型弧門；倒序安裝

0 概述

糯扎渡水電站位于云南省普洱市思茅區(qū)和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，電站裝機容量5850MW（9×650MW），在進水口左側(cè)布置開敞式溢洪道，共設(shè)8個15m×20m（寬×高）溢流表孔，最大泄量31318m3/s，泄洪水頭182m，泄洪功率55860MW，其規(guī)模為目前國內(nèi)最大，名列世界前茅。

1 結(jié)構(gòu)布置特點

溢洪道進水渠底板高程775.00m，溢流堰頂高程792.00m，堰高17m，設(shè)置8孔8扇露頂式超大型工作弧門，設(shè)計水頭21.7m，總水壓力38216kN，底坎高程790.30m，支鉸高程803.10m，采用常規(guī)止水，動水啟閉，并有局部開啟要求。工作弧門采用雙主橫梁、斜支臂鋼板焊接組合結(jié)構(gòu)，主要由鉸鏈、支臂、門葉及附件等部件組成，弧門面板曲率半徑25m，門葉寬15m，高22.5m，單套弧門總重351t，由8節(jié)組成，采用一臺啟門力2×4000kN的上翹式液壓式啟閉機操作，在821.50m平臺上設(shè)有弧門鎖定裝置。溢洪道工作弧門立面結(jié)構(gòu)布置見圖1。

2 總體方案確定

圖1 溢洪道工作弧門立面結(jié)構(gòu)布置

水電站表孔弧門常規(guī)安裝方案為先安裝底坎，再以底坎為承重基礎(chǔ)安裝弧門。根據(jù)糯扎渡水電工程防洪度汛要求，溢洪道閘室堰體在2012年汛期需預(yù)留17m缺口以備泄洪，如采用常規(guī)安裝方案，需在2012年汛后堰體缺口澆筑后4個月內(nèi)完成8扇弧門的安裝任務(wù)，需投入大量資源，安裝工期和質(zhì)量無法得到保證，經(jīng)過多次討論，決定采用“倒序安裝”方案，即在溢流堰混凝土預(yù)留17m缺口的前提下，2012年汛前安裝側(cè)軌，在溢流堰底板上布置15.5m高承重鋼平臺，在平臺上提前安裝弧門，利用已安裝的液壓啟閉機將弧門提升鎖定在孔口，滿足2012年汛期度汛要求，汛后澆筑堰體缺口后再安裝底坎，最后弧門與啟閉機聯(lián)合調(diào)試。

表1 常規(guī)安裝方案與“倒序安裝”方案優(yōu)缺點比較

3 安裝程序及難點

安裝流程∶測控點設(shè)置→固定支鉸座、側(cè)軌安裝→承重鋼平臺安裝→弧門安裝→（啟閉機安裝調(diào)試）→弧門與啟閉機連接→弧門提升至孔口鎖定→承重鋼平臺拆除→2012年度汛→汛后溢流堰缺口澆筑→底坎、水封安裝→弧門、啟閉機聯(lián)合試驗。

安裝難點∶（1）弧門和液壓啟閉機油缸總重為400t，其中350t需由15.5m高的承重鋼平臺承擔(dān)，要求鋼平臺具有很好的強度和剛度；（2）門葉、支臂等大件吊裝時與常規(guī)方案相比高度均增加15.5m，最高吊裝高度為40m，最重件為42t，大件高空吊裝就位異常困難，須充分研究吊裝方法；（3）在底坎未安裝的情況下需在模擬底坎上安裝弧門，安裝精度和質(zhì)量控制難度增大，為保證安裝質(zhì)量，對主控項目提出了比設(shè)計、標準規(guī)范更嚴格的要求；（4）每扇弧門分為8節(jié)，節(jié)間采用焊接方式連接，8扇弧門工地焊縫填充總量為4.5t，焊接變形控制難度大；（5）需在15.5m高的鋼平臺上高空完成弧門拼裝、焊接、防腐等作業(yè)，所有作業(yè)多為臨空、臨邊作業(yè)，安全風(fēng)險大，需制定合理的安全防護措施才能保障施工安全。

4 主要安裝措施

4.1 主要吊裝設(shè)備、工藝

弧門大構(gòu)件重量主要有∶門葉四重32t、門葉八重37t、下支臂+活動支鉸組合件重42t，其余構(gòu)件均小于20t。所有大件用60t平板拖車運至溢洪道閘室進水渠775.00m底板，利用布置在溢洪道進水渠底板高程775.00m、樁號為溢 0-22.000處的MQ900圓筒門機卸車。門機的力矩為900t·m，計算得知門葉吊裝中心線距離MQ900圓筒門機的回轉(zhuǎn)中心的距離都小于28.5m，根據(jù)門機起重性能表查得該門機起重量為20t時的起重幅度為22～62m，可滿足小于20t部件的吊裝任務(wù)，門葉四、門葉八和下支臂組合件采用300t汽車吊在775.00m平臺下游側(cè)進行吊裝。

門葉兩側(cè)與閘室邊墻理論間隙為15mm，部分位置因一期混凝土澆筑時變形間隙更小，對于單節(jié)最大尺寸為2.2m×3.3m×15m，最大重量超過37t的門葉來說，吊裝就位異常困難，門葉起吊翻身后在空中調(diào)整水平，門葉兩側(cè)各系一根100m的麻繩，每根4～6人在閘室頂部821.50m平臺交通橋上進行拉拽，保證門葉平行進入閘室且兩端間隙一致，防止門葉在空中旋轉(zhuǎn)與閘室邊墻碰撞。

4.2 側(cè)軌安裝

首先采用全站儀等儀器放出安裝基準樣點，主要包括∶孔口中心線及底坎中心線及其高程、鉸座中心高程、上下游樁號、左右樁號?；鶞蕵狱c應(yīng)牢固、可靠，且便于使用和損毀后復(fù)現(xiàn)，其設(shè)置位置應(yīng)考慮在弧門安裝完成后仍可利用其進行復(fù)核，基準樣點誤差應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求。

弧門側(cè)軌頂部高程為821.50m，與堰體底板775.00m平臺高差為46.5m，為確保安裝安全，安裝時在閘室堰體底板上搭設(shè)施工平臺，根據(jù)側(cè)軌安裝范圍，施工平臺采用φ48的架管搭設(shè)10m長、1.5m寬、46.5m高的雙排鋼管排架，立桿橫距為1.05m，步距為1.8m。側(cè)軌安裝由下至上，先將最下節(jié)軌道吊入槽內(nèi)并立起，依據(jù)放樣基準線用拉緊器或千斤頂調(diào)整，要求將側(cè)止水工作面對孔口中心線的距離偏差控制在-1.0～+2.0mm，工作面平面度控制在1.0mm以內(nèi)，側(cè)水封座曲率半徑偏差控制在±3mm以內(nèi)，每安裝一段要檢測其工作面扭曲和不平度、曲率半徑、錯位情況，及時糾正后再和拉筋焊接牢固，安裝完成檢查合格后澆筑二期混凝土。

4.3 固定支鉸座安裝

弧門支鉸安裝時同心度安裝誤差控制是弧門安裝難點之一，若出現(xiàn)問題可能造成弧門無法提升，不能正常運行，嚴重者將給弧門運行安全帶來重大隱患，結(jié)合以往經(jīng)驗，采用了固定支鉸座與支鉸支承大梁組裝后再整體安裝的方法，避免了采用傳統(tǒng)工藝鉸座安裝時，由于工藝鉸座與固定鉸座加工精度難以一致，造成固定支鉸座中心關(guān)鍵指標難以調(diào)整到位等弊端。

安裝前按設(shè)計圖紙用全站儀在閘墩兩側(cè)墻壁上標定支鉸座軸孔設(shè)計中心點，在閘墩兩側(cè)墻壁上安裝鋼琴線的張拉基架，在支鉸座中心下側(cè)0.3m處搭設(shè)承重平臺，以便調(diào)整固定支鉸座組合體，在支鉸座中心以下1.3m位置搭設(shè)施工平臺，以便施工人員站位。將固定支鉸座與支承大梁按圖紙要求用螺栓組成整體，利用MQ900圓筒門機吊裝就位后，在鋼琴線張拉基架上掛上直徑0.3mm鋼琴線跨閘貫通，并且在鋼絲線兩端分別掛上重3kg鋼塊，用重力自然張緊，使固定支鉸座中心高程、里程、兩鉸座軸線同軸度等重要指標在一根鋼琴線上控制，用游標卡尺測量鋼琴絲至軸孔邊緣的距離，可直接測量出鉸座軸傾斜值和軸線同軸度，將鉸座調(diào)整到安裝技術(shù)要求的最佳狀態(tài)，因固定支鉸座組合體的調(diào)整項目較多，且各項之間相互影響，需反復(fù)進行調(diào)整和測量，將固定支鉸中心對孔口中心線偏差控制在±1.0mm以內(nèi)，兩鉸軸座軸孔同軸度控制在≤1.0mm，高程和里程控制在±1.5mm以內(nèi)，調(diào)整時需預(yù)留支承大梁基礎(chǔ)螺栓與錨栓加固焊接收縮量，因固定支鉸座與支承鋼梁組合體重達14.3t，需將支承大梁基礎(chǔ)螺栓與錨栓焊牢，確保埋件在二期混凝土澆筑過程中不發(fā)生變形或移位，二期混凝土澆筑過程中，仍要用儀器監(jiān)測，在二期混凝土澆筑完成后，需對固定支鉸座安裝精度進行復(fù)測。

4.4 承重鋼平臺制作安裝

根據(jù)“倒序安裝”方案要求，側(cè)軌安裝完成后在底坎正下方底板775.00m高程布置承重鋼平臺（見圖1）用于弧門安裝。承重鋼平臺按照承重350t設(shè)計，共制作2套，8扇弧門安裝時周轉(zhuǎn)使用，頂部設(shè)計l根長14m鋼橫梁（即模擬底坎）支撐弧門底部，在橫梁底部設(shè)計6榀支撐立柱以支撐鋼橫梁，支撐立柱間采用聯(lián)接槽鋼聯(lián)接，為方便鋼平臺拆裝，頂部鋼梁和支撐立柱、支撐立柱間以及立柱與基礎(chǔ)板采用高強度螺栓聯(lián)接，承重鋼平臺強度、剛度和穩(wěn)定性等經(jīng)驗算滿足要求，單套鋼平臺外形尺寸為13.7m×14m×15.5m（長×寬×高），重量為99.5t。為保證高空施工安全，在承重平臺頂部上下游側(cè)搭設(shè)1.05m高防護欄桿，在鋼平臺下游側(cè)搭設(shè)旋轉(zhuǎn)爬梯以便施工人員上下通行?；￠T安裝完成鎖定孔口后，利用MQ900圓筒門機將鋼平臺拆開后吊運至其他閘室以便下扇弧門安裝。

4.5 門葉安裝

門葉安裝程序∶承重鋼平臺安裝→門葉八安裝→下部支臂+活動支鉸組合件安裝→門葉七、六、五、四安裝→上部支臂安裝→門葉三、二、一安裝→弧門焊接→弧門提升鎖定→承重鋼平臺拆除→2012年汛期度汛。

將弧門的安裝控制點導(dǎo)引至承重鋼平臺上，按照里程、高程在側(cè)邊墻和模擬底坎上放出控制點，將弧門中心線、孔口中心線、弧門半徑R弧線平移到鋼平臺上，要求模擬底坎的精準度、平面度、局部不平度與實際底坎基本一致。門葉采用分節(jié)吊裝立位組拼方式進行安裝，先從底節(jié)（門葉八）開始安裝，采用300t汽車吊將底節(jié)門葉吊至模擬底坎上，底節(jié)門葉安裝是整扇弧門的安裝基礎(chǔ)，安裝中通過用水準儀、鋼卷尺測量，嚴格控制鉸軸中心至門葉面板外緣半徑及其相對差、門葉底緣直線度和傾斜度、門葉中心線垂直度及與孔口中心線偏差等項目，在上述各項安裝指標均符合設(shè)計要求后，在側(cè)軌上焊定位擋板。將下支臂與活動支鉸用螺栓聯(lián)接成組合件進行整體安裝，避免空中螺栓把合困難，采用300t汽車吊將下支臂組合件吊離地面約500mm，用鏈條葫蘆調(diào)整支臂安裝角度，吊至安裝位置與固定支鉸進行組裝穿軸，穿軸完成后調(diào)整下支臂至與底節(jié)門葉主梁螺孔相對應(yīng)的安裝位置，用螺栓連接為一體，加固擰緊，然后按順序自下而上逐節(jié)吊裝、調(diào)整，節(jié)間采取臨時加固。為保證拼裝、焊接等作業(yè)安全，在門葉節(jié)間焊縫下方1.2m處搭設(shè)施工平臺及防護欄桿。8節(jié)門葉全部吊裝就位后，進行整體調(diào)整，主要控制項目∶鉸軸中心至面板的半徑偏差控制在±5mm以內(nèi)，面板兩側(cè)曲率半徑相對差控制在≤3mm，支臂至門葉中心偏差控制在≤1.5mm，支臂拼裝完成后檢測連接法蘭間的接觸面積要求大于80%，各項指標調(diào)整合格后進行焊接，在拼裝焊接過程中需定期對承重鋼平臺尤其是模擬底坎變形、位移等情況進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況需及時研究進行處理。

4.6 弧門焊接及提升鎖定

弧門工地現(xiàn)場焊縫較多，焊接變形較難控制，所以焊前制定了詳細的焊接變形控制措施，通過采用預(yù)留收縮余量和反變形量、鋼性加固、合理選擇焊接方法、調(diào)整焊接順序等措施控制焊接變形。焊縫主要為一二類焊縫，需由具備相應(yīng)焊接資質(zhì)的專業(yè)焊工施焊。門葉拼裝好后壓縫，進行點焊加固，定位點焊的焊段長度為50mm以上，間距為250～350mm，焊厚不超過板厚的1/2，且最厚不超過8mm，定位點焊后應(yīng)清除焊渣和飛濺，檢查點焊質(zhì)量，如有裂紋、氣孔和影響焊接的焊瘤等缺陷應(yīng)清除，重新點焊。為減少變形，先焊門葉節(jié)間的縱梁和隔板焊縫，最后焊接門葉節(jié)間的面板對接焊縫，焊接面板對接焊縫時，對整扇門應(yīng)從下往上依次焊接，對每條對接焊縫而言，應(yīng)從中間向兩邊同時施焊。焊接面板對接焊縫時安排6～8個焊工采用分段倒退對稱焊接，將正縫焊接60%～80%，再背縫清根，焊完背縫后再轉(zhuǎn)到正縫，將正縫焊接完成。凡長度大于300mm的焊縫均作分層分段焊接，分段長度為150～400mm，且每條焊縫均采用多層多道焊，每段焊縫的接頭應(yīng)焊接成緩坡，以保證段間接頭良好過渡。要求加強每個焊接流程的監(jiān)控，定期對門葉曲率半徑等指標進行測量，根據(jù)測量結(jié)果適時調(diào)整焊接順序。焊接完成后按DL/T 5018規(guī)范的規(guī)定進行焊縫外觀檢查和無損探傷檢查。

弧門焊接完成后進行整體驗收，與已安裝調(diào)試的液壓啟閉機進行聯(lián)門初步調(diào)試，初步調(diào)試滿足要求后將弧門提升至821.50m平臺用鎖定裝置鎖定在孔口，然后拆除承重鋼平臺，2012年5月底前8孔弧門全部安裝完成并鎖定在孔口，滿足2012年汛期度汛要求。

4.7 底坎、水封安裝

2012年汛后溢流堰缺口澆筑后安裝底坎，根據(jù)前期已放的安裝基準樣點對底坎進行調(diào)整，嚴格控制底坎高程、里程、工作表面平面度、一端對另一端的高差等關(guān)鍵指標，確保與模擬底坎基本一致，調(diào)整到位后底部采用型鋼墊實.并與一期預(yù)埋插筋焊接加固.確保加固質(zhì)量，加固必須充分考慮能承受弧門的重量，檢查合格后澆筑二期混凝土，應(yīng)特別注意控制側(cè)軌與底坎結(jié)合處二期混凝土澆筑質(zhì)量，對一、二期混凝土接合縫和二期混凝土脫空部位進行防滲堵漏和化學(xué)灌漿處理。

底坎安裝完成后，弧門與啟閉機進行聯(lián)合試驗，合格后利用啟閉機將弧門門葉吊出孔口，先安裝側(cè)水封，在弧門全開位置時從下往上逐步進行安裝，采用邊號孔、邊沖孔、邊安裝連續(xù)作業(yè)的方法，用水封壓板對水封進行號孔，用空心沖沖孔，要求孔徑比螺栓小1～2mm，水封止水表面的平面度控制在2mm以內(nèi)，壓縮量應(yīng)滿足設(shè)計要求，側(cè)水封安裝完成后將弧門下降至離底坎1m高度安裝底水封，安裝完后進行波浪度檢查，側(cè)水封與底水封的接頭采用熱膠粘合，弧門落底后用塞尺檢查水封的預(yù)壓縮程度，并進行透光檢查。

4.8 弧門試驗

溢洪道工作弧門目前已完成安裝調(diào)試工作，通過無水啟閉和有水承壓試驗，在無水情況下做全行程啟閉試驗，弧門啟閉平穩(wěn)無卡阻，無異常聲響，雙吊點同步性能良好，在設(shè)計水頭下止水嚴密，安裝質(zhì)量符合設(shè)計、標準規(guī)范的規(guī)定，安裝質(zhì)量均達優(yōu)良標準，滿足工程防洪度汛、水庫下閘蓄水及汛期水庫水位的調(diào)節(jié)需要。

5 結(jié)語

在糯扎渡水電站溢洪道表孔工作弧門安裝中采用了先裝弧門后裝底坎的非常規(guī)“倒序安裝”方案，通過制定合理的吊裝和安裝措施、焊接變形控制措施和安全防護措施，適當(dāng)提高安裝精度等手段，成功的完成了弧門安裝任務(wù)，既滿足溢洪道汛期度汛要求，又保證了弧門安裝的合理工期和質(zhì)量，為以后類似工程施工，提供了成功的借鑒經(jīng)驗。

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1672-5387（2014）02-0034-04

2013-10-16

黃 偉（1975-），男，高級工程師，從事水電工程機電建設(shè)管理工作。