莫拉薩德拉大壩底孔高壓閘室設(shè)備安裝實(shí)踐

【摘要】針對(duì)莫拉薩德拉大壩底孔閘室設(shè)備設(shè)計(jì)布置的特點(diǎn)，結(jié)合有限的閘室空間，深入分析了其安裝工藝的可行性。在充分利用有限的閘室結(jié)構(gòu)布置的基礎(chǔ)上，確定了合理的安裝順序與安全可靠的吊裝工藝，解決了閘室狹小空間帶來設(shè)備安裝的難點(diǎn)，完成了大壩按期擋水的預(yù)定目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】莫拉薩德拉大壩；底孔閘室；設(shè)備安裝

1、概況

莫拉薩德拉大壩位于伊朗法爾斯省科爾河中游，電站裝機(jī)容量為2臺(tái)50MW。導(dǎo)流底孔共兩孔，平行布置在大壩右側(cè)底部。大壩蓄水前，主要依靠?jī)煽讓?dǎo)流底孔泄水箱涵同時(shí)導(dǎo)流與泄洪；在大壩蓄水及其后期將其左側(cè)導(dǎo)流底孔作為永久的導(dǎo)流建筑物進(jìn)行調(diào)節(jié)水庫(kù)水位或泄洪，而將右側(cè)導(dǎo)流底孔箱涵上游側(cè)進(jìn)行永久封堵，其下游側(cè)將作為后期運(yùn)行的人行通道至左側(cè)的閘室操作部位。底孔高壓閘室設(shè)備即布置于左側(cè)導(dǎo)流底孔箱涵的中部，閘門工作水頭為70m。其設(shè)備主要由洞內(nèi)鋼襯、檢修閘門、工作閘門、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)及檢修橋機(jī)組成，設(shè)備總重約為190t。

2、設(shè)備結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)

底孔工作門與事故門及啟閉機(jī)集中布置在底孔高壓閘室內(nèi)。其中，閘室上游側(cè)為事故閘門及相應(yīng)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，閘室下游側(cè)為工作閘門及相應(yīng)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。在事故閘門與工作閘門之間的上部布置有液壓泵站設(shè)備及相應(yīng)管道。閘室的頂部布置有一臺(tái)10t的橋式起重機(jī)負(fù)責(zé)該閘門及啟閉機(jī)的日常維護(hù)和檢修用，同時(shí)可供閘門及啟閉機(jī)安裝時(shí)的吊裝手段。

底孔事故閘門及工作閘門埋件采取整體組合焊接結(jié)構(gòu)，主要由鋼襯、密封頂蓋通、風(fēng)管及旁通管閥等組成。其中，兼閘門埋件的組合鋼襯在制造廠內(nèi)拼裝焊接成三段整體，胸墻鋼襯分為4個(gè)部分。由于閘門的外形尺寸較小，其埋件的主軌及反軌與門楣均分別在車間內(nèi)與鋼襯焊接成整體。閘門埋件總重量為39.88t，埋件組合件的最大單重為9.85t。檢修閘門與工作閘門均采用下游止水方式。其相關(guān)的水封及滑道等附件均已在制造廠內(nèi)組裝完畢。

底孔工作閘門及事故閘門各設(shè)置一臺(tái)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，與各自的閘門相連接。其中，兩臺(tái)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)共用一套液壓泵站。啟閉機(jī)總體布置形式為單吊點(diǎn)的雙作用油缸。其操作系統(tǒng)采取現(xiàn)地控制，各自獨(dú)立，互不影響。液壓泵站采用兩臺(tái)電機(jī)互為備用。

啟閉機(jī)閘室內(nèi)設(shè)有一套現(xiàn)地電控柜，現(xiàn)地電控柜擬布置在閘室上游側(cè)，由1個(gè)柜體組成。在每臺(tái)啟閉機(jī)的油缸總成上設(shè)有開關(guān)檢測(cè)裝置及行程限位裝置，泵站與電控設(shè)備有關(guān)的控制接線設(shè)接線端子，動(dòng)力線直接接至電氣設(shè)備接線盒上。

底孔工作閘門及事故閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)具體技術(shù)參數(shù)詳見表1。

底孔高壓閘室主要設(shè)備布置見圖1。

由圖1可知，啟閉機(jī)閘室設(shè)備布置緊湊，作業(yè)空間有限，設(shè)備安裝難度較大。

3、問題的提出

3.1特殊的導(dǎo)流布置方式增加設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)的危險(xiǎn)性

由于底孔閘室設(shè)備安裝期間，其右側(cè)的導(dǎo)流箱涵正處于導(dǎo)流狀態(tài)，不能作為設(shè)備安裝通道。

因而所有的閘門及埋件與啟閉機(jī)只能依靠左側(cè)的導(dǎo)流洞運(yùn)輸就位并在左右導(dǎo)流洞共用的有限閘室空間內(nèi)安裝，增加了設(shè)備安裝的危險(xiǎn)性。

3.2閘室空間狹小，如何合理確定閘室設(shè)備各部件的安裝順序直接關(guān)系到設(shè)備安裝的順利與否

考慮到高壓閘室空間極為狹小，檢修橋機(jī)、閘門及埋件、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)及附件只能全部依賴其左側(cè)導(dǎo)流洞的通道安裝設(shè)備。而閘室可存放的平面空間為僅為3.0m（寬）×6.0m（長(zhǎng)）。因而必須利用閘室有限的空間合理確定設(shè)備的安裝順序，方可保證整個(gè)系統(tǒng)正常安裝。

3.3施工手段缺乏，采取何種吊裝工藝進(jìn)行底孔高壓閘室設(shè)備安裝也是安裝過程中必須考慮的重要因素

由于閘室處于左側(cè)導(dǎo)流底孔的中部，為全封閉的形式。設(shè)備安裝的吊裝手段極為有限，采用何種吊裝工藝方可保證檢修橋機(jī)、閘門及啟閉機(jī)設(shè)備順利就位是整個(gè)安裝過程中必須進(jìn)行重點(diǎn)研究的問題。

3.4閘室土建施工缺陷，造成檢修橋機(jī)設(shè)備運(yùn)行與安裝空間不足

由于檢修橋機(jī)的軌道布置在高壓閘室頂部的混凝土牛腿梁上，原設(shè)計(jì)檢修橋機(jī)頂部距閘室頂板的運(yùn)行空間距離僅為80mm，檢修橋機(jī)端梁距閘室邊墻還不足200mm。但由于土建施工失誤，使得混凝土牛腿梁比原設(shè)計(jì)抬高100mm，而相應(yīng)的閘室頂板卻未相應(yīng)抬高，導(dǎo)致檢修橋機(jī)頂部距閘室頂板的運(yùn)行空間和安裝空間均嚴(yán)重不足，橋機(jī)無法進(jìn)行正常的安裝。采用何種處理方案解決這一設(shè)計(jì)與施工造成的缺陷，是保證檢修橋機(jī)安裝必須優(yōu)先考慮的問題。

4、對(duì)策分析

4.1施工部位分析

閘門及啟閉機(jī)各部件安裝受閘室空間制約，若將閘門埋件安裝一次就位后，則閘門與啟閉機(jī)部件不能安裝就位，必須要考慮一定的空間存放閘門及啟閉機(jī)部件。為此，結(jié)合閘室施工部位狹小的特點(diǎn)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，利用左右導(dǎo)流洞共用隔墻將右側(cè)處于導(dǎo)流狀態(tài)的閘室隔墻高程位置全封閉，并搭設(shè)承重工作平臺(tái)，作為閘門及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)備安裝前臨時(shí)放置的平臺(tái)。這一措施即保證了施工期間在導(dǎo)流孔上設(shè)備與施工人員作業(yè)的安全，又有效地增加了閘室施工空間。由于該平臺(tái)的面積有限，因而還有部分設(shè)備需要在閘門埋件安裝前臨時(shí)懸掛固定在閘室內(nèi)。

4.2設(shè)備安裝順序分析

（1）考慮到底孔高壓閘室設(shè)備安裝的吊裝手段不足的特點(diǎn)，確定了先安裝檢修橋機(jī)，然后利用檢修橋機(jī)吊裝閘室各設(shè)備的總體安裝思路。橋機(jī)安裝主要順序：在軌道安裝完成后先吊裝兩側(cè)的端梁后吊裝主梁，然后進(jìn)行整體組拼。閘門及啟閉機(jī)主要安裝順序：先將兩套閘門、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸、液壓泵站及電控柜吊裝至承重平臺(tái)臨時(shí)放置，然后安裝閘門埋件，待閘門埋件安裝就位后依次安裝閘門、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)及附件。

（2）設(shè)備安裝臨時(shí)存放順序。現(xiàn)根據(jù)設(shè)備的重量、數(shù)量及外形尺寸綜合分析后擬定在主平臺(tái)沿水流方向下側(cè)放置液壓泵站，在平臺(tái)中部疊放事故閘門及工作閘門；在主平臺(tái)的上游面放置電控柜及啟閉機(jī)密封座板。同時(shí)，利用右側(cè)閘室頂板的下游處布置的兩個(gè)吊點(diǎn)分別懸掛工作閘門與事故閘門液壓油缸。

4.3吊裝手段及能力的分析

（1）檢修橋機(jī)吊裝手段分析。檢修橋機(jī)安裝前，閘室沒有常規(guī)的吊裝手段。為此，只能利用特殊的吊裝方式方可完成橋機(jī)的安裝。為此通過分析，根據(jù)橋機(jī)部件吊裝的需要在閘室頂板封閉之前于頂板上預(yù)埋數(shù)個(gè)吊點(diǎn)，并利用導(dǎo)流洞出口布置的卷揚(yáng)機(jī)通過導(dǎo)向滑車將檢修橋機(jī)各部件吊至安裝位置附近的高度，再通過手拉葫蘆將檢修橋機(jī)部件精確定位可滿足檢修橋機(jī)的安裝要求。

（2）閘門及啟閉機(jī)設(shè)備吊裝手段分析。閘門及埋件的吊裝主要通過安裝結(jié)束并投入運(yùn)行的檢修橋機(jī)完成。對(duì)于液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸吊裝而言，由于檢修橋機(jī)吊鉤的設(shè)計(jì)起吊高度不足，不能一次將油缸吊裝就位。為此，需要在檢修橋機(jī)的主梁上設(shè)置臨時(shí)吊點(diǎn)，先利用檢修橋機(jī)將液壓?jiǎn)㈤]機(jī)翻立吊起至吊鉤極限高程后再利用手拉葫蘆接力倒手吊裝可滿足吊裝要求。

4.4檢修橋機(jī)運(yùn)行空間不足的對(duì)策分析

考慮到檢修橋機(jī)頂部距閘室頂板的運(yùn)行空間嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀，通過與監(jiān)理工程師的協(xié)商，采取兩種措施進(jìn)行處理。其一，將原設(shè)計(jì)高度為140mm的常規(guī)軌道改為寬底板，高度為50mm的特殊軌道，可保證橋機(jī)運(yùn)行高度降低90mm。其二，將主梁兩側(cè)端板刨除，主梁整體下降50mm后再焊接，同時(shí)對(duì)混凝土牛腿梁有影響的邊角鑿去25mm×25mm的倒角，可滿足檢修橋機(jī)運(yùn)行空間的最低要求。

5、安裝工藝實(shí)施

5.1檢修橋機(jī)安裝工藝實(shí)施

由于前期檢修橋機(jī)的安裝處于臨空面的高空作業(yè)，因而安裝前必須考慮至橋機(jī)安裝部位的安全可靠的梯子與平臺(tái)，該梯子與平臺(tái)不得影響后期橋機(jī)的軌道吊裝及端梁與主梁等部件的安裝。

為減少高空作業(yè)的難度，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在吊裝前須與端梁連接成整體。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)與端梁分別布置在閘室左右兩側(cè)。左側(cè)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及端梁吊裝利用左側(cè)閘室頂板布置的錨點(diǎn)通過導(dǎo)向滑車由卷揚(yáng)機(jī)將其吊裝至軌道上，并采用臨時(shí)支撐將其進(jìn)行固定。右側(cè)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及端梁吊裝由于距離左側(cè)閘室的距離較大，需要轉(zhuǎn)換一次吊點(diǎn)才能將其吊裝就位，此時(shí)應(yīng)將其轉(zhuǎn)移到閘室承重工作平臺(tái)。然后利用右側(cè)頂板位置上方布置的吊點(diǎn)通過左側(cè)底部布置的導(dǎo)向滑車和洞口布置的卷揚(yáng)機(jī)將其吊裝至安裝高程后，配合人工將其就位。

電動(dòng)葫蘆的安裝作業(yè)應(yīng)與主梁組裝為整體。

電動(dòng)葫蘆組裝前應(yīng)實(shí)測(cè)導(dǎo)軌輪與主梁導(dǎo)軌相關(guān)數(shù)據(jù)，據(jù)此確定電動(dòng)葫蘆行走輪與主梁導(dǎo)軌兩側(cè)的間隙及加墊片的厚度。電動(dòng)葫蘆行走輪與主梁導(dǎo)軌邊緣的間隙宜控制在3mm至5mm，以確保其行走輪與導(dǎo)軌的接觸面。同時(shí)，還需接通臨時(shí)電源試運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)葫蘆，以檢查其行走輪的運(yùn)行狀態(tài)。

主梁拖運(yùn)至閘室后，采用閘室頂板的錨點(diǎn)將其吊起至閘室的上空。受閘室空間的影響，主梁吊裝高度超過閘室承重平臺(tái)后再將其旋轉(zhuǎn)90°至安裝位置狀態(tài)再繼續(xù)提升。由于主梁的高度為820mm，并考慮繩長(zhǎng)的高度及滑車的高度后，一次難以將其吊裝至安裝高程。為此采取兩種措施確保主梁吊裝就位。一方面在主梁兩端的底部焊接懸臂托架，以增加吊裝有效高度；另一方面需在閘室左右側(cè)的頂板上方布置數(shù)個(gè)錨點(diǎn)，再通過多臺(tái)導(dǎo)鏈將其逐步吊至安裝高程。橋機(jī)主梁吊裝斷面示意詳見圖2。受主梁長(zhǎng)度的影響，吊裝時(shí)需將主梁傾斜，主梁一端提升至牛腿頂面以上以后，向其墻側(cè)方靠近后再提升主梁另一端的吊點(diǎn)。

5.2閘門及啟閉機(jī)安裝工藝實(shí)施

利用汽車吊將事故閘門和工作閘門分別置于左側(cè)導(dǎo)流洞出口布置的拖運(yùn)臺(tái)車上，再依次配合卷揚(yáng)機(jī)將其拖運(yùn)至閘室，并利用檢修橋機(jī)吊裝至承重平臺(tái)臨時(shí)存放。以同樣的方式將兩臺(tái)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)共用的液壓泵站及電控柜拖至閘室吊至承重平臺(tái)臨時(shí)存放。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸的安裝則需先拖運(yùn)至閘室豎立吊裝后，掛于頂板上先期布置的吊點(diǎn)上臨時(shí)懸掛。待閘門埋件安裝就位后，交付土建進(jìn)行二期混凝土施工?？紤]到閘門安裝期間右側(cè)導(dǎo)流洞處于導(dǎo)流狀態(tài)，還不能投入使用，所有的施工人員和設(shè)備仍需從左側(cè)的閘室出入。而此時(shí)埋件二期混凝土已經(jīng)澆筑完畢，為保證閘門及啟閉機(jī)后續(xù)工作一次安裝完成，將中間的通風(fēng)管改為適宜施工人員進(jìn)入閘室作業(yè)的通道，可滿足后期閘門及啟閉機(jī)安裝與調(diào)試時(shí)施工人員出入的要求。

閘門的吊裝可直接利用檢修橋機(jī)完成。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸吊裝受檢修橋機(jī)起吊高度的限制必須借助橋機(jī)主梁上布置的輔助手拉葫蘆方可吊裝就位。

液壓泵站及電控柜布置在二期混凝土平臺(tái)上，安裝前待二期混凝土凝期滿足要求后方可進(jìn)行。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝就位并分項(xiàng)調(diào)試合格后即可進(jìn)行閘門與油缸的聯(lián)軸及聯(lián)合調(diào)試工作。

6、結(jié)束語

莫拉薩德拉大壩底孔高壓閘室的設(shè)備安裝是在有限的安裝空間及吊裝手段下完成，在充分分析不利的條件下利用合理的安裝順序及吊裝工藝解決了土建施工缺陷和場(chǎng)地狹小的困難，取得了良好的應(yīng)用效果。該項(xiàng)目的順利完工為大壩蓄水后續(xù)工作贏得了時(shí)間，為其它類似的設(shè)備布置的安裝提供了有益的借鑒經(jīng)驗(yàn)。