氣盾壩安裝技術(shù)淺析

鄭愛國

(中國水利水電第五工程局有限公司,成都 610066)

1 工程概況

苕溪北街綜合改造工程苕溪堰壩改造主要設(shè)計新建5座氣盾壩,其中1#氣盾壩位于南苕溪銀月廊橋上游,壩長為80m,壩高為3.5 m;2#氣盾壩位于南苕溪臨天橋下游,壩長為100m,壩高為3.0m;3#氣盾壩位于南苕溪金日廊橋下游,壩長為95 m,壩高為3.0m;4#氣盾壩位于南苕溪臨水橋下游,壩長為95 m,壩高為3.0m;5#氣盾壩位于南苕溪長橋下游,壩長為110m,壩高為3.5 m。氣盾壩壩體主要由上游鋪蓋段、閘室段、下游消力池段及下游海漫段組成。氣盾壩系統(tǒng)是由鋼護板、橡膠氣囊、抑制帶、錨固件、空壓系統(tǒng)和閘門控制系統(tǒng)組成(見圖1)。利用空氣壓縮原理,通過給氣囊充氣與排氣,使鋼護板升起與倒伏,以維持特定的水位高度。

圖1 氣盾壩標準橫斷面

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

施工準備→閘門板安裝→鉸鏈安裝→信號線穿線→氣袋鋪設(shè)→間止封及側(cè)止封安裝→抑制帶安裝→夾鑄具安裝→保壓試驗及角度儀安裝→控制及動力系統(tǒng)安裝[1]→調(diào)試及運行。

2.2 施工準備

2.3 閘門板拼裝

閘門板是主要的擋水結(jié)構(gòu),是整個閘門的重要組成部分,其安裝步驟及要求如下:

將閘門按照編號分別擺放在相應(yīng)位置,且閘門應(yīng)擺放在平整的混凝土上[2]。安裝時閘門板拼縫位置墊鋼板,以保證兩閘門板處于同一水平位置。在拼接縫的兩側(cè)使用硅酮膠,以保證拼接后的密封嚴密,不會出現(xiàn)漏水情況。打膠完成后將兩塊閘門板整齊地對接在一起,在固定螺栓孔的兩端及中間各安裝一定位銷,然后安裝螺母,待其他部位螺栓安裝完成并擰緊后,將定位銷拆下,安裝定位銷位置的螺栓。所有螺栓安裝完成后,使用扳手重新擰緊至少兩遍,以保證安裝牢固。

2.4 鉸鏈安裝

鉸鏈是為閘門板提供拉力的重要受力結(jié)構(gòu),其密封性須嚴格控制,安裝步驟及要求如下:

安裝前將閘門板門軸部位清理干凈,在螺柱、門軸及肋板兩側(cè)使用硅酮膠,打膠時需要一定的厚度,并在肋板兩側(cè)重點加厚。將鉸鏈對應(yīng)安裝至閘門板上,然后安裝鉸鏈蓋板,并用螺母固定。注意每扇門的最外側(cè)鉸鏈蓋板與其他型號不同,需特別注意安裝。鉸鏈蓋板兩側(cè)長出部分若不影響安裝則線不進行切割,待門板位置確定后,比較間止封寬度切割,以保證密封性。

2.5 信號線穿線

信號線是閘門角度儀信號的傳輸設(shè)施,其安裝步驟及要求如下:

安裝前根據(jù)每一個角度儀位置計算所需長度,并將所有信號線切割準備齊全。每根線端部應(yīng)做好標記序號,避免混亂。將信號線與預(yù)留的穿線鋼絲固定牢固,接頭部位使用膠帶包裹以增加光滑度。在每一根穿線管出口及總管的出口部位向管內(nèi)倒入洗潔精以增加光滑度。所有接頭接好后,每根線需安排專人進行送線。以上工作完成即可開始拉動總管的預(yù)留鋼絲,送線人員觀察所在的鋼絲是否移動。鋼絲拉動過程中速度應(yīng)盡量放慢,避免拉斷鋼絲。待信號線與鋼絲接頭部位從總管路穿出后,繼續(xù)拉動,直到每個分管部位剩余的信號線長度適合為止。每個分管部位剩余的信號線長度應(yīng)在3 m左右,停止拉動后,露出部分須固定牢固,避免其他信號線將其帶出。

2.6 氣袋鋪設(shè)

氣袋是閘門的核心部位,是閘門正常起伏的主要動力結(jié)構(gòu),其安裝步驟及要求如下:

將氣袋下部混凝土面清理干凈,不得存在混凝土渣等容易造成氣袋磨損的物體。鋪設(shè)前在氣袋連接部位安裝海波龍,海波龍底部使用膠水粘在混凝土面上。將抑制帶底部螺栓及壓板安裝完成。氣袋吊裝前在其下部混凝土面上潑一些肥皂水作為潤滑,以便微調(diào)時容易拉動。使用吊車吊裝氣袋,放好后須注意每個氣袋的中心位置準確無誤,氣袋中心應(yīng)與每個門的中心線相對應(yīng)。安裝位置確定后,將氣袋上游側(cè)掀開安裝充氣軟管。軟管螺紋使用密封膠密封,安裝過程中注意氣袋上的彎頭方向應(yīng)朝向下游側(cè)[3]。軟管在充氣槽內(nèi)應(yīng)為圓形布置。氣袋位置校準確定后,在每個氣袋間安裝楔形塊,每個楔形塊兩側(cè)、底部、頂部及楔形塊與氣袋接觸的部位均需要使用密封膠密封。安裝完成后將海波龍包裹好。以上工作完成后即可將拼裝好的閘門板放至氣袋上,閘門板中心應(yīng)與氣袋中心相對應(yīng)。位置確定后將閘門止封位置以外的夾鑄具安裝完成。然后將閘門吊起,安裝抑制帶上部螺栓及壓板。

2.7 間止封及側(cè)止封安裝

間止封及側(cè)止封是閘門的重要封水部分,其安裝步驟及要求如下:

將間止封編號并逐一放置在每個閘門間位置。按照每個間止封底部的寬度將鉸鏈切割,要求拼接位置不能存在縫隙。按照間止封螺柱位置在間止封上鉆孔,鉆孔位置需嚴格控制[5]。在根部拼縫位置灌入密封膠,在上部安裝螺柱底部及間止封壓板底部使用密封膠。打膠完成后將間止封根部對齊壓入,上部安裝間止封壓板,并用螺母固定,底部使用夾鑄具夾緊,待密封膠風(fēng)干后拆開安裝修補條。修補條安裝前將表面的多余密封膠清理干凈,并打磨毛面。將膠水均勻涂抹至黏貼部位,靜置1～2 min,待膠水有一定粘度后,將修補條從一側(cè)開始慢慢壓上,中間不得存在空腔。黏貼完成后多余部位切除,將夾鑄具重新安裝上。

2.8 抑制帶安裝

抑制帶是閘門安全使用的保證措施,其安裝步驟及要求如下:

抑制帶底部螺栓在氣袋鋪設(shè)前安裝,注意壓板方向正確無誤,螺母安裝牢固。抑制帶上部螺栓在間止封安裝前安裝,將每扇門吊起后,在門下布置可靠的支撐以保證安全。安裝時在螺栓孔四周使用密封膠密封,螺栓安裝牢固,壓板方向正確無誤。

2.9 夾鑄具安裝

夾鑄具是閘門的固定措施,其安裝步驟及要求如下:

止封位置以外的夾鑄具在閘門放置氣袋上,并確定位置準確后即可安裝,止封位置夾鑄具需在修補條安裝完成安裝。安裝過程中應(yīng)從中間向兩側(cè)逐一壓緊。注意球面螺母及墊片的方向。夾鑄具安裝螺母至少緊固3遍,且最后一遍應(yīng)使用扭力扳手逐個進行。

2.10 保壓試驗及角度儀安裝

河道內(nèi)部件安裝完成后需進行保壓試驗,其步驟及要求如下:

將閘門充氣至頂部后,使用水準儀逐一檢查高度,如高度不一致則在高度低的部位對應(yīng)的抑制帶安裝墊板調(diào)整。高度調(diào)節(jié)一致后,記錄閘門高度、氣袋壓力及氣溫情況。保壓24 h進行對比,高度及壓力無明顯降低則保壓合格,但應(yīng)考慮到溫度對氣壓的影響。保壓過程中安裝角度儀,安裝時注意角度儀方向。角度儀與信號線接頭部位使用專用的防水接頭,接頭外部包裹熱縮管、防水膠帶及塑料膠帶三層。熱縮管使用汽油噴燈均勻燒烤至縮緊。

接線時需注意3根信號線的對應(yīng)關(guān)系,并在接頭內(nèi)芯部位將線頭安裝牢固。信號線外皮不宜剝下太長,保證防水接頭兩端的橡膠墊固定在外皮部位,避免接頭進水。保壓過程中在鉸鏈上部灌注KS膠進行封水。灌注時重點灌注肋板兩側(cè)部位。

2.11 控制及動力系統(tǒng)安裝

控制及動力系統(tǒng)包括空壓機、儲氣罐、PLC控制柜、機械管路控制排及閘墩至控制室的充氣管路和信號線等,其安裝步驟及要求如下:

將閘墩位置的充氣管路及信號線延續(xù)至控制室內(nèi)。充氣管路連接至機械管路控制排,管路焊接完成后應(yīng)檢查焊縫是否存在漏氣現(xiàn)象。在閘墩至控制室之間布置穿線管用于保護信號線,控制室端信號線連接至PLC控制柜。管路及信號線安裝完成并檢查合格后即可覆蓋,注意充氣管路四周應(yīng)使用沙子進行覆蓋。根據(jù)控制室情況,合理布置各設(shè)備的位置。機械管路控制排應(yīng)在靠近河道側(cè)的位置。PLC控制柜應(yīng)在窗戶邊,以便操作時可以觀察閘門情況。各設(shè)備位置確定后即可固定,PLC控制柜及機械管路控制排固定在墻體上,如墻體承重性能不好,則應(yīng)在墻體內(nèi)預(yù)埋槽鋼等承重結(jié)構(gòu)。安裝控制室內(nèi)的管路,兩臺空壓機并聯(lián)至儲氣罐,儲氣罐應(yīng)符合低進高出原則。儲氣罐連接機械管路控制排。管路安裝完成檢查每個接頭的密封情況。信號線應(yīng)按照序號對應(yīng)安裝在控制柜中相應(yīng)位置,線序應(yīng)與角度儀安裝的線序一致。PLC控制柜與機械管路控制排之間的信號線應(yīng)按照線號逐一對應(yīng)安裝。信號線安裝完成,應(yīng)進行單動,確定信號所驅(qū)動的電磁閥對應(yīng)正確。

2.12 調(diào)試及運行

控制室內(nèi)設(shè)備安裝完成即可開始調(diào)試工作,其步驟及要求如下:

在閘門未起升前,標定閘門底部的角度儀參數(shù)。手動將閘門升至頂部,標定閘門頂部的角度儀參數(shù),升門過程中應(yīng)持續(xù)觀察閘門的平整度,確保閘門平整上升。使用位置模式、流量模式、水位模式運行閘門自動起升倒伏,觀察起伏過程中閘門是否平整,調(diào)整程序內(nèi)參數(shù),直到閘門自動運行平穩(wěn)正常。調(diào)試過程中應(yīng)有專門的觀察人員持續(xù)觀察閘門情況,并及時與調(diào)試人員聯(lián)系。如在天黑且無照明條件時不得進行操作。

3 氣盾壩技術(shù)優(yōu)勢及運行效果

氣盾壩較傳統(tǒng)的橡膠壩相比,具有以下技術(shù)優(yōu)勢:

(1)運行安全可靠,過水能力提高;

(2)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、施工安全工期短[4];

(3)氣盾壩運行過程中景觀效果良好[5]。

4 結(jié)語

通過對杭州市臨安區(qū)苕溪新建氣盾壩安裝施工技術(shù)研究,總結(jié)了一套氣盾壩盾板安裝施工工藝流程及技術(shù)質(zhì)量控制要點,順利完成了臨安苕溪北街綜合改造工程5座氣盾壩安裝并成功蓄水運行,運行后景觀效果良好。為后續(xù)類似氣盾壩項目建設(shè),提供相關(guān)參考及積累了豐富的建設(shè)經(jīng)驗。