進水口壩頂門機調(diào)整布置改造技術(shù)

符學鑫 何明杰

（中國水利水電第三工程局 陜西 西安 710016）

1 概述

桃源水電站位于湖南省常德市桃源縣城附近的沅水干流上，水庫正常蓄水位39.50m，利用河段落差約7.50m，裝設9臺單機容量20MW的燈泡貫流式機組，裝機總?cè)萘繛?80MW。

單機組段長21.50m，邊機組段長22.50m，主廠房長183.10m，廠房壩段最大壩高45.20m。

廠房進水口引水平臺目前布置3臺MQ600/30門機，3臺門機主要作為進水口一線及主機段部分。

進水口門機布置高程11.93m平臺，門機中心樁號CH0-54.35，軌矩7.0m。

2 機械設備現(xiàn)有局限性因素

現(xiàn)進水口閘墩先澆塊施工封頂至50.7m高程，包括交通橋梁架設和鋪裝層施工完成后，對閘墩后澆塊，門機操作施工難度大，最大幅度僅覆蓋26m，幅仰角度約73°，造成閘墩后澆塊門機吊運無法全面覆蓋工作面，存在9.7m范圍無法覆蓋。

廠房施工正進入高溫季節(jié)，總承包項目部根據(jù)實際情況要求夏季主廠房禁止使用泵送料進行澆筑，主機段澆筑手段受限現(xiàn)象更加突出。主要是原布置于進水口門機臂桿受到壩頂影響，覆蓋范圍大大縮水，且在壩頂交通橋形成后交通橋也不能滿足施工門機的行走及吊裝運行的載荷要求。

綜合上述，廠房主機段施工受制約非常嚴重，1#機主機段處在首臺機組發(fā)電工期關(guān)鍵線路上，受垂直手段因素影響大，導致廠房主機段一線澆筑難以按照既定的目標實現(xiàn)。

3 大型起吊設備調(diào)整的必要性

根據(jù)桃源水電站發(fā)電廠房及金屬結(jié)構(gòu)安裝工程2012年6月以后施工總進度調(diào)整計劃，經(jīng)分析2012年6月份～10月份月平均澆筑強度在4.1萬m3，6月份～9月份進入高溫季節(jié)混凝土施工溫控質(zhì)量要求高，施工難度加大。為緩解6月份～10月份澆筑強度高問題，合理調(diào)整大型起吊手段解決混凝土入倉問題顯得至關(guān)重要。

4 機械設備調(diào)整布置

4.1 進口壩頂門機布置

根據(jù)總承包項目部總體工作部署安排，2012年6月25日壩頂一線必須具備貫通及后續(xù)通車條件，壩頂交通橋梁于2012年6月14日架設完成，后續(xù)對進水口門機調(diào)整至壩頂位置主要受胸墻施工制約。

（1）壩頂交通梁架設后，進口半高架MQ600/30門機發(fā)揮效率低，進水口2#、3#、8#、9#機胸墻施工受到制約，無法按照既定目標實現(xiàn)胸墻封頂具備啟閉門機安裝條件。

（2）結(jié)合目前進水口施工現(xiàn)狀，陸續(xù)解決進水口胸墻及主機段施工，對進水口門機進行調(diào)整。

4.1.1 防洪墻1段頂部手段調(diào)整布置計劃安排

根據(jù)防洪墻1段施工進度計劃安排，2012年6月14日澆筑至50.77m高程，具備安裝進水口門機高架門機設備，該門機搬至防洪墻頂部安裝為低架狀態(tài)。

4.1.2 進水閘墩門機調(diào)整布置計劃安排

根據(jù)進水口施工進度計劃安排，目前利用防洪墻1段門機優(yōu)先完成1#機、2#、胸墻施工，8#、9#機進水口閘墩胸墻部位利用原高架配合BOX管輔助手段澆筑，隨之胸墻上升BOX管不能全面覆蓋澆筑部位，利用壩頂交通輔助手段完成封頂。3#～5#機目前胸墻和主機段施工基本停滯，主要受手段制約。

4.1.3 進口門機壩頂布置方案

圖一 門機調(diào)整平面布置圖

圖二

圖三

圖四

根據(jù)總進度調(diào)整計劃工作安排1#～5#土建施工在首臺機發(fā)電直線工期上，緊密圍繞發(fā)電主線進行設備布置調(diào)整，將受制約的門機布置在3#、4#機分縫位置（壩頂），該門機采用固定型門座式起重機管柱的過度節(jié)直接坐落于混凝土面上，省略門架、行走、軌道、附件等設施。具體門機調(diào)整后平面布置見圖一。

4.2 門機基礎設計及施工

因門機目前安裝位置混凝土已澆筑至50.7m，需對現(xiàn)有基礎進行鑿除，基礎鑿除將壩頂閘墩鋼筋外露，對基礎進行打孔植筋，根據(jù)原門機法蘭盤高強螺栓孔位布置均等分36個孔位，螺栓為40CrM36高強螺栓，單長0.9m，底部增加錨板?；A澆筑厚度50cm～80cm，同時在該基礎上增設地圈梁，混凝土標號C50，已滿足基礎整體承載力要求。

4.3 門機基礎螺栓受力校核計算

為保證混凝土對高強螺栓有足夠的握裹力和固定式門機承受荷載及校核計算其高強螺栓的單個長度。

門機法蘭盤螺栓，孔位采用同類型型號，只需驗算40Cr高強M36錨固計算

計算依據(jù)《簡明施工計算手冊》、《緊固構(gòu)件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》-GB-T3098.1-2000。

計算按照局部抗壓強度建立平衡關(guān)系：

錨板采用正方形，假定其尺寸由基礎混凝土的局部抗壓強度決定

計算公式1為F≤(b2-πd2/4)fc

其中F為原螺栓承受拉力

de為原螺栓有效直徑（M36有效直徑31.68mm）

經(jīng)計算得 ：F=πde2fy/4=787 ×430=338410N

根據(jù)公式1換算得：b2≥F/fC+πd2/4=338410/23.5+π31.682/4=20126mm 2故b≥142mm。

按照《冶金工業(yè)軋鋼設備基礎設計規(guī)范》（YS14-79）規(guī)范，錨板邊長b不應小于5d，則b≥5×de=158.4mm。

則同時滿足以上要求，需要b≥158.4mm。

現(xiàn)場實際錨板尺寸設計為-282×180×20mm，等同于多個螺栓對應的多個錨板連接成一個整體，更加有利于結(jié)構(gòu)受力，即滿足高架門機安裝及后續(xù)運行所產(chǎn)生對螺栓與錨板的拉拔力要求。具體基礎設計見圖二～四。

5 門座式起重機固定式應用的一些優(yōu)點

將原高架狀態(tài)的行走門座式起重機（MQ600）改為沒有軌道、門架，僅安裝一節(jié)短管柱的低架固定狀態(tài)的門座式起重機在我單位還是首次，現(xiàn)在改變后的門座式起重機（MQ600）已成功應用于桃源電站工地，通過研究和實踐我們發(fā)現(xiàn)，改變后的固定式門座式起重機較原起重機具有如下優(yōu)點：

（1）占地面積小：固定型門座式起重機管柱的過度節(jié)直接坐落于混凝土地面上，沒有了門架、行走、軌道、附件設施等，原MQ600型軌道跨距就是7m，管柱坐落于門架上，現(xiàn)在明顯縮小。

（2）原起重機一些必要的性能沒有改變：原門座式起重機的性能表現(xiàn)，除吊裝高度外，基本在幅度和起重量上，現(xiàn)在通過負荷試驗及這幾個月的實際應用，我們已經(jīng)得知，它的能力沒有改變，這個通過負荷試驗記錄得以證明。

（3）經(jīng)濟實用：低架固定狀態(tài)的門座式起重機，沒有了門架、行走、軌道、附件設施等，安裝及運行費用大大降低。

（4）更適用固定場所使用：低架固定狀態(tài)的門座式起重機，沒有了門架、行走、軌道、附件設施等，不行走，自然適用于固定場所使用。

（5）安全可靠：固定狀態(tài)的門座式起重機，重心已經(jīng)下移，符合高架門座式起重機的穩(wěn)定性設計計算要求，而且安全系數(shù)更大；通過各種檢驗，已取得地方特種設備安全監(jiān)督管理部門頒發(fā)的使用許可證書。

（6）安裝過程使用的吊車噸位相對變小：原來需要使用50t汽車吊吊裝的，現(xiàn)在甚至用35t汽車吊就能完成。

（7）運轉(zhuǎn)速度提高：低架固定狀態(tài)的門座式起重機，沒有了門架、高度降低，運轉(zhuǎn)周期縮短，速度自然提高。

6 門座式起重機固定式應用中應注意解決的技術(shù)問題

而要保證原門座式起重機的必要性能和固定式門座式起重機的安全及作用，我們必須經(jīng)常注意或做好如下工作：

1.門座式起重機回轉(zhuǎn)支撐以上的金屬結(jié)構(gòu)、機構(gòu)和受力狀態(tài)基本沒有發(fā)生變化，其結(jié)構(gòu)設計和驗算可以沿用。

2.關(guān)鍵部位必須校驗

為保證混凝土對高強螺栓有足夠的握裹力和固定式門機承受荷載及校核計算其高強螺栓的單個長度。

所驗算的砼只是大體積砼的組成部分，圓柱體包裹于大體積砼之中,所以其穩(wěn)定性更好，運行更安全。因此，不論從經(jīng)濟的角度看還是從技術(shù)的角度、安全的角度分析，門座式起重機是可以進行固定式應用的，并且具有一定的優(yōu)越性。

7 門座式起重機固定式應用應注意解決的其它問題

1.桃源施工局在固定型門座式起重機的安裝過程中，為了保證起重機的穩(wěn)定性，在管柱的過度節(jié)上焊接了4根斜拉槽鋼，這種做法在力學的角度上講是有利于安全的，但對設備而言，是不允許的，設備是要不斷重復使用的，所以，在今后的實施中，我們既要保證設備的安全，又要保證設備的可再使用性。

2.上機梯子制作的不規(guī)范，既影響美觀，又不利于安全。

3.在安裝過程中，要注意認真執(zhí)行國家的法律、法規(guī)及規(guī)范的要求，認真進行安裝過程的質(zhì)量檢測工作。陜西水利