嘉陵江草街航電樞紐船閘工程反弧門安裝

楊光，于凌波，李國棟

（1.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001；2.中交一航局安裝工程有限公司，天津 300457）

1 概述

嘉陵江草街航電樞紐船閘工程位于重慶市合川區(qū)草街鎮(zhèn)的嘉陵江干流河段上，其工作閥門采用反向全包弧形閥門的結(jié)構(gòu)形式（以下簡稱反弧門），安裝位置在閥門井處輸水廊道內(nèi)，上、下閘首各2套。

反弧門頂、側(cè)止水采用橡皮止水，底止水采用剛性止水，門體整體供貨，單個門體重為44.25 t。閥門井口尺寸為5.2 m×5.6 m，孔口尺寸寬×高為3.6 m×3.6 m，最大外形尺寸高×寬×面板弧面半徑為3.6m×3.58m×5.2m[1]。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，反弧門門體必須經(jīng)由閥門井方可安裝。閥門井為一5.2m×5.6m矩形截面的豎井結(jié)構(gòu)，上閘首閥門井深達57.6 m，下閘首閥門井深達41.1m，閥門井井壁到底部時，與輸水廊道交接處存在變徑，寬度由5.2 m變成局部3.6m，與門寬相吻合。這使得井下施工作業(yè)空間狹小，對埋件和門體的施工就位造成了極大困難。門體外形尺寸如圖1所示。

圖1 門體外形尺寸（單位：mm）Fig.1 The gate boundary dim ension

2 施工特點

根據(jù)施工現(xiàn)場門體只能經(jīng)由較深的閥門井進行吊裝的實際情況，結(jié)合反弧門的自身結(jié)構(gòu)，其安裝具有以下特點：

1）門體整體供貨，結(jié)構(gòu)重量大，單個門體重達44.25 t。

2）井內(nèi)吊裝過程中視線不好，起重指揮只能靠對講機，對指揮人員和吊機駕駛員的操作經(jīng)驗和水平要求較高。

3）吊裝就位受閥門井內(nèi)空間限制，被吊門體下落過程中無法用拖拉繩控制平穩(wěn)，吊裝變形和吊裝精度控制困難。

4）由于閥門井底部結(jié)構(gòu)原因，門體在吊裝過程中需要對其角度進行調(diào)整。

5）反弧門的頂側(cè)止水為橡皮止水，底止水為剛性止水。剛性止水要求門體止水板工作面的直線度誤差≤0.1mm，成為安裝施工中關(guān)鍵點。

以上施工特點也是難點所在，故在反弧門施工前，進行了多次討論，并通過典型施工，總結(jié)出一套行之有效的施工工藝。

3 主要施工工藝

3.1 建立空間測量監(jiān)控體系

為了保證門體的安裝精度，在閥門井范圍內(nèi)建立空間的測量監(jiān)控體系。由于反弧門安裝位置位于閥門井內(nèi)，故而需要將閘室內(nèi)控制點通過全站儀轉(zhuǎn)入廊道內(nèi)，并在門體上下游兩側(cè)均施放控制點。通過廊道內(nèi)合格的測量控制點，進行各反弧門安裝基準點的測量放線，通過每個反弧門安裝基準點測設(shè)廊道中心線、支鉸中心線、支鉸軸中心高程，并作為各自獨立安裝基準點。所有反弧門構(gòu)件的安裝控制線，如底側(cè)止水板止水中心線、承架中心線、底止水板工作面標高等均以各自獨立的基準點進行測放。放線完成，在混凝土面上做明顯標記，如圖2所示，同時在閥門井口處施放廊道中心線、支鉸中心線，并懸掛鋼絲線，用以指導、校驗安裝。

3.2 控制預(yù)埋件安裝精度

反弧門的埋件主要包括支鉸座承架埋件、門楣及止水埋件等。為克服由于安裝位置在閥門井內(nèi)起重機械無法到達的困難，保證埋件的安裝精度，采取以下措施。

3.2.1 安裝前精度分析

反弧門埋件的安裝精度要求較高，安裝前必須考慮到各種不利因素，如門體的制作偏差、埋件的制作偏差、門體及埋件在運輸、存放過程中的變形等，因此不能只局限于規(guī)范，應(yīng)根據(jù)門體的制造精度等綜合因素，對埋件的安裝偏差進行分析，最終確定埋件的實際安裝精度要求。

圖2 反弧門測量控制網(wǎng)Fig.2 The surveying controlnetwork of reverse arc gate

3.2.2 采取花蘭螺栓進行預(yù)埋件精確定位

由于機械設(shè)備無法到達安裝工作面，故在施工過程中主要采用手拉葫蘆、花蘭螺栓、鋼絲線等工具結(jié)合構(gòu)件自帶調(diào)節(jié)螺栓進行埋件的定位和微調(diào)。如在支鉸座承架埋件安裝過程中，采用手拉葫蘆吊裝就位，葫蘆錨定點利用井壁埋件固定。就位后加設(shè)臨時支撐、花蘭螺栓及承架自有調(diào)節(jié)螺栓配合進行調(diào)節(jié)，使支鉸座承架的中心線、底座底面與安裝測放的控制線重合。采用兩側(cè)拉鋼絲線的方法，控制兩端支鉸座承架的整體相對精度，直到兩側(cè)支鉸座承架保持一致，加固牢靠，達到安裝要求，如圖3所示。

圖3 支鉸座埋件加固圖Fig.3 Embedded parts reinforcementof hinge pedestal

3.2.3 制定合理的施工工藝

1）二期混凝土工藝

為了保證埋件的施工精度要求，在埋件位置設(shè)置二期混凝土結(jié)構(gòu)，并在一、二期混凝土接觸面處設(shè)置了垂直于交面的插筋，以確保一、二期混凝土結(jié)構(gòu)有效結(jié)合以及埋件的有效加固。

2）采用“逆序法”施工

按照正常施工順序，應(yīng)先進行埋件施工，之后進行門體安裝，考慮到實際情況，若先進行側(cè)止水埋件施工，將會使安裝作業(yè)空間更加狹小，對門體吊裝增加更大難度。同時由于門體及埋件存在一定的制作偏差，這樣也無法保證門體是否能夠順利入槽，或在入槽過程中側(cè)止水橡皮是否會被損壞，影響止水效果。對綜合因素進行充分考慮后，決定此處采取“逆序法”施工工藝，即側(cè)止水板只作為提前吊裝就位，防止門體就位后無法吊裝側(cè)止水板埋件，并將兩埋件之間距離放到最大，用搭接鋼筋與一期插筋臨時加固，為門體吊裝提供孔口最大尺寸。

門體吊裝就位并支鉸座安裝完成后，測放出反弧門側(cè)止水板埋件的止水中心線，作為側(cè)止水的安裝控制線。根據(jù)門體閉合的實際位置，采用花蘭螺栓進行精調(diào)側(cè)止水板埋件，使其與門體止水板接觸緊密，達到橡皮壓縮量的設(shè)計要求，并用φ20鋼筋加固，驗收合格后澆筑二期混凝土。經(jīng)過典型施工，反弧門的止水效果良好[2]。

3.3 門體吊裝

3.3.1 吊點設(shè)置

由于門體面板上不允許焊接吊點，且在門體兩側(cè)設(shè)置吊點不利于井內(nèi)操作，綜合考慮后，吊點設(shè)置如下：利用門體上既有吊耳作為1個吊點，另外利用鋼絲繩纏繞鉸軸分別制作2個吊點，鋼絲繩經(jīng)由采取保護墊塊的底止水板繞至面板側(cè)，起到下兜門體的效果，保證門體的穩(wěn)定吊裝。

3.3.2 吊裝方法及控制

反弧門單個門體重達44.25 t，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，門體須經(jīng)由閥門井進行吊裝，在吊裝入位前，井內(nèi)需要對門體進行角度調(diào)整?，F(xiàn)場采用260 t履帶吊車作為起重設(shè)備，采用鋼絲繩與手拉葫蘆相結(jié)合的吊索具進行吊裝施工，吊車駐位于閘室底板上。具體的吊裝及索具布置如圖4所示。

1）吊裝前準備工作

①門體吊裝前進行支軸套與支鉸軸、支鉸軸與軸瓦的裝配。

圖4 反弧門門體吊裝示意圖Fig.4 Hoisting schematic draw ing of reverse arc gate

②拆除門體支臂封板、橫梁封板、止水壓板等螺栓連接件，減輕門體重量。

③支鉸座頂蓋、門楣及側(cè)止水板等已吊至閥門井底，安裝前準備工作完成。

④檢查無問題，各操作人員均已就位，且已熟悉安裝流程和安全注意事項。

⑤廊道內(nèi)照明已檢查無問題。

⑥支鉸座承架和底止水板二期混凝土已滿足門體安裝強度。

⑦門體上的吊索具布置完畢，對門體進行試吊，通過調(diào)整手拉葫蘆，調(diào)整門體傾斜度，拖拉繩就位。

⑧反弧門在吊裝下落過程中，為防止門體整體旋轉(zhuǎn)和搖晃，造成與井壁碰撞，面板底止水側(cè)和支鉸軸用干凈棉布和橡皮包扎，保證底止水和支鉸軸的自身精度，并防止支鉸軸及軸瓦污染。

2）起吊入井及井內(nèi)吊裝

門體入井前利用手拉葫蘆調(diào)整門體傾斜度，使其滿足既能進入井口，又能避開閥門井底部的一期混凝土墩。挑選具有較高水平的吊機操作員和起重指揮，吊裝過程緩慢、勻速、平穩(wěn)下落。起重指揮設(shè)2人，分別在閥門井井口和井底，監(jiān)視門體下落情況并與駕駛員保持通訊，見圖5。

3）門體支鉸軸入位

門體吊裝至接近閥門井底部時，在距離廊道底面約10m位置，門體的傾斜度完全可以躲開一期混凝土墩。下落過程中，井底3~4人利用拖拉繩，將支鉸軸一端向安裝方向拖拽，同時門體緩慢下落，使支鉸軸落于支鉸座底座的半圓軸孔內(nèi)，如圖6。支鉸軸進入半圓軸前，應(yīng)暫停吊裝，拆除底止水側(cè)和支鉸軸的包扎防護，并對支鉸軸及軸座工作面進行清理。

圖5 門體井內(nèi)吊裝示意Fig.5 Hoisting schematic draw ing in valve chamber ofgate body

圖6 門體支鉸軸入位Fig.6 Seated hinged shaftof gatebody

4）門體角度調(diào)整，安裝就位

支鉸軸入位后，井底操作人員同時操作吊裝門體的手拉葫蘆，進行門體角度的調(diào)整，使支鉸座受力，直到門體吊耳上的鋼絲繩繃緊，完成門體重量由吊耳處鋼絲繩單獨承擔的索具系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，此時可卸去手拉葫蘆。之后面板側(cè)仍然由吊機緩慢下落，直至門體面板上的底止水落至底坎止水埋件上，門體吊裝結(jié)束。

5） 其他構(gòu)件安裝

門體放穩(wěn)后，摘鉤，之后進行如下工作：切掉面板上的吊耳并打磨平整，按設(shè)計要求進行除銹、補漆；安裝支鉸座頂蓋；吊裝門楣并初調(diào)臨時加固；調(diào)整側(cè)止水埋件定位，并臨時加固；安裝頂側(cè)橡皮水封；根據(jù)門體和止水橡皮實際安裝位置，精調(diào)頂側(cè)止水板埋件并加固。

6） 臨時啟閉調(diào)試

利用門體支臂上的吊耳，臨時啟閉反弧門，如圖7，檢查測量頂側(cè)止水板及止水橡皮、支鉸軸等安裝是否滿足設(shè)計及規(guī)范要求，存在問題及時處理。待驗收合格后，澆筑門楣和側(cè)止水板埋件的二期混凝土。

圖7 臨時啟閉調(diào)試Fig.7 Tem porary startand stop debugging

4 結(jié)語

重慶嘉陵江草街船閘反弧門已投入使用近4年，止水效果良好，保證了施工質(zhì)量[3]和工期要求。施工工藝的合理性得到了充分證明，同時也為類似項目積累了寶貴經(jīng)驗。

[1]四川省交通運輸廳交通勘察設(shè)計研究院.重慶市嘉陵江航運開發(fā)草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結(jié)構(gòu)安裝標段施工圖設(shè)計[R].2005.Sichuan Communication Surveying&Design Institute.Construction drawing design for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping developmentCaojienavigation-power junction lock project[R].2005.

[2]中交一航局第三工程有限公司，中交第一航務(wù)工程局有限公司.一種船閘反向弧門安裝方法：中國，201310046689[P].2013-05-15.No.3 Eng.Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Installation method of lock reverse arc gate:Chinese patent,201310046689[P].2013-05-15.

[3]DL/T 5018—94，水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規(guī)范[S].DL/T 5018—94,Specification formanufactureerection and acceptanceofsteelgates in hydraulic and hydroelectric engineering[S].