特大型閘墩支撐鋼梁安裝工藝研究與實(shí)踐

吳三線

(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

1 工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峽出口弩灘上，是一座以防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水壓咸、灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程。樞紐自右向左依次為右岸擋水壩段、右岸廠房壩段、泄水閘壩段、左岸廠房壩段、船閘壩段等。

水庫(kù)正常蓄水位61.00m，總庫(kù)容34.79×108m3，防洪庫(kù)容15×108m3，電站總裝機(jī)容量1600MW，多年平均發(fā)電量60.55億kW·h。工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大(1)型。

泄水閘低孔采用寬頂堰，堰頂高程22.00m，孔寬9m，孔高18m，低孔分縫采用兩孔一聯(lián)的墩中分縫型式，邊墩厚度4.0m，中墩厚度5.3m，閘墩長(zhǎng)67m，壩段長(zhǎng)31.3m。上游設(shè)雙胸墻，第一道胸墻厚3m，第二道胸墻厚5m，胸墻最低處底高程為40.00m。

2 鋼梁特性

大藤峽泄水閘低孔弧門(mén)尺寸較大，正常蓄水位時(shí)閘墩所承受的單臂弧門(mén)推力為34050kN，弧門(mén)總推力為68100kN，門(mén)軸推力目前國(guó)內(nèi)同行業(yè)最大。閘墩采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，錨索布置采用輻射式平行布置方式。主錨索在閘墩立面上呈輻射狀，共布設(shè)5層，平面上泄水閘中墩每層布置6束主錨索，共計(jì)30束，邊墩布置4排，共計(jì)20束。錨束兩端分別錨固于閘墩中預(yù)留平孔及鋼梁上。單根錨索永存噸位不小于4600kN，設(shè)計(jì)噸位為5600kN，超張拉噸位為6100kN。

支承鋼梁主體材料為Q345B，梁體為變截面箱型組合焊接梁。支承鋼梁采用一孔一聯(lián)的布置型式，梁端采用預(yù)應(yīng)力錨索與水工閘墻聯(lián)接，傳遞弧形閘門(mén)所受荷載。由于鋼梁承受的荷載較大，鋼梁制作尺寸大，外形尺寸15100mm(長(zhǎng))×4700mm(寬)×3860mm(高)，支承鋼梁共20套，單套重量230t，為目前國(guó)內(nèi)最大閘墩支撐鋼梁。

3 鋼梁安裝重點(diǎn)難點(diǎn)

泄水閘低孔預(yù)應(yīng)力閘墩支承鋼梁是非常重要的結(jié)構(gòu)，且施工工藝可借鑒的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)很少。為了使支承鋼梁的施工各項(xiàng)工序可控，選取合適參數(shù)和施工工藝，確保鋼梁安裝施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求是非常關(guān)鍵的。

對(duì)比國(guó)內(nèi)外類似工程，大藤峽水利樞紐泄水壩段弧門(mén)支撐鋼梁施工難點(diǎn)在于單件噸位大，鋼梁的吊裝、定位、調(diào)整是該項(xiàng)目施工的難點(diǎn)。

4 鋼梁安裝工藝研究

(1)鋼梁基礎(chǔ)定位工藝研究

通過(guò)調(diào)研及資料研究，大藤峽泄水低孔弧形工作門(mén)支承鋼梁的基礎(chǔ)定位，采用二期基礎(chǔ)預(yù)埋板輔以水平托架的方案，方案簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 鋼梁基礎(chǔ)板及托架設(shè)置簡(jiǎn)圖

在閘墩混凝土澆筑時(shí)間，首先進(jìn)行一期插筋件1及預(yù)留加固型鋼件4的安裝。待澆筑完畢后，進(jìn)行二期基礎(chǔ)預(yù)埋件件2的安裝，件2安裝調(diào)整完畢后，進(jìn)行件2二期混凝土澆筑施工。待件2二期混凝土施工完畢后，開(kāi)始鋼梁水平托架3的安裝。然后進(jìn)行鋼梁的吊裝。

該方案很好地解決了鋼梁重量重、尺寸大、空間角度要求精度高等帶來(lái)的調(diào)整難的問(wèn)題。將傳統(tǒng)方案中通過(guò)調(diào)整鋼梁支撐斜面來(lái)調(diào)整鋼梁空間傾斜度及位置尺寸的方式，轉(zhuǎn)化為通過(guò)調(diào)整托架水平的方式進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方便，檢查測(cè)量容易，同時(shí)便于應(yīng)力錨索鋼管的安裝。

(2)鋼梁吊裝工藝研究

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地狀況，采用750t履帶吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。待消力池底板澆筑到EL18.0高程后，通過(guò)回填石渣，來(lái)保護(hù)已澆筑的消力池混凝土及下游側(cè)門(mén)機(jī)軌道，并形成吊裝作業(yè)平臺(tái)?？紤]到支承鋼梁特性，吊裝時(shí)支承鋼梁的傾斜度和水平度控制難度大，在吊裝前制作一套與支承鋼梁角度相同的箱型工裝，工裝尺寸略小于水平托架的尺寸，以便吊裝后能取出來(lái)，重復(fù)利用。鋼梁就位前，先將鋼梁運(yùn)至泄水低孔下游側(cè)，利用750t履帶吊將鋼梁吊卸到與安裝位置角度相同的箱型工裝上，再根據(jù)工裝上的支承鋼梁傾斜度掛裝鋼絲繩、卸扣、滑輪組和手拉葫蘆，以確保吊裝的傾斜度和水平度，如圖2所示。然后用750t履帶吊將鋼梁吊至已經(jīng)調(diào)整好的水平托架上。再?gòu)?fù)測(cè)鋼梁尺寸，并通過(guò)托架進(jìn)行調(diào)整。

圖2 箱型工裝示意圖

為保證吊裝時(shí)間，鋼梁就位時(shí)，能盡可能較少調(diào)整，在基礎(chǔ)預(yù)埋板端頭，設(shè)置左右限位塊，盡量保證鋼梁左右就位精度。同時(shí)，設(shè)置滑輪組配合鏈條葫蘆以滿足鋼梁空間角度的微小調(diào)整需要。

5 鋼梁施工實(shí)踐

5.1 基礎(chǔ)預(yù)埋板施工

鋼梁基礎(chǔ)埋件包括一期插筋及支撐架底座、支撐架1、支撐架2等。其中，底座及支撐架結(jié)構(gòu)如圖3所示。單件支撐架底座重957.8kg，支撐架1單重6309.8kg，支撐架2單重5788.1kg。

圖3 支撐架底座及支撐架結(jié)構(gòu)圖

(1)首先進(jìn)行一期插筋預(yù)埋，在土建進(jìn)行泄水閘EL41～44高程備倉(cāng)時(shí)間，將一期插筋安裝完成。因EL44高程未布置面層鋼筋，插筋安裝采用樣架筋，或隨澆筑同步安裝均可，但需保證埋入深度及位置尺寸。

(2)在一期插筋安裝完畢后進(jìn)行支撐架底座的安裝，支撐架底座安裝采用下游MQ600門(mén)機(jī)進(jìn)行吊裝，調(diào)整支撐架底座水平及高程滿足圖紙要求。滿足要求后，將利用搭接筋將底座與一期插筋進(jìn)行焊接加固。完成后移交土建進(jìn)行二期混凝土澆筑。

(3)土建完成鋼梁底座二期混凝土澆筑，齡期滿足要求后，復(fù)測(cè)鋼梁底座的水平及高程，然后進(jìn)行支撐架1、支撐架2的安裝。復(fù)測(cè)工作面傾斜度，工作面傾斜度測(cè)量方法，按理論水平投影尺寸L的偏差值進(jìn)行控制，偏差值不應(yīng)大于L/1000。調(diào)整完畢后，將支撐架進(jìn)行斷續(xù)焊接(斷續(xù)焊接長(zhǎng)度不小于全長(zhǎng)的40%)。待鋼梁吊裝就位精調(diào)完畢后進(jìn)行滿焊。

5.2 鋼梁吊裝

根據(jù)鋼梁重量和吊車(chē)性能參數(shù)，擬采用LR1750-750t性能表履帶式起重機(jī)(利勃海爾750t履帶吊)作為主要吊裝設(shè)備，作業(yè)工況為SL工況，56m主臂，作業(yè)半徑14m，吊重258t。

750t履帶吊寬度為10800mm，長(zhǎng)度為11900mm。依據(jù)吊車(chē)特性曲線，吊車(chē)應(yīng)在14m作業(yè)半徑內(nèi)方能滿足吊裝要求。因鋼梁安裝軸線為0+35.75m，即吊車(chē)中線最遠(yuǎn)站車(chē)位置應(yīng)為軸0+49.75m。而閘墩下游側(cè)邊線為軸0+43m，由于吊車(chē)站位在兩個(gè)閘墩的中心線上，因此吊裝時(shí)，吊車(chē)端部距離閘墩尚有1.51m距離，不會(huì)撞到閘墩。為保證鋼梁與吊臂之間的安全距離大于1.2m，吊裝平臺(tái)的高程不宜低于EL20.5m。

待鋼梁就位后，進(jìn)入鋼梁調(diào)整工作。采用在底檻放置的孔中心線，利用經(jīng)緯儀檢查鋼梁出廠時(shí)間標(biāo)記的中心點(diǎn)。若不滿足鋼梁對(duì)孔中心的偏差，采用千斤頂頂起鋼梁，進(jìn)行調(diào)整。利用支鉸工作面的投影距離，校核鋼梁的空間夾角。若空間角度出現(xiàn)偏差，通過(guò)調(diào)整鋼梁支架的水平或者在鋼梁支架與鋼梁配合面增加墊片的方式進(jìn)行調(diào)整。鋼梁安裝調(diào)整完畢，驗(yàn)收完成后，將鋼梁支架與底座板按圖紙要求進(jìn)行焊接。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼梁基礎(chǔ)定位及吊裝的方案的分析研究，吸收借鑒國(guó)內(nèi)外類似工程的優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)優(yōu)化出采用二期預(yù)埋板，輔以水平托架的基礎(chǔ)預(yù)埋板施工方法和采用750t履帶吊，配合箱型工裝的吊裝方法，是滿足鋼梁安裝精度要求的，同時(shí)縮短了現(xiàn)場(chǎng)鋼梁的調(diào)整時(shí)間，減少了多次翻身吊裝對(duì)鋼梁變形的影響。這些安裝工藝在施工過(guò)程中得以實(shí)踐，成功地解決了200t級(jí)閘墩支撐鋼梁安裝的技術(shù)難題，確保了工程的順利實(shí)施。同時(shí)為后續(xù)類似工程提供了寶貴的借鑒。該工程采用的750t履帶吊拆裝較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)起重設(shè)備發(fā)展較快，是否有更適合鋼梁吊裝的設(shè)備需要做進(jìn)一步研究。