淺談亭子口水利樞紐上游導(dǎo)航浮箱安裝方案

(嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 概況

亭子口水利樞紐上游導(dǎo)航浮箱安裝設(shè)備包括2節(jié)鋼結(jié)構(gòu)浮箱(包括欄桿、護(hù)舷、人孔蓋等附屬結(jié)構(gòu))、導(dǎo)向裝置、箱內(nèi)壓載，以及照明等電氣設(shè)備。

根據(jù)主體工程控制性日程，在2016年7月30日前，完成浮箱結(jié)構(gòu)制作及其舾裝件和設(shè)備安裝驗(yàn)收完畢，防腐驗(yàn)收完畢，當(dāng)大壩上游蓄水水位達(dá)到453.60±0.1m時(shí)，浮箱由浮力升起，脫離總拼平臺(tái)，自由漂墩，漂墩后在壩區(qū)永久系船柱上臨時(shí)系固，待天氣氣象較穩(wěn)定時(shí)，浮箱由駁船拖運(yùn)至安裝位置入槽安裝。

2 導(dǎo)向裝置預(yù)置

每節(jié)浮箱兩端的導(dǎo)向裝置通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)基座與甲板連接，導(dǎo)向裝置的輪子總成伸出浮箱體外1650mm，伸出部分布置在導(dǎo)承槽內(nèi)，用于浮箱隨上游水位升降時(shí)的導(dǎo)向以及通過(guò)軌道向土建結(jié)構(gòu)傳遞水平載荷。為此，導(dǎo)向裝置安裝過(guò)程為，在浮箱下水前安裝達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證安裝精度；驗(yàn)收完成后，將導(dǎo)向裝置總成向浮箱中部后移，輪子最外端不得超出浮箱邊緣，以保證浮箱就位；浮箱在閘首前沿與支墩間(或支墩間)就位后，再將導(dǎo)向裝置總成整體推出完成二次安裝。

2.1 安裝工藝流程

2.1.1 下水前安裝

各基座制作→基座在浮箱上定位焊接→各基座安裝精度復(fù)驗(yàn)→導(dǎo)向裝置各支座在基座上定位、配鉆孔、臨時(shí)連接螺栓安裝→梁及輪子總成安裝。

2.1.2 浮箱就位前拆卸

緩梁及輪子總成拆卸→移位、在浮箱上臨時(shí)固定。

2.1.3 浮箱就位后安裝

梁及輪子總成安裝→檢驗(yàn)→連接螺栓安裝、緊固→檢驗(yàn)。

2.2 基座在浮箱上定位焊接

用激光經(jīng)緯儀在浮箱甲板上做出浮箱中心線和導(dǎo)向裝置各基座安裝角尺線、中心線，緩沖限位架的中心距浮箱中部21.7m±1.0mm，前支座的中心距浮箱中部24.5m±1.0mm，在甲板劃出基座腹板安裝基準(zhǔn)線，用水平尺、水平儀、線垂、直尺等工具逐一測(cè)量定位腹板及基座，保證各個(gè)基座的定位尺寸、高度尺寸正確和水平度，劃線修割基座腹板及肋板的下口，然后進(jìn)行二次測(cè)量定位點(diǎn)焊，復(fù)驗(yàn)后進(jìn)行焊接(注意：測(cè)量定位時(shí)，盡量選擇在陰天或早晚進(jìn)行)。焊接時(shí)，采取對(duì)稱(chēng)焊接，減少能量等措施，嚴(yán)格控制機(jī)座面板的變形，保證精度在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

2.3 基座安裝精度復(fù)驗(yàn)

導(dǎo)向裝置各基座在浮箱定位焊接完成后，檢驗(yàn)各基座上面板的高度尺寸、形位精度是否符合要求，若符合要求，則可除銹涂刷富鋅底漆。若不符合要求，則根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，采用銑削設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各基座面板分別加工一道，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2.4 導(dǎo)向裝置各支座在基座上定位、配鉆螺栓孔、安裝臨時(shí)螺栓

導(dǎo)向裝置各基座安裝檢驗(yàn)合格后，將導(dǎo)向裝置的前支座、緩沖限位架吊在各自的基座上測(cè)量、定位、固定，復(fù)驗(yàn)符合要求后配鉆螺栓孔，安裝臨時(shí)螺栓進(jìn)行固定。

2.5 梁及輪子總成安裝

軸承、上滑塊、軸預(yù)先安裝在梁中，小輪總成安裝在梁上。然后安裝下滑塊，吊裝梁及輪子總成，安裝頂蓋，最后固定頂蓋。安裝定位時(shí)，控制導(dǎo)向裝置的撞頭端部距浮箱中心線距離26.685m±2.0mm。經(jīng)驗(yàn)收，在導(dǎo)向裝置支座上焊定位塊和標(biāo)記，用于二次安裝定位。

2.6 梁及輪子總成拆卸

在浮箱傾斜試驗(yàn)完成后，為了便于浮箱就位安裝，導(dǎo)向裝置的梁及輪子總成必須整體拆卸后全部放置在甲板上固定(整體后移，不允許外伸出甲板)。

2.7 梁及輪子總成二次安裝

二次安裝工作在浮箱中心與滑槽對(duì)正后進(jìn)行，用千斤頂將導(dǎo)向裝置梁及輪子總成推出到位，然后，拆除工裝，搬離浮箱。

2.8 連接螺栓安裝、緊固

拆換臨時(shí)螺栓為工作螺栓，按設(shè)計(jì)要求擰緊固定。

3 浮箱水上拖運(yùn)方案

本拖運(yùn)是指浮箱下水后在水面上從臨時(shí)系固地點(diǎn)浮運(yùn)至升船機(jī)安裝地點(diǎn)的過(guò)程，完成穩(wěn)定性校核符合要求后進(jìn)行。運(yùn)輸前，將導(dǎo)向裝置的梁及輪子總成移位放置到浮箱甲板上固定，以滿(mǎn)足浮箱就位要求。

在浮箱上安裝臨時(shí)駁船，由駁船拖帶浮箱運(yùn)輸就位。具體方法是：在浮箱FR41-FR43左右兩舷制作安裝2000×2000鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)，平臺(tái)結(jié)構(gòu)與箱體可靠連接，承受運(yùn)輸推力，并在平臺(tái)結(jié)構(gòu)上安裝駁船。運(yùn)輸前，進(jìn)行操縱試驗(yàn)，確定運(yùn)行可靠。

3.1 浮箱阻力計(jì)算

根據(jù)船舶阻力近似估算方法(Ayre法)：

阻力Pe=0.735×W0.64V3/Co

已知條件：浮箱長(zhǎng)L=50m，寬B=9m，吃水T=3m，B/T=3，取計(jì)算航速V=4kn，方形系數(shù)Cb=0.99。

根據(jù)圖譜查得Co=435，標(biāo)準(zhǔn)Cbe=0.78，標(biāo)準(zhǔn)Xc=1.80%L船中前。

(1)修正Cb

F1=-3×Cb(Cb-Cbe)Co/Cbe=-347.833

C1=Co+F1=87.167

(2)修正B/T

F2=-10Cb(B/T-2)%×C1=-8.63

C2=C1+F2=78.53

(3)修正Xc

F3=C2×KXc%=-5.97

查表得KXc=-7.6%。

由于F1<0，且|F3|<|F1|，則F3=0，C3=C2=78.53。

(4)修正水線長(zhǎng)度L

F4=(L-1.025L)×C3/1.025L=-1.92

C4=C3+F4=76.622

計(jì)算結(jié)果得：實(shí)際有效功率Pe=0.735×W0.64V3/C4=74.98kW

折合馬力Pe=74.98kW×1.36=101.97hp

3.2 船用掛槳機(jī)選用

根據(jù)阻力計(jì)算結(jié)果、駁船用柴油機(jī)馬力為140hp>101.97hp，機(jī)組型號(hào)：順發(fā)GJ70，航速大約3kn～4kn。

4 浮箱就位準(zhǔn)備工作

(1)設(shè)計(jì)制作固定于支墩外圍的框架(20號(hào)槽鋼，可拆卸式，與支墩接觸部位墊橡皮保護(hù))，在支墩上安裝時(shí)，用二根φ20鋼絲繩繞過(guò)支墩頂部將框架掛住，保持框架在浮箱兩端的支墩上距水面高度2m左右，作為浮箱縱向定位牽引繩的固定架和橫向移動(dòng)牽引繩的固定架，同時(shí)也是橫向移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向架。

(2)在浮箱右舷中部系纜樁上對(duì)稱(chēng)布置2個(gè)轉(zhuǎn)向滑輪、2只手拉葫蘆和工藝眼板，在浮箱左右舷FR5和FR45肋位系纜樁上對(duì)稱(chēng)布置4個(gè)轉(zhuǎn)向滑輪、2只手拉葫蘆和工藝眼板，浮箱兩端分別預(yù)裝縱向定位用工藝耳板4個(gè)。

(3)為了避免浮箱在施工過(guò)程與支墩產(chǎn)生硬性接觸，就位前在浮箱兩端系掛輪胎靠把6個(gè)，備棕靠球2個(gè)、劃子一艘。

(4)指揮、施工人員到位，所有眼板預(yù)裝完成，材料、設(shè)備、工具、備件就位待用。

5 浮箱就位過(guò)程

(1)浮箱拖運(yùn)至安裝水面后，在駁船的操縱下，使浮箱與兩支墩平行，側(cè)面距支墩1m～2m時(shí)，通過(guò)劃子將各牽引鋼絲繩與支墩上的固定架固定連接，每根鋼絲繩一端固定于混凝土支墩上，另一端通過(guò)滑輪與葫蘆相連收緊，在拖輪的協(xié)助下操作葫蘆使浮箱兩端距支墩距離相等，保持穩(wěn)定。

(2)調(diào)整浮箱縱向移動(dòng)對(duì)位。拖輪停車(chē)，在統(tǒng)一指揮下，同時(shí)操作4只手拉葫蘆，使浮箱縱橫向移動(dòng)，當(dāng)浮箱接近支墩后，停止操作橫向移動(dòng)葫蘆，繼續(xù)操縱縱向移動(dòng)葫蘆，使其縱向相對(duì)定位并系緊牽引繩，用卸扣、花蘭螺絲將兩端的第一個(gè)耳板與導(dǎo)向架連接，調(diào)整花蘭螺絲使之受力且能在導(dǎo)向架上滑動(dòng)。同時(shí)，測(cè)量控制浮箱兩端距支墩的距離為500mm。

(3)調(diào)整浮箱橫向移動(dòng)對(duì)位。在統(tǒng)一指揮下，同時(shí)操作2只橫向移動(dòng)用葫蘆，使浮箱橫向移動(dòng)，當(dāng)葫蘆行程不夠時(shí)，按工藝布置的耳板調(diào)整葫蘆受力位置，直至浮箱正確對(duì)位為止。在此過(guò)程中，逐一將其余6個(gè)索具螺旋扣與耳板連接。

(4)測(cè)量和臨時(shí)固定。浮箱初步對(duì)中后，用經(jīng)緯儀以浮箱中心線為基準(zhǔn)測(cè)量，調(diào)整4只手拉葫蘆和8個(gè)索具螺旋扣受力，使浮箱進(jìn)一步精確對(duì)中，同時(shí)在浮箱左舷兩端將鋼絲繩與系纜樁系固，以滿(mǎn)足下一步導(dǎo)向裝置安裝的要求。

6 導(dǎo)向裝置安裝

浮箱在水上對(duì)位和系固符合要求后，導(dǎo)向裝置進(jìn)行二次安裝，操作過(guò)程中，專(zhuān)人測(cè)量對(duì)位情況，確保安裝質(zhì)量。具體工藝同“導(dǎo)向裝置預(yù)置”中的相應(yīng)內(nèi)容。最后拆除臨時(shí)系固和安裝設(shè)施，檢驗(yàn)，試驗(yàn)和交驗(yàn)。施工過(guò)程中專(zhuān)人負(fù)責(zé)瞭望和操作避碰。

7 結(jié)語(yǔ)

浮箱導(dǎo)向裝置二次安裝完成后，浮箱已卡入導(dǎo)槽中，檢查浮箱導(dǎo)輪與導(dǎo)槽的間距，運(yùn)行無(wú)卡阻后，進(jìn)行浮箱壓載安裝和燈具、欄桿等附屬設(shè)備安裝。亭子口浮箱巧用水情，在2017年8月27日晚成功下水，并在2017年9月7日就順利完成了入槽安裝，為后續(xù)工程施工創(chuàng)造了條件。