航電樞紐弧形門安裝技術(shù)研究

黃濤，金紅寧，譚浩，周閩

（中建五局土木工程有限公司，長(zhǎng)沙410004）

1 引言

井岡山航電樞紐泄水閘門單孔閘門體積大、質(zhì)量重，閘門孔較多，施工條件復(fù)雜，安裝精度要求高，施工難度較大。根據(jù)該閘門特點(diǎn)，考慮閘門具體設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件、安裝精度控制等方面要求，對(duì)該泄水閘安裝技術(shù)進(jìn)行研究，細(xì)化施工組織流程，制定了切實(shí)可行的閘門安裝施工方案。

2 工程概況

井岡山航電樞紐工程是一座以航運(yùn)為主，兼顧發(fā)電等水資源綜合利用的大型航電樞紐工程。泄水閘工作閘門為設(shè)23孔露頂式斜支臂圓柱鉸弧形閘門，其中，左區(qū)泄水閘段8孔，右區(qū)泄水閘段15孔，孔口寬20m，高11.5m，單孔閘門總重約2 297kN（229.7t）。

門葉分五節(jié)制作，最大尺寸為：2 100mm×3 100mm×19 960mm，最大重約322.6kN（32.26t）。泄水閘工作閘門門體在主體混凝土結(jié)構(gòu)施工完成后進(jìn)行。弧形門門葉和支臂、支鉸等構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)以200t汽車吊為主要安裝手段、門槽閘墩頂部布置帶有卷揚(yáng)機(jī)的鋼箱梁配合進(jìn)行吊裝，在閘孔內(nèi)拼裝焊接成整體。工作閘門按照支鉸→支臂（左、右）→門葉的安裝順序，門葉按從下至上的順序進(jìn)行組裝，整體驗(yàn)收后進(jìn)行焊縫焊接。閘門的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 弧形閘門安裝方法

3.1 埋件安裝

支鉸座下埋件的安裝精度是決定閘門能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素【1】。采通過調(diào)整螺栓并通過X-Y坐標(biāo)計(jì)算法對(duì)埋件進(jìn)行安裝調(diào)整，最后對(duì)埋件的安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核，進(jìn)一步確保埋件的安裝質(zhì)量。

3.1.1 底檻安裝

底檻安裝前先焊接支承托架，再將底檻吊入，粗調(diào)底檻的中心和里程。然后裝焊調(diào)整螺栓，通過調(diào)整螺栓精調(diào)底檻的高程、中心、里程及工作表面平面度，并校核止水座板中心至鉸座中心距。待上述參數(shù)符合設(shè)計(jì)圖樣及NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定后再加固焊接，驗(yàn)收合格后交付二期混凝土回填。

圖1弧形閘門施工平面布置圖

3.1.2 側(cè)軌安裝

側(cè)軌位于每孔閘室邊墻的工作門槽中，為閘門的主要止水構(gòu)件，通過使閘門墻面和側(cè)水封緊密接觸來實(shí)現(xiàn)止水作用【2】。為了保證側(cè)軌表面與孔口中心線相互平行，測(cè)量放點(diǎn)時(shí)建立多個(gè)控制點(diǎn)，通過這些控制點(diǎn)裝焊鋼結(jié)構(gòu)線架，可在側(cè)軌曲率半徑范圍內(nèi)控制側(cè)軌面的位置偏差。通常采用X（里程）-Y（高程）計(jì)算方法在閘墻上預(yù)先放出測(cè)量控制點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)調(diào)整側(cè)軌的曲率半徑。最后用15kg彈簧秤與盤尺通過支鉸中心檢查曲率半徑的方法進(jìn)行復(fù)核。由于弧門半徑R≈17m，拉緊盤尺時(shí)受到盤尺自重引起的撓度及風(fēng)載荷的影響，讀數(shù)偏差較大，可通過X-Y坐標(biāo)計(jì)算法來控制測(cè)量點(diǎn)精確度。

由于工期緊張，對(duì)側(cè)軌進(jìn)行逐節(jié)安裝。待一期混凝土澆筑后滿足側(cè)軌安裝調(diào)整，先安裝底節(jié)側(cè)軌，依次逐節(jié)進(jìn)行安裝，與底檻一樣使用調(diào)節(jié)螺栓精調(diào)后加固。全部側(cè)軌安裝好后，將軌側(cè)分段接頭及水封座板接頭用與母材相應(yīng)的焊接材料焊好，涂裝埋件外露表面并交付二期混凝土澆筑。

3.1.3 復(fù)測(cè)、驗(yàn)收

在二期混凝土拆模后，進(jìn)行復(fù)測(cè)和驗(yàn)收。復(fù)測(cè)對(duì)象包括對(duì)底檻、支鉸座、側(cè)坎埋件等，做好復(fù)測(cè)記錄，側(cè)軌的接頭磨平拋光。依上述步驟進(jìn)行施工操作，可保證埋件不會(huì)出現(xiàn)變形、位移等問題，提高埋件的質(zhì)量【3】。

3.2 門體安裝

露頂式弧形閘門的門體主要包括支臂、支鉸、門葉等部件。待閘門埋件安裝工作全部完成后將閘門門槽內(nèi)清理干凈，以保證閘門順利進(jìn)入門槽，完成閘門門體安裝。第二步是在閘門啟閉設(shè)備，安裝完成后進(jìn)行水封橡皮的安裝，閘門門體這時(shí)安裝完畢【4】。

工作閘門的門葉采用2主橫梁型式結(jié)構(gòu)，支臂為斜支臂結(jié)構(gòu)，弧門支鉸支承在孔口左、右閘墩側(cè)墻懸出的混凝土牛腿上，使用自潤滑球面滑動(dòng)支鉸軸承。

3.2.1 支鉸安裝

首先利用135t履帶吊將鉸鏈及鉸座卸放在閘室安裝位置附近，配合土建施工布置的高架門吊，使用臨時(shí)鋼梁的卷揚(yáng)起吊設(shè)備和手動(dòng)葫蘆進(jìn)行吊裝。

二期基礎(chǔ)墊板混凝土澆筑施工中，基礎(chǔ)螺栓、鉸座基礎(chǔ)墊板的位置、傾角和高程等參數(shù)要求與圖紙一致。且鉸座基礎(chǔ)墊板靠孔中一側(cè)和下部應(yīng)留有一定尺寸，便于裝焊擋板進(jìn)行支鉸座軸孔中心位置調(diào)整。

首先，標(biāo)識(shí)鉸鏈側(cè)面的中心線，并用鋼筋焊住鉸鏈和鉸座，其次，用吊車把支鉸平放，穿鋼絲繩和手動(dòng)葫蘆；然后，將支鉸座吊至支撐牛腿并調(diào)整左右、上下位置和傾斜度，穿入地腳螺絲臨時(shí)固定住鉸座；最后，利用水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)支鉸軸里外高程誤差，調(diào)試至高程、同軸度達(dá)標(biāo)后，擰緊螺帽并把鉸座和墊片焊牢。安裝另外一側(cè)的支鉸時(shí)，調(diào)整2個(gè)鉸座的同心度和傾斜度（見圖2），使其滿足設(shè)計(jì)圖紙的誤差要求。

圖2支鉸吊裝示意圖

3.2.2 支臂組裝及安裝

支臂作為維護(hù)閘門安全最重要的部件之一，是閘門傳力的唯一體系【5】。為了方便進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝，支臂分成上、下節(jié)，中間連接處構(gòu)件暫不組裝。用汽車將支臂及連接件運(yùn)輸至閘室內(nèi)，然后利用履帶吊將支臂在閘室內(nèi)進(jìn)行臥拼組裝。組裝完成后，利用履帶吊將支臂整體進(jìn)行吊裝（見圖3），并通過手拉葫蘆調(diào)整支臂角度使之與支鉸相連，用螺栓緊固。支臂固定后，用型鋼支撐支臂下端，使之保持在門葉下主梁高度，便于后期與門葉組裝。

圖3支臂吊裝示意圖

將支臂分節(jié)運(yùn)輸并在閘室內(nèi)組裝后整體吊裝，較大程度地減少了高空作業(yè)量，在節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也提高了安裝過程的安全性。

3.2.3 門葉安裝

先用135t履帶吊將5節(jié)門葉卸車并在閘室及附近進(jìn)行存放，底部墊枕木，防止門葉變形?；￠T底節(jié)安裝前，先將液壓?jiǎn)㈤]機(jī)連接軸先穿入吊耳，底坎上墊枕木或型鋼。在門槽二期回填前，根據(jù)門葉的分節(jié)位置在每節(jié)門葉的面板側(cè)上、中、下3個(gè)位置埋設(shè)基礎(chǔ)板，以便將來焊接擋板固定門葉。

首先，吊裝底節(jié)門葉（見圖4），將其通過履帶吊吊至孔頂后通過纜風(fēng)繩進(jìn)行變向，與門槽對(duì)齊后緩慢下落，吊裝到安裝位置后，利用楔子板或千斤頂?shù)日{(diào)整門葉曲率半徑和門體中心對(duì)孔口中的偏差，同時(shí)要注意，門葉兩側(cè)止水座板與側(cè)軌止水座板的間距要一致。

底節(jié)門葉與下支臂連接后，將門葉下端用型鋼支撐牢固。然后依次吊裝二、三、四、五節(jié)門葉進(jìn)行就位，并調(diào)整門葉對(duì)孔口中心的偏差、曲率半徑和面板的弧度。

圖4底節(jié)門葉吊裝圖

每節(jié)門葉調(diào)整完成后采取2項(xiàng)措施固定：在面板側(cè)預(yù)埋的基礎(chǔ)板上焊接擋板，并在門葉背面2節(jié)門葉主梁后翼緣板的連接處焊接拉板。對(duì)于門葉面板間、隔板等部拉的錯(cuò)位，采用自制壓碼和楔塊進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整合格后便焊接拉板將其固定，然后割除壓碼，拉板在組合縫焊接過程中割除。在割除過程中，為不損傷門葉，壓碼和拉板不得使用大錘打掉，用割炬切割時(shí)也應(yīng)注意保護(hù)母材，最后使用磨光機(jī)打磨平整。

3.2.4 弧門焊接

在弧形閘門安裝質(zhì)量控制中，焊接質(zhì)量是控制重點(diǎn)之一。在焊接前需要對(duì)焊工操作證、焊材種類及質(zhì)量、焊接方法和位置等進(jìn)行嚴(yán)格檢查【6】。

1）焊前的清理及防護(hù)

焊前對(duì)焊縫坡口及兩側(cè)各10～20mm范圍進(jìn)行清理，并設(shè)置防風(fēng)、防雨棚及加熱設(shè)施，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

2）焊接工藝

定位焊的起始位置應(yīng)該距離焊縫端部30mm以上，焊段長(zhǎng)度為50mm以上，間距一般為100～400mm。定位點(diǎn)焊后，對(duì)焊渣和飛濺進(jìn)行清理，并進(jìn)行點(diǎn)焊質(zhì)量檢查和相應(yīng)重新點(diǎn)焊。

弧門整體安裝焊接順序依次為：支臂組裝；底節(jié)門葉與下支臂；五節(jié)門葉節(jié)間焊縫；第三節(jié)門葉與上支臂。

支臂組裝時(shí)，先進(jìn)行加強(qiáng)筋板焊接，后進(jìn)行連接板四周角焊縫焊接，抗剪板的焊接在安裝好整個(gè)門葉后進(jìn)行。

對(duì)于弧形閘門門體，先焊接隔板與面板、后翼緣的立焊縫；再從中間向兩邊分段倒退對(duì)稱焊接隔板對(duì)接焊縫；然后，焊接隔板后翼板對(duì)接焊縫；最后，焊接面板焊縫。

3.2.5 附件安裝

1）側(cè)輪安裝：檢查側(cè)輪實(shí)際到貨情況，檢查合格后進(jìn)行側(cè)輪安裝，側(cè)輪安裝過程中確保尺寸間隙，安裝完成后進(jìn)行檢查。

2）水封安裝：首先，清理水封座板后將止水橡皮吊放于座板上，對(duì)止水橡皮鉆孔；閘門水封安裝完成時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)角水封與直水封接頭進(jìn)行黏接；燈光及塞尺對(duì)水封裝置的止水壓縮量進(jìn)行檢查。對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)壓縮量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的位置適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。

3.2.6 防腐措施

弧形閘門安裝現(xiàn)場(chǎng)的涂裝，一般包含焊縫兩側(cè)、安裝施工中設(shè)備表面涂裝損壞等部位。為保證閘門表面油漆顏色的一致。一般分3步進(jìn)行：第一，進(jìn)行表面預(yù)處理，采用噴射或拋射除銹；第二，涂裝施工，盡快對(duì)預(yù)處理合格的鋼材涂裝底漆（或噴涂金屬），并根據(jù)氣候條件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成；第三，涂裝質(zhì)量檢驗(yàn)，涂裝后和每層漆膜涂裝前進(jìn)行上一涂層外觀檢查。

3.3 啟閉機(jī)及弧形閘門調(diào)試

3.3.1 啟閉機(jī)安裝

采用最大啟門力為2×2 000kN的雙缸液壓式啟閉機(jī)，進(jìn)行檢查和準(zhǔn)備后，利用65t汽車吊（或土建門機(jī)）將預(yù)埋座吊到預(yù)埋位置。然后利用135t履帶吊將油缸、液壓控制柜和液壓油箱以及電動(dòng)泵吊裝就位。吊裝完成后進(jìn)行質(zhì)量控制檢查，最后進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 弧形閘門調(diào)試

閘門安裝完成后，應(yīng)結(jié)合啟閉機(jī)試驗(yàn)，對(duì)弧形閘門進(jìn)行以下檢查：

1）進(jìn)行無水情況下的全行程啟閉試驗(yàn)【7】。檢查支鉸、側(cè)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，檢測(cè)啟閉過程中的卡阻和水封橡皮損傷情況，采用漏光方法對(duì)閘門全關(guān)處進(jìn)行水封橡皮壓縮量的檢查。針對(duì)不銹鋼水封座板與水封橡皮的接觸面，需用清水沖淋潤滑以保護(hù)水封橡皮。

2）在閘門擋水后進(jìn)行動(dòng)水啟閉試驗(yàn)。包括全程啟閉試驗(yàn)和設(shè)計(jì)規(guī)定的局部開啟試驗(yàn)，對(duì)支鉸轉(zhuǎn)動(dòng)、閘門振動(dòng)、水封密封等有無異常進(jìn)行嚴(yán)格檢查。試驗(yàn)中單位長(zhǎng)度止水橡皮的漏水量應(yīng)在規(guī)范限定量以內(nèi)。

4 結(jié)語

井岡山航電樞紐泄水閘按照上述方法安裝，嚴(yán)格遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由于對(duì)弧形閘門安裝技術(shù)的深入研究和施工流程的精心組織，較好地解決了泄水閘安裝過程中的困難，順利完成了閘門的安裝及調(diào)試，有效提高了施工效率，保證工程質(zhì)量，為大體積、大重量弧形泄水閘門的安裝施工積累了寶貴的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。