西藏DG水電站大壩表孔弧門快速制造及安裝技術(shù)

蔡 揚(yáng)

(華電西藏能源有限公司成都分公司，四川 成都 610091)

DG水電站表孔弧形閘門門葉為露頂式斜支臂弧形閘門，共設(shè)5孔?？卓诔叽鐬?4 m×23 m，設(shè)計(jì)水頭23 m，弧形面板外弧半徑27 m，支鉸中心距12 m，總水壓力36 980 kN。閘門操作方式為動(dòng)水啟閉，門葉結(jié)構(gòu)分為8節(jié)制作，節(jié)間為工地現(xiàn)場(chǎng)坡口焊接；閘門材料為Q345C，門葉主梁為工形梁焊接結(jié)構(gòu)，支臂為斜支臂；整套弧門工程量343.275 t，其中門葉結(jié)構(gòu)總重為143.376 t，單件門葉最重為30.79 t，支臂單片總重為74.15 t。

1 弧門快速制造

根據(jù)行業(yè)調(diào)查：國(guó)內(nèi)水電站金屬結(jié)構(gòu)件制造公司、工廠很多，能優(yōu)化制造工藝加快閘門制造的公司不多；能開展系統(tǒng)工藝研究并形成文獻(xiàn)資料的則更少；在藏區(qū)類似地質(zhì)、氣候、環(huán)境條件并完成DG工程類似弧門的公司根本沒有[1]。

DG水電站大壩表孔弧門合同規(guī)定，弧門在出廠前，必須在制造廠內(nèi)進(jìn)行門葉結(jié)構(gòu)、支臂、支鉸整體拼裝。因受制造廠加工條件及工期影響，在廠內(nèi)不具備弧門整體拼裝條件，為滿足制造及安裝工期，必須通過加工過程的工藝優(yōu)化來滿足工程進(jìn)度及質(zhì)量要求。

1.1 弧門整體拼裝難點(diǎn)及解決措施

弧門制作影響較大的兩個(gè)工藝，即焊接消應(yīng)和拼裝工藝[2]，DG水電站弧門采用工字梁設(shè)計(jì)，且板材厚度較薄，設(shè)計(jì)不要求消應(yīng)處理，但弧門高度達(dá)23 m，工廠現(xiàn)有的吊裝設(shè)備揚(yáng)程不滿足使用要求，又受工廠地質(zhì)條件影響，廠內(nèi)開挖基坑難度大，如通過更換吊裝設(shè)備或開挖基坑來滿足吊裝設(shè)備揚(yáng)程將大幅增加成本，同時(shí)整體組裝在施工過程中安全隱患多，管理難度大。因2020年新冠疫情影響，整體拼裝工期較長(zhǎng)也不滿足工程安裝需求。為此，采用新工藝，即單節(jié)串組代替整體組拼。具體做法是在門葉制作過程中，先搭建弧形臺(tái)，單節(jié)門葉結(jié)構(gòu)在弧形上進(jìn)行面板整體放樣，對(duì)主梁、邊梁、隔梁等進(jìn)行組裝、焊接、矯正，相鄰兩節(jié)門葉制作完成后再進(jìn)行兩節(jié)門葉的預(yù)組裝，實(shí)現(xiàn)門葉結(jié)構(gòu)不整體拼裝也能滿足設(shè)計(jì)要求的目的。

1.2 弧門門葉結(jié)構(gòu)串組主要工藝流程

門葉結(jié)構(gòu)弧胎搭設(shè)→面板的鋪設(shè)→門葉結(jié)構(gòu)拼焊→門葉結(jié)構(gòu)串組→門葉質(zhì)量檢驗(yàn)。門葉結(jié)構(gòu)串組時(shí)將門葉結(jié)構(gòu)相鄰兩節(jié)從下至上依次串組(從下至上依次編號(hào)門葉結(jié)構(gòu)1～門葉結(jié)構(gòu)8)：依次將門葉結(jié)構(gòu)1和2串組、門葉結(jié)構(gòu)2和3串組……門葉結(jié)構(gòu)7和8預(yù)組，其中下、中、上主橫梁分別在門葉結(jié)構(gòu)1、門葉結(jié)構(gòu)3和門葉結(jié)構(gòu)6上。

按圖1、圖2進(jìn)行門葉豎立檢測(cè)，控制門葉面板直線度、外弧弧長(zhǎng)、外弧半徑及面板高度、吊耳半徑等尺寸。

圖1 門葉結(jié)構(gòu)1與2串組

圖2 門葉結(jié)構(gòu)2與3串組

1.3 門葉結(jié)構(gòu)串組尺寸控制

通過控制面板弧長(zhǎng)、半徑及相關(guān)尺寸，從而控制上、中、下主梁跨距尺寸，串組檢測(cè)合格后標(biāo)記明顯的中心線，對(duì)角線測(cè)控點(diǎn)，在組合處兩側(cè)150 mm做供安裝控制的檢測(cè)線，設(shè)置可靠的定位板，并進(jìn)行編號(hào)。

1.4 閘門門葉檢驗(yàn)要求

在閘門整體組裝更改為門葉結(jié)構(gòu)之間的串組后，每?jī)晒?jié)串組的尺寸允許偏差需按照弧形閘門的允許偏差單獨(dú)驗(yàn)收(注：串組的兩節(jié)門葉當(dāng)作整個(gè)門葉進(jìn)行驗(yàn)收，如相鄰兩節(jié)門葉高度H=5 927 mm，偏差為±8.0 mm)，以保證安裝現(xiàn)場(chǎng)整體組裝后的尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。閘門相鄰主梁之間的中心距、平行度等要求通過底節(jié)主梁返點(diǎn)到其他分節(jié)門葉的相應(yīng)位置進(jìn)行間接測(cè)量。

2 弧門安裝快速施工

2.1 弧門安裝難點(diǎn)及解決措施

DG水電站表孔弧門布置在5～9號(hào)壩段，弧門安裝時(shí)存在大壩澆筑、配電房施工、迎水面處理、出線施工等多個(gè)工作面施工干擾，壩頂多臺(tái)汽車吊、塔吊、纜機(jī)等啟吊設(shè)備同時(shí)交叉作業(yè)，安裝施工工作平臺(tái)及運(yùn)輸通道平臺(tái)空間有限，弧門轉(zhuǎn)運(yùn)及安裝吊裝十分困難，同時(shí)藏區(qū)風(fēng)大、氣溫低、溫差大，施工環(huán)境及高海拔焊接難度大。為此，通過弧門孔口上下游側(cè)搭設(shè)防風(fēng)棚(用直徑20 mm圓鋼和帆布在施工現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易工棚，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用豎向活動(dòng)拉簾進(jìn)行封閉)、布置加溫柜、加溫板等設(shè)施改善作業(yè)環(huán)境，優(yōu)選焊接技術(shù)過硬的焊工嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定的要求焊接。采用架橋機(jī)吊裝、側(cè)軌埋件后裝等安裝方式減少施工干擾，有效縮短安裝工期，又保證了安裝質(zhì)量。

2.2 公路架橋機(jī)吊裝

2021年2月下旬，1號(hào)表孔弧門開始安裝，計(jì)劃于2021-04-30日前完成弧門的安裝、調(diào)試，2.5個(gè)月內(nèi)需完成4套弧門包括埋件的安裝及二期混凝土澆筑、支鉸安裝及門葉拼裝焊接、支臂拼裝焊接及附件安裝工作，安裝量大、工期短[3]。加上弧門孔口狹窄，為減少施工干擾，弧門安裝無(wú)法利用汽車吊、塔吊、纜機(jī)等起重設(shè)備進(jìn)行吊裝，因此，提前設(shè)計(jì)制造了1臺(tái)最大起重量200 t、跨度50 m(安裝一次可滿足2孔弧門吊裝需求)的雙吊點(diǎn)公路架橋機(jī)，用公路架橋機(jī)起吊并安裝弧門的門葉等構(gòu)件，解決了起重設(shè)備施工干擾、安裝運(yùn)輸通道有限問題。

公路架橋機(jī)具有結(jié)構(gòu)輕、抗風(fēng)力性能好，在吊裝過程中具有穩(wěn)定性、定位的準(zhǔn)確性、吊鉤可獨(dú)立操作性和跨度范圍內(nèi)可全幅一次安裝等優(yōu)點(diǎn)，利用公路架橋機(jī)安裝弧門，弧門大部分構(gòu)件采用立裝運(yùn)輸，然后直接運(yùn)至架橋機(jī)吊點(diǎn)之下進(jìn)行吊裝，可以節(jié)約門葉構(gòu)件在架橋機(jī)底下翻身占用的時(shí)間，大大加快了安裝速度，也將傳統(tǒng)安裝方法中弧門構(gòu)件就位的調(diào)整過程轉(zhuǎn)移到弧門吊裝過程中進(jìn)行調(diào)整至安裝狀態(tài)，從而大大加快了弧門的安裝速度，相對(duì)傳統(tǒng)的安裝方法，工期約縮短了一半[4]。

2.3 后裝法安裝弧形工作閘門

DG水電站表孔弧門選用門槽埋件后裝法進(jìn)行安裝，即先安裝閘門，根據(jù)閘門的實(shí)際位置調(diào)整側(cè)軌與閘門間隙，符合設(shè)計(jì)要求后完成側(cè)軌的加固焊接并澆筑二期混凝土。該方法的成功應(yīng)用，比傳統(tǒng)的先安裝埋件并澆筑二期混凝土再安裝閘門的做法更有利于安裝質(zhì)量的控制和加快安裝速度[5]。

安裝順序：施工準(zhǔn)備→底檻安裝及二期混凝土澆筑→支鉸安裝→門葉、支臂吊裝拼裝→門葉、支臂焊接→側(cè)軌安裝放樣(以安裝弧門止水及導(dǎo)向輪座板為基礎(chǔ))→側(cè)軌吊裝臨時(shí)加固→側(cè)軌調(diào)整加固→二期混凝土澆筑(可分段施工)→液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝→水封安裝→試運(yùn)行。

側(cè)軌安裝特征：在門葉吊裝前，將下部第一節(jié)側(cè)軌吊入孔內(nèi)，靠門槽內(nèi)部臨時(shí)加固，再進(jìn)行門葉吊裝，側(cè)軌優(yōu)于門葉吊裝并與門葉同步進(jìn)行，門葉安裝焊接完成，側(cè)軌調(diào)整加固。

3 結(jié) 語(yǔ)

DG水電站5孔弧門(1孔安裝時(shí)間30 d)安裝完成后，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，均符合設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求，質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行啟閉自如，并經(jīng)2021年汛期運(yùn)行檢驗(yàn)，運(yùn)行正常。其結(jié)果證明，采用門葉單節(jié)串組、側(cè)軌埋件后裝的技術(shù)是成功的，可供相關(guān)行業(yè)的施工人員借鑒。