阿爾塔什水利樞紐工程偏心鉸弧門安裝工藝總結(jié)研究

吳艷民 WU Yan-min；王青賢 WANG Qing-xian；王冬生 WANG Dong-sheng

（新疆新華葉爾羌河流域水利水電開發(fā)有限公司，喀什844000）

0 引言

偏心鉸弧形工作閘門適用于超高水頭的高壩大庫，總水壓力大，支鉸部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它是利用偏心原理，借助偏心鉸操作機(jī)構(gòu)，推動(dòng)閘門外伸壓緊設(shè)在埋件上的“山”形止水元件，達(dá)到止水目的。偏心鉸壓緊式止水制造、安裝比較復(fù)雜，但止水簡單可靠，止水效果好。偏心鉸的使用，有效地解決了閘門上升過程中面板與主止水橡皮發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)時(shí)對止水產(chǎn)生的切搓力，延長了主止水的使用壽命，也減小了啟閉機(jī)油缸的啟閉容量。同時(shí)，偏心鉸弧門有效地解決了高速水流狀態(tài)下的空蝕問題。

國內(nèi)外一些大型高水頭的水利水電項(xiàng)目中也有不少采用偏心鉸弧門結(jié)構(gòu)，如巴基斯坦塔貝拉水電站四期改造工程LLO 出口底孔采用了兩套6×6-135.94 米的偏心鉸弧門[1]；小浪底水利樞紐排沙洞工作門采用了多臺套偏心鉸弧形閘門[2-3]；龍羊峽底孔5×7-120 米工作弧門及東江二級放空洞6.4×7.5-100 米工作弧門也采用了偏心鉸弧門型式，偏心鉸弧門是當(dāng)今世界上技術(shù)含量最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的閘門類型之一，制造、安裝精度要求高、施工難度大[4-6]。

1 阿爾塔什偏心鉸弧形工作閘門介紹

阿爾塔什水利樞紐工程是到目前為止新疆最大的控制性水利樞紐工程，其中兩個(gè)深孔排沙洞的工作閘門設(shè)計(jì)水頭高、啟閉設(shè)備容量大、揚(yáng)程高，普通常規(guī)設(shè)計(jì)無法滿足工程要求，需要采用偏心鉸結(jié)構(gòu)弧形工作閘門型式，其制造、安裝精度要求高、施工難度大。

2#深孔放空排沙洞布置在大壩左岸，是泄水建筑物的底孔，是水庫的最低處孔洞，1#深孔放空排沙洞布置在大壩右岸，是發(fā)電引水建筑物的底孔。2#深孔、1#深孔是下閘蓄水后首先過水的建筑物，而偏心鉸弧門恰恰就布置在這兩個(gè)洞室中。

安裝調(diào)試偏心鉸弧門工期長短是下閘蓄水節(jié)點(diǎn)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，如何在短時(shí)間內(nèi)保質(zhì)量、保安全的前提下完成這種特殊設(shè)備的安裝是一道難題。

1.1 阿爾塔什偏心鉸結(jié)構(gòu)弧形工作閘門整體結(jié)構(gòu)特征

1#深孔采用5.5×6-124 米偏心鉸型式弧形工作閘門，總水壓力62642kN，弧門半徑12 米；2#深孔采用5.5×5.5-130 米偏心鉸弧形工作閘門，總水壓力65529kN，弧門半徑11.5 米。閘門主梁及支臂均為箱型結(jié)構(gòu)，門葉與支臂的材料均為Q345C；主止水為山形壓縮式止水，副止水為常規(guī)止水；偏心鉸支鉸軸承采用雙列調(diào)心滾子軸承，并由外殼密封，其中注滿潤滑油；支鉸部分鉸鏈、鉸座材料為ZG310-570，花鍵軸材料為34CrNi3Mo；1#深孔閘門門葉結(jié)構(gòu)按運(yùn)輸單元分左右兩節(jié)制造，運(yùn)至工地后在現(xiàn)場用高強(qiáng)螺栓連接；2# 深孔閘門門葉結(jié)構(gòu)分上中下三節(jié)制造，運(yùn)至工地后在現(xiàn)場焊接成整體。其具體圖示如圖1、圖2 所示。

圖1 深孔偏心鉸弧門布置圖

圖2 偏心鉸弧門整體結(jié)構(gòu)圖

1.2 配套啟閉機(jī)參數(shù)

每扇閘門分別設(shè)置兩臺容量為6300/2000kN（啟門力/閉門力）液壓啟閉機(jī)，其中一臺用于提升閘門，另一臺用于控制偏心鉸，兩臺液壓啟閉機(jī)共用一套泵站和控制柜，動(dòng)作相互閉鎖。

1.3 偏心支鉸

偏心支鉸是該類型弧門的核心裝置，主要作用是利用油缸拉動(dòng)偏心鉸裝置的拐臂，帶動(dòng)偏心鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使其帶動(dòng)支臂和弧門產(chǎn)生徑向移動(dòng)；從而推動(dòng)門葉前移壓緊突擴(kuò)式門槽上的水封橡膠實(shí)現(xiàn)止水。閘門提升或下降前，通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心鉸，將閘門沿水流方向移動(dòng)20~40mm 壓緊或脫離止水，止水沿閘門周邊安裝于整體門槽埋件上，最大可壓縮其外露高度的30%。閘門面板和整體門槽埋件的配合部位均經(jīng)機(jī)械加工，弧門底檻形成坡階，由專門通氣孔通氣，以防止高速水流條件下負(fù)壓和氣蝕的產(chǎn)生。（圖3）

圖3 組合后的支鉸裝配結(jié)構(gòu)吊裝示意圖

2 阿爾塔什偏心鉸弧形閘門創(chuàng)新性安裝工藝

阿爾塔什水利樞紐工程偏心鉸弧門精度要求高，且受現(xiàn)場起吊設(shè)備的限制和安裝空間以及交叉作業(yè)的影響，閘門安裝難度大。（圖4）

圖4 偏心鉸弧門門體安裝工藝流程圖

2.1 采用預(yù)留吊孔和預(yù)埋輔助吊點(diǎn)方式提供吊物受力點(diǎn)

偏心鉸弧門閘室上方是液壓啟閉機(jī)油缸室，限制了閘室的高度，安裝空間狹小，根本無法使用大噸位汽車吊吊裝，由于閘門部件較重，需事先在上部混凝土上預(yù)留吊孔和預(yù)埋輔助吊點(diǎn)，預(yù)留吊孔設(shè)置于液壓啟閉機(jī)基座兩邊對稱布置，吊孔上用型鋼橫擔(dān)懸掛定滑輪組，利用卷揚(yáng)機(jī)滑輪組進(jìn)行起吊安裝。設(shè)置吊點(diǎn)吊孔前為保證結(jié)構(gòu)安全，在受力處混凝土中增加結(jié)構(gòu)鋼筋，考慮到安全性，把吊孔處吊點(diǎn)位置設(shè)置為主要吊物受力點(diǎn)。

偏心鉸弧門安裝場地空間狹小，整個(gè)支鉸裝配重達(dá)148 噸，1#深孔閘室在支鉸上方有混凝土凸檐，吊物無法直接吊裝到位，因此根據(jù)場地的特點(diǎn)制作行走臺車架并鋪設(shè)軌道至支鉸大梁下方。支鉸裝配部分采用在現(xiàn)場洞室吊孔下地面處聯(lián)接，把偏心軸與鉸鏈、軸承、吊臂、花鍵套、鉸座蓋拼裝成整體，將拼裝好的組合件利用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組組合的安裝技術(shù)工藝方法，吊至上面放置于行走臺車架上，移動(dòng)行走臺車架使之滑移至支鉸大梁處，連接緊固螺栓完成支鉸部分的安裝。2#深孔偏心鉸弧門閘室結(jié)構(gòu)與1#深孔稍有不同，不用設(shè)置行走臺車架，吊物可以直接吊裝到位，也是利用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組相結(jié)合的安裝技術(shù)工藝方法。

2.2 采用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組組合的吊裝工藝方法

深孔偏心鉸弧門支鉸裝配成整體后采用雙吊點(diǎn)起吊，每個(gè)吊點(diǎn)用一臺10 噸卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組起吊，采用兩組HQD5-80 滑輪組，吊點(diǎn)設(shè)置在支鉸上方預(yù)留吊孔處。由于閘室內(nèi)施工場地限制，采用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組吊裝有效地解決了無法用起重機(jī)進(jìn)行的大件重物安裝。卷揚(yáng)機(jī)可以隨場地不同的施工條件合理布置，阿爾塔什兩個(gè)深孔弧門支鉸吊裝卷揚(yáng)機(jī)位置就采用不同的布置，1#深孔卷揚(yáng)機(jī)分開上下布置，一個(gè)布置在下方閘室底板，另一個(gè)布置在上方啟閉機(jī)油缸室，合理地利用了施工空間布置，通過布置在側(cè)墻和地板上的導(dǎo)向滑輪進(jìn)行鋼絲繩牽引，2#深孔弧門則在下方閘室底板左右對稱布置。采用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組吊裝，合理利用緊湊空間，便于指揮操作，起吊平穩(wěn)，可在空中任意高度停留，安全可靠。（圖5）

圖5 采用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組組合吊裝示意圖

2.3 建立臨時(shí)液壓泵站提高調(diào)試效率

偏心鉸弧門采用2 套油缸進(jìn)行上下、前后運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜。由于閘井中上部還在滑模施工，閘房地面也未完工，不能形成永久泵站，于是采用閘井底部放置臨時(shí)液壓泵站對偏心鉸弧門進(jìn)行調(diào)試，把液壓泵站放在閘井底部弧門門葉前，臨時(shí)固定在地面鋼襯板上，用高壓軟管連接泵站和啟閉機(jī)油缸，高壓軟管穿行在整體門槽預(yù)留的二期混凝土縫隙中，就在弧門前進(jìn)行調(diào)試油缸動(dòng)作使弧門上下前后運(yùn)動(dòng)，精確測量閘門前后運(yùn)動(dòng)行程與油缸上下伸縮行程的準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系，不用對講機(jī)上下呼應(yīng)動(dòng)作，安全可靠，方便直觀準(zhǔn)確，使安裝、調(diào)試的工期大大提前。

3 結(jié)論

阿爾塔什水利樞紐工程中兩個(gè)深孔排沙洞的工作閘門具有設(shè)計(jì)水頭高、啟閉設(shè)備容量大、揚(yáng)程高的特點(diǎn)，采用偏心鉸弧形閘門結(jié)構(gòu)，其安裝精度要求高、施工難度大。受現(xiàn)場起吊設(shè)備的限制和安裝空間以及交叉作業(yè)的影響，施工過程中采用了一些創(chuàng)新性的工藝，如預(yù)留吊孔和預(yù)埋輔助吊點(diǎn)方式提供吊物受力點(diǎn)、卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組組合的吊裝工藝、建立臨時(shí)液壓泵站的工藝手段，短期內(nèi)保質(zhì)保量保安全的完成了2 個(gè)深孔閘門設(shè)備的安裝，為下閘蓄水、為水庫大壩的安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)；本文中所提的偏心鉸弧門安裝工藝方案對類似工程項(xiàng)目具有良好的借鑒作用和推廣價(jià)值。