泄水閘弧形閘門及啟閉機安裝

姜方明

（中國水利水電第十二工程局有限公司機電工程公司，浙江 麗水 323000）

新干航電樞紐工程地處贛江中下游，坐落在江西省新干縣，工程包括泄水閘、船閘、電站廠房、土壩、連接壩段、壩頂公路橋、管理區(qū)以及樞紐配套工程。樞紐主要建筑物包括單線1 000 t級船閘一座(閘室尺寸230 m×23 m×3.5 m)；24孔泄水閘，凈寬20 m，壩頂高程42.00 m；水電站總裝機112 MW，安裝7臺單機16 MW燈泡貫流式機組。一期工程泄水閘弧形工作閘門共安裝9扇，單重190 t。閘門孔口尺寸（寬×高)20 m×12 m，設(shè)計水頭11.5 m，為露頂式弧形閘門，弧面半徑18 m，斜支臂結(jié)構(gòu)，支鉸采用自潤滑關(guān)節(jié)軸承。啟閉機采用雙吊點液壓啟閉機，啟閉機型式QHLY-2×2 800 kN-8.0 m，吊點距18.8 m。

1 閘門安裝工期

一期工程施工工期在冬春交界枯水期完成安裝。為使工程安全度汛，業(yè)主方要求在閘門完成安裝后，需將圍堰拆除過水，所以門葉在汛期將處于開啟狀態(tài)。整個施工過程工期緊，任務(wù)重，項目部組織兩個安裝班組，多個工作面同時進行，綜合考慮與土建的工作銜接，各個工作面根據(jù)具體的情況制定月進度計劃、周進度計劃，確保了在規(guī)定的工期內(nèi)完成一期弧形閘門和啟閉機的安裝工作。

2 閘門的分節(jié)

弧形閘門的門葉、支臂在制作過程中將門葉結(jié)構(gòu)分成4節(jié)，支臂分成2節(jié)，出廠前在廠內(nèi)進行過整體組裝，分節(jié)處焊接好定位板。門葉和支臂分節(jié)示意圖見圖1。

圖1 門葉和支臂分節(jié)示意圖

底節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)和頂節(jié)門葉重量分別為35 942 kg、18 056 kg、29 659 kg、15 873 kg，上下臂柱的吊裝重量分別為9 225 kg、16 645 kg。

3 弧形閘門安裝工藝方法與主要安裝工序

3.1 閘門安裝工藝流程

閘門安裝時，先將下支臂吊裝就位，與支鉸總成連接。再利用160 t履帶吊將底節(jié)門葉卸車并翻身門葉，倒運并吊至門槽孔口。以底檻座面和側(cè)軌面為基準(zhǔn)調(diào)整門葉水平度與垂直度，調(diào)整好門葉半徑，與下支臂螺栓連接。底節(jié)門葉調(diào)整合格后將第二節(jié)門葉吊至門槽內(nèi)，調(diào)節(jié)門葉水平和垂直度，同底節(jié)連接。依次吊裝第三節(jié)門葉，完成節(jié)間點焊加固，吊裝上支臂與第三節(jié)門葉螺栓連接。再拼裝頂節(jié)門葉，最后完成支臂間豎撐的拼裝，檢查門葉尺寸合格后，對門葉進行焊接。

焊接完成后，對門葉幾何尺寸進行復(fù)查，合格后依側(cè)軌面為基準(zhǔn)對側(cè)輪進行調(diào)整，使所有側(cè)輪的踏面均與側(cè)軌的距離符合圖紙安裝尺寸。待整個弧形工作閘門拼裝完畢后，對焊接區(qū)域進行補漆。

啟閉機與弧形工作閘門聯(lián)動調(diào)試正常后，進行閘門水封的安裝。

弧形工作閘門安裝工藝流程圖見圖2。

圖2 弧形工作閘門安裝工藝流程圖

3.2 主要安裝工序

（1）支鉸埋件及支鉸總成安裝：

首先進行支鉸二期埋件安裝，在門槽安裝時進行。采用履帶吊配合手拉葫蘆將支鉸二期埋件吊裝到位，利用花籃螺桿及千斤頂進行微調(diào)，保證支鉸二期埋件安裝中心、角度及高程位置，檢測合格后焊接螺桿與一期錨筋的連接綁條及加固支承焊接，焊后進行復(fù)測。經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，進行二期混凝土澆筑。

待二期混凝土澆筑完且達到足夠的強度后，對支鉸二期埋件進行復(fù)測。

固定鉸和活動鉸組成的支鉸總成在制造廠內(nèi)組裝完成，到安裝現(xiàn)場整體吊裝，在支鉸總成運至現(xiàn)場后調(diào)整其角度，用型鋼臨時固定，使固定鉸與活動鉸不能相對轉(zhuǎn)動。用履帶吊吊裝支鉸總成，用兩個手拉葫蘆將支鉸按設(shè)計安裝角度基本調(diào)整到位，將固定鉸與預(yù)埋螺栓對準(zhǔn)插入，擰緊螺母。

（2）支臂安裝：支臂安裝前，用手拉葫蘆調(diào)整好下支臂安裝角度。角度基本調(diào)好后，起吊支臂與對應(yīng)支鉸進行組裝，通過連接螺栓將支臂和支鉸連接成整體，支臂的另一端先用臨時支撐固定并根據(jù)理論尺寸定位好支臂前端中心尺寸，以便與底節(jié)門葉吊裝好后連接固定，上支臂在第2、3節(jié)門葉就位后吊裝。

（3）門葉拼裝：弧門門葉分節(jié)運至現(xiàn)場，在弧門門槽內(nèi)立拼為整體。與支臂連接的底節(jié)、第3節(jié)門葉吊裝到位后用螺栓將支臂前端板與主橫梁擰緊成整體。

將底節(jié)門葉用履帶吊吊至安裝部位，吊裝時采用4個吊點，其中兩個用手拉葫蘆用來進行底節(jié)門葉傾斜角度調(diào)整，將門葉底緣與底檻上定位板接觸緊密后在底檻下游側(cè)焊定位擋板。同理后續(xù)依次吊入其他節(jié)門葉并調(diào)整尺寸。

3.3 弧形工作閘門焊接

（1）安裝焊縫焊接順序是：先焊邊梁及隔板腹板焊縫，再焊下游側(cè)翼緣板焊縫，最后焊接面板焊縫。

（2）焊接過程中需監(jiān)測弧門面板外緣至支鉸中心曲率半徑、面板變形情況等，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。抗剪板必須頂緊支臂端頭連接板邊緣，并在整個門葉安裝之后進行焊接。

（3）焊接完畢后進行一、二類焊縫無損檢測，復(fù)測弧門整體幾何尺寸。

（4）門體焊接工作在拼裝形位尺寸檢查合格后進行，并由合格焊工施焊。

（5）閘門采用已經(jīng)評定合格的焊接工藝，按工藝卡中有關(guān)焊接的規(guī)定進行焊接和檢驗，焊接時采取措施控制變形，焊接中要采取防風(fēng)防雨措施。閘門焊接后首先進行焊縫外觀質(zhì)量檢查，合格后作超聲波無損檢測。

3.4 閘門水封裝配

閘門與啟閉機的聯(lián)動調(diào)試合格后，方能進行閘門水封的安裝工作。

（1)閘門的兩側(cè)水封及底水封，根據(jù)橡膠水封的到貨情況，按需要的長度粘接好再與水封壓板一起配鉆螺栓孔。橡膠水封的螺栓孔，采用專用鉆頭使用旋轉(zhuǎn)法加工，嚴(yán)禁采用沖壓法和熱燙法加工，其孔徑比螺栓直徑小1～2 mm。

（2)止水橡皮接頭可采用生膠熱壓等方法膠合，膠合接頭處不得有錯位，凹凸不平和疏松現(xiàn)象。

4 啟閉機安裝

一期工程泄水閘弧形閘門液壓啟閉設(shè)備共9套，油缸支鉸中心高程40.262 m，混凝土澆筑至該高程前，需預(yù)埋油缸支座埋件。

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖3。

(2)冷源中有2臺吸收式溴化鋰機組，蒸汽來源為3臺3.9/h的燃油蒸汽鍋爐，和直燃型溴化鋰制冷機組相比，鍋爐轉(zhuǎn)換效率、熱力管網(wǎng)兩部分損失增大，整個冷源系統(tǒng)的效率明顯下降；

圖3 液壓啟閉機安裝工藝流程圖

4.2 啟閉機埋件安裝

（1）啟閉機安裝控制點放樣，在埋件安裝預(yù)留缺口處焊接測量架，根據(jù)閘室的安裝控制基準(zhǔn)線，放出油缸埋件的安裝基準(zhǔn)線。

（2）在埋件安裝位置做好安裝底座支架。

（3）用調(diào)整墊鐵調(diào)整支架埋件，使其安裝中心、高程、里程及同心度符合要求，隱藏工程簽證后進行二期混凝土的澆筑。

4.3 機架安裝

液壓啟閉機機架安裝基準(zhǔn)線以實際安裝好的門槽的孔口中心線和門槽中心線為基準(zhǔn)。安裝基準(zhǔn)線以實際閘室的孔口中心線和高程為基準(zhǔn)。用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀進行放樣。

4.4 液壓缸安裝

油缸安裝前應(yīng)檢查活塞桿是否變形，有無碰傷和拉毛現(xiàn)象。油缸吊裝采用吊機就位。調(diào)整好與底座的間隙和接觸面積，控制孔口中心線和吊點中心線支承面的高差。吊裝油缸時，應(yīng)設(shè)計好吊點的位置和個數(shù)，以防止吊裝不當(dāng)造成不必要的變形。

4.5 啟閉機電氣及檢測設(shè)備的安裝

液壓啟閉機電氣及檢測設(shè)備的安裝應(yīng)符合施工圖紙和制造廠安裝技術(shù)說明書的規(guī)定，電纜安裝應(yīng)排列整齊，全部電氣設(shè)備應(yīng)可靠接地。

5 弧形閘門及液壓啟閉機調(diào)試

弧形閘門及液壓啟閉機安裝完畢，對閘門逐孔進行試驗檢查：

5.1 無水情況下全行程啟閉試驗

在液壓缸活塞桿吊頭與閘門連接而閘門不承受水壓力的情況下，進行啟門和閉門工況的全行程往復(fù)動作試驗3次，整定和調(diào)整好閘門開度傳感器、位置限制開關(guān)及電液元件的設(shè)定值，試驗的全過程中，對水封橡皮與不銹鋼水封座板的接觸面采用清水沖淋潤滑，以防損壞水封橡皮。

5.2 液壓啟閉機檢查

檢測電動機的電流、電壓和油壓的數(shù)據(jù)及全行程啟、閉的運行時間。

5.3 門葉檢查

試驗過程檢查水封或側(cè)輪的運行無卡阻現(xiàn)象，在閘門全關(guān)位置，水封橡皮無損傷，漏光檢查合格，止水嚴(yán)密。

5.4 動水情況下的全行程啟閉試驗

在接近設(shè)計水頭條件下進行動水試驗，檢查包括全行程開啟、局部開啟時不同開度條件下閘門的振動，啟閉靈活性，閘門的止水性能等內(nèi)容，并檢測電動機的電流、電壓和系統(tǒng)壓力及全行程啟、閉的運行時間。

6 安裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決方法

6.1 采用合理的吊裝方案，降低成本

現(xiàn)場原吊裝方案為：將9套泄水閘弧門門葉、支臂、支鉸等部件直接運輸至上游各個孔口底部，使用200 t汽車吊進行安裝作業(yè)。但根據(jù)現(xiàn)場實際情況使用汽車吊很難一次吊裝到位，需要進行中間倒運，將門葉移至上游檢修閘門附近，再進行安裝。安裝過程中的二次倒運或二次吊裝都將消耗大量成本和時間。

為加快安裝進度，及時更改吊裝方案為：使用160 t履帶式吊車進行作業(yè)。

兩種吊裝方案的比較：汽車吊對地面要求比較高，地面需要基本平整。而履帶吊對場地要求較低，在當(dāng)時泥濘路面的工地能很好地適用，最關(guān)鍵是履帶吊在承載重物時可以移動，而汽車吊則不可以移動。這一條件能有效避免因場地問題造成安裝過程中的二次倒運或二次吊裝時間。

6.2 安裝前應(yīng)進行必要的檢查

在安裝前需檢查土建閘墩混凝土澆筑質(zhì)量是否符合要求，是否有混凝土跑模而使孔口實際尺寸小于門葉寬度的情況，如圖4所示為9號孔閘墩側(cè)墻跑模鑿除處理情況。為避免門葉平移吊裝時因土建施工跑模造成孔口尺寸偏小，致使門葉無法順利進入而卡在閘墩中間，安裝前必須進行閘墩混凝土質(zhì)量的檢查，發(fā)現(xiàn)問題提前處理，可有效提高安裝進度。碰到這一問題，最好的解決方法就是鑿除多余的混凝土，使門葉能順利進入即可。

圖4 閘墩側(cè)墻跑模鑿除處理情況

6.3 安裝前提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)定位，提高安裝速度

弧門組裝完下支臂時，可根據(jù)理論尺寸將支臂端頭中心上下左右定位準(zhǔn)確。因弧門底節(jié)門葉的狀態(tài)處于外斜狀態(tài)，如果支臂未調(diào)整定位準(zhǔn)確，將造成底節(jié)門葉無法吊裝到位，如圖5所示。需重新調(diào)節(jié)下支臂的定位尺寸，再配合底節(jié)門葉組裝，造成不必要的麻煩。如提前做好下支臂定位工作，可準(zhǔn)確配合底節(jié)門葉螺栓連接，能有效提高組裝速度。

圖5 下支臂安裝定位不合理

6.4 LP型側(cè)水封的安裝

在進行LP型側(cè)水封安裝時與水封壓板一起配鉆螺栓孔，采用從上部懸掛壓入法進行。在安裝時作業(yè)人員往往習(xí)慣性地將水封根部直角處過度貼緊靠在止水不銹鋼面上，這一方法在閘門啟閉試驗過程中易造成水封橡皮摩擦過度拉壞或翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

LP型水封的止水方式，水壓越大止水效果越好。正確的安裝方法應(yīng)將LP型水封直角根部與不銹鋼止水工作面留一定間隙3～5 mm，只將P頭接觸止水工作面即可。

6.5 改進廠內(nèi)組裝工藝

現(xiàn)場安裝發(fā)現(xiàn)：在完成第三節(jié)門葉（即與上支臂連接門葉）安裝時，發(fā)現(xiàn)主橫梁間距與上、下支臂端頭中心尺寸不符現(xiàn)象。而本項目所有弧形閘門均在廠內(nèi)進行過二次組裝，實際尺寸已經(jīng)過驗收復(fù)核，不應(yīng)出現(xiàn)現(xiàn)場安裝支臂尺寸不符情況。

經(jīng)過分析原因：是在制作車間完成二次組裝后，只在面板外側(cè)配有凹凸定位塊，而在內(nèi)側(cè)隔板或邊梁側(cè)未配有凹凸定位塊。車間內(nèi)組裝工作完成后配裝凹凸定位塊的主要作用不僅是定位弧門門葉中心方向的尺寸，也應(yīng)定位弧門門葉徑向的尺寸，在各節(jié)門葉間面板和隔板、邊梁腹板處同時配有凹凸定位塊將有利于安裝尺寸的確定，減少定位支臂開口中心尺寸操作，有利于上支臂的組裝，從而提高安裝速度。

7 結(jié)束語

新干航電樞紐工程泄水閘弧形閘門安裝,采取合理的安裝方案和完善的施工管理相結(jié)合，提前19 d實現(xiàn)節(jié)點目標(biāo)。一期工程9套泄水閘弧形工作閘門全部開啟，這使整個工程具備了圍堰開挖過流條件，為度汛和二期截流創(chuàng)造了先決條件?；⌒伍l門的順利安裝，為今后類似的工程提供更有利的借鑒。