龍背灣水電站放空洞高位深孔閘門臨時(shí)啟閉施工工藝

毛 勇

（中國水利水電第十二工程局有限公司機(jī)電工程公司，浙江 麗水 323000）

1 概述

龍背灣水電站位于湖北省竹山縣堵河支流官渡河上，為第一級(jí)電站、龍頭水庫，下距兩河匯合口45.6 km，距竹山縣城90 km。電站以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、旅游開發(fā)等綜合效益。龍背灣電站放空洞進(jìn)口處設(shè)計(jì)了一套深孔平面閘門，出口處設(shè)計(jì)了一套放空閥門(液壓驅(qū)動(dòng)錐形閥)。其中進(jìn)口處的平面閘門設(shè)計(jì)使用一臺(tái)2×400 kN的固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行閘門的啟閉作業(yè)，使用鋼結(jié)構(gòu)連桿連接閘門與啟閉機(jī)，閘門底部門槽底坎高程為▽423 m，閘門洞口頂部高程為▽525.5 m，閘門啟閉機(jī)高差102.5 m，該閘門屬于高位深孔閘門[1]。

2 安裝設(shè)備主要參數(shù)

閘門及啟閉機(jī)的具體參數(shù)如表1。

表1 閘門及啟閉機(jī)的具體參數(shù)

閘門本身自重只有15.6 t，但考慮潛孔閘門，且在高水位狀態(tài)下，閘門需承受較大的水壓，使閘門與門槽的摩擦力急劇增加，故啟閉機(jī)的啟閉力設(shè)計(jì)為80 t。

3 工況分析

龍背灣水電站放空洞上游側(cè)為一套平面閘門，下游側(cè)為一套放空閥門。上游側(cè)的閘門屬于潛孔式平面閘門，安裝高差較大，設(shè)計(jì)使用一臺(tái)單吊點(diǎn)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行閘門的啟閉。閘門及啟閉機(jī)的安裝只能在放空洞頂部道路（高程▽525.5 m）上完成，閘門安裝時(shí)正逢汛期，而下游側(cè)的放空閥門不具備使用條件，為了確保安全度汛，放空洞閘門需具備臨時(shí)啟閉條件。放空洞工程屬于新增工程，洞體結(jié)構(gòu)及配套設(shè)施均處于邊設(shè)計(jì)邊施工階段，而上部啟閉機(jī)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙仍未完成，無法進(jìn)行混凝土平臺(tái)的施工，且進(jìn)行臨時(shí)施工，混凝土平臺(tái)的強(qiáng)度也無法在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。由于放空洞頂部與底部的高差過大，無論從吊裝能力還是吊裝高度的角度考慮，使用配套的啟閉機(jī)進(jìn)行閘門的沉放和起吊均是最為穩(wěn)妥的。永久混凝土啟閉機(jī)平臺(tái)無法進(jìn)行施工，即便能馬上進(jìn)行施工從開始施工到具備啟閉機(jī)安裝使用條件也至少需要40 d的時(shí)間，無法滿足度汛要求。

綜合工況條件，擬自行設(shè)計(jì)、制作并安裝一套臨時(shí)吊裝平臺(tái)以解決臨時(shí)啟閉難題，使啟閉機(jī)能夠具備臨時(shí)啟閉閘門的條件。

4 整體施工流程

啟閉機(jī)及閘門安裝整體施工流程圖見圖1。

圖1 啟閉機(jī)及閘門安裝整體施工流程圖

5 關(guān)鍵施工工藝

5.1 閘門臨時(shí)鎖定

閘門在臨時(shí)吊裝平臺(tái)安裝前需先就位和臨時(shí)鎖定，如直接將閘門鎖定在孔口位置，則閘門本身的高度超出孔口3 m，將增加啟閉機(jī)起吊閘門的最小高度，臨時(shí)吊裝平臺(tái)的高度也將隨之增大，不僅增加制作臨時(shí)吊裝平臺(tái)的材料和成本，同時(shí)也不利于啟閉機(jī)起吊閘門運(yùn)行過程中平臺(tái)的整體穩(wěn)定性，增加安全風(fēng)險(xiǎn)。考慮上述因素，將閘門臨時(shí)鎖定在孔口頂部以下約5 m的位置，并在孔口頂部架設(shè)2根鎖定梁，使用手拉葫蘆及鋼絲繩將閘門臨時(shí)鎖定在鎖定梁上（閘門在孔口的臨時(shí)鎖定見圖2），為方便閘門吊座焊接、水封安裝、充水閥安裝等工作，閘門臨時(shí)鎖定在孔口頂部，同時(shí)做好必要的臨時(shí)加固支撐措施，防止閘門傾倒，待閘門門葉各構(gòu)件安裝、焊接完畢后再將閘門下落至指定位置臨時(shí)鎖定。閘門臨時(shí)鎖定采用4根繩索進(jìn)行吊掛，經(jīng)測量計(jì)算在指定位置布置4只吊耳，吊耳的尺寸大小需符合強(qiáng)度要求并由合格持證焊工進(jìn)行施焊。

圖2 閘門臨時(shí)鎖定示意圖

5.2 吊裝平臺(tái)設(shè)計(jì)、制作、安裝

5.2.1 吊裝平臺(tái)設(shè)計(jì)

根據(jù)吊裝平臺(tái)的實(shí)際受力情況，設(shè)計(jì)吊裝平臺(tái)主框架，考慮整個(gè)吊裝平臺(tái)的穩(wěn)定性，平臺(tái)擬設(shè)計(jì)成框架梁結(jié)構(gòu)，用4根I40a工字鋼作為立柱，4根I28a工字鋼與立柱頂部首尾連接形成長方體主梁框架，框架的頂部設(shè)計(jì)定位板，定位板上開設(shè)地腳螺栓孔，孔位符合啟閉機(jī)地腳螺栓安裝尺寸。為加強(qiáng)整個(gè)框架的穩(wěn)定性，增設(shè)輔助支撐。輔助支撐分兩種形式，第一種支撐為斜撐，一端固定在地面上與地面形成45°夾角，另一端與立柱焊接；第二種支撐為剪刀撐，連接長度方向的2根立柱，兩端分別與立柱焊接，2根斜撐中間接觸位置也進(jìn)行焊接固定。吊裝平臺(tái)框架示意見圖3[2，3]。

圖3 吊裝平臺(tái)框架示意圖

為方便啟閉機(jī)的安裝和保證施工安全，還需設(shè)計(jì)必要的爬梯、行走平臺(tái)及安全護(hù)欄。爬梯寬度設(shè)計(jì)為600 mm，布置在方便架設(shè)的區(qū)域即可；行走平臺(tái)寬度設(shè)計(jì)為800 mm，底部每隔一段距離用I18a工字鋼直接與頂部主梁焊接，頂部鋪設(shè)一層6 mm的花紋板，以方便行走和操作；安全護(hù)欄用直徑20 mm的圓鋼制作，護(hù)欄高度設(shè)計(jì)為1.2 m。爬梯、行走平臺(tái)及安全護(hù)欄示意見圖4。

圖4 爬梯、行走平臺(tái)及安全護(hù)欄示意圖

5.2.2 吊裝平臺(tái)制作

為方便制作和安裝臨時(shí)吊裝平臺(tái)，其制作工作在施工現(xiàn)場（放空洞頂部平臺(tái)▽525.5 m）完成，制作過程中，使用1臺(tái)25 t汽車吊配合起吊及拼裝。按照?qǐng)D紙要求，在放空洞頂部找到立柱定位點(diǎn)，再用水準(zhǔn)儀測出4根立柱中心位置的實(shí)際高程差，根據(jù)實(shí)際高程差計(jì)算并下料4根立柱，以保證4根立柱垂直支起后頂部高程一致。繼續(xù)對(duì)頂部框架梁進(jìn)行計(jì)算和下料，制作頂部主梁框架并與立柱拼裝形成整體。下料地腳螺栓定位板，并在4根立柱頂端各設(shè)置1塊地腳螺栓調(diào)整板，用于后續(xù)安裝啟閉機(jī)時(shí)進(jìn)行高程的微調(diào)，板的開孔位置需嚴(yán)格按照啟閉機(jī)機(jī)座地腳螺栓孔位尺寸進(jìn)行開孔，為方便安裝調(diào)整，開孔時(shí)可切割成U型孔。

臨時(shí)吊裝平臺(tái)的爬梯、行走平臺(tái)及安全護(hù)欄所用材料均為小型型材，單件重量不大，無需汽車吊輔助吊裝，制作安裝工作可在吊裝平臺(tái)固定后再進(jìn)行施工，根據(jù)實(shí)際尺寸進(jìn)行下料和拼裝焊接。

5.2.3 吊裝平臺(tái)安裝

吊裝平臺(tái)屬于臨時(shí)安裝，待永久混凝土承載平臺(tái)完工并具備強(qiáng)度條件后可進(jìn)行拆除。安裝后需保證平臺(tái)具備啟閉機(jī)安裝及運(yùn)行的條件，安裝中心按照門槽孔口尺寸中心進(jìn)行定位（偏差控制在5 mm以內(nèi)），4塊地腳螺栓調(diào)整板保證一定的整體平面度（調(diào)整完畢后的尺寸控制5 mm以內(nèi)），局部不平的位置使用墊鐵墊平并焊接固定。

待吊裝平臺(tái)吊裝就位并調(diào)整好后，進(jìn)行斜撐和剪刀撐的施工，這樣可最大限度的保證支撐完全固定和精準(zhǔn)受力，增加平臺(tái)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，啟閉機(jī)的立柱、斜撐與地面接觸的位置需保證足夠的接觸面積，斜撐底部可預(yù)埋或現(xiàn)場錨固預(yù)埋板。

5.3 啟閉機(jī)安裝

待臨時(shí)吊裝平臺(tái)安裝完畢后進(jìn)行啟閉機(jī)的安裝，該啟閉機(jī)在出廠時(shí)各構(gòu)件（包括卷筒、減速器、滑輪等）已全部在現(xiàn)場地面完成組裝，吊裝時(shí)進(jìn)行整體吊裝即可。由于使用臨時(shí)吊裝平臺(tái)，汽車吊可最大限度地靠近吊裝平臺(tái)，整個(gè)啟閉機(jī)重15.6 t，經(jīng)吊裝曲線核算，使用35 t吊機(jī)即可滿足現(xiàn)場吊裝工況。為方便啟閉機(jī)就位，根據(jù)啟閉機(jī)的機(jī)座尺寸在臨時(shí)吊裝平臺(tái)頂部的調(diào)整板上安裝定位塊，啟閉機(jī)起吊后可直接使用定位塊定位。頂部的定位板（調(diào)整板）在啟閉機(jī)起吊前完成高程測量和定位焊接固定，啟閉機(jī)就位后進(jìn)行微調(diào)即可滿足安裝位置及高程要求。

啟閉機(jī)的機(jī)械及電氣部分的安裝按照啟閉機(jī)安裝規(guī)范的相關(guān)要求進(jìn)行，并符合施工圖紙和制造廠技術(shù)說明書的規(guī)定。全部電氣設(shè)備需可靠接地，待啟閉機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，進(jìn)行鋼絲繩的穿繞。啟閉機(jī)安裝調(diào)試完成后進(jìn)行必要的試運(yùn)行試驗(yàn)。

5.4 啟閉機(jī)連門

待啟閉機(jī)試運(yùn)行試驗(yàn)合格后，進(jìn)行啟閉機(jī)與門葉的連接，將啟閉機(jī)動(dòng)滑輪下放至門葉吊座位置，使用吊軸將啟閉機(jī)動(dòng)滑輪（底部有圓形內(nèi)孔吊耳）與門葉吊座連接，連接完成后需將吊軸進(jìn)行固定和緊固，以防止閘門啟閉過程中發(fā)生松動(dòng)。連接完成后使用啟閉機(jī)將門葉提升10 cm（為保證安全，期間啟閉機(jī)與鎖定梁的臨時(shí)鎖定裝置先不拆除），并保持10 min，10 min后檢查門葉的下滑量，符合相關(guān)啟閉機(jī)門葉聯(lián)調(diào)要求后再卸除鎖定梁、手拉葫蘆等臨時(shí)鎖定裝置。

6 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)吊裝平臺(tái)不僅結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，而且與混凝土結(jié)構(gòu)相比無需等待強(qiáng)度，現(xiàn)制現(xiàn)用，同時(shí)材料還可回收利用，在類似安裝時(shí)間緊迫、永久平臺(tái)不具備使用條件的工況下使用尤為合適。本工藝的實(shí)施有效地解決了龍背灣電站放空洞高位閘門臨時(shí)啟閉的難題，順利保證了防洪度汛目標(biāo)的達(dá)成。在高位閘門的永久啟閉設(shè)備平臺(tái)不具備正常承載條件時(shí)，可參考本施工工藝制作臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)吊裝平臺(tái)輔助安裝，以達(dá)到啟閉機(jī)及閘門的臨時(shí)啟閉要求。