翻板闸门不锈钢止水座板施工工法

陈万需 杜奇奋

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司 杭州 310051)

1 前言

不锈钢有弧体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、双向不锈钢四种;奥氏体型不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料，一种无磁性的不锈钢材料，由于其奥氏体结构，具有很强的抗高温氧化能力，因此在许多环境中有很强的抗腐蚀性能，且能够很好地抵抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂。所以在翻板闸门的闸墙侧设置不锈钢板，能减少闸门启闭的摩阻力和增加止水功能。瑞安下埠水闸工程的闸墙两侧也设置了扇形不锈钢板水封座板，该结构设计为浙江省首次运用，施工面积单块达到约70m2，最大高度达9.85m，制作和安装均有一定难度。翻板闸门安装后，在启闭过程中，开启平稳，没有尖锐声响，没有卡阻现象，水密性好，达到了预期目标。本文将该施工工法总结如下。

2 工法特点

a.闸门启闭过程中密封性好，平整度高。

b.具有很强的抗腐蚀性能，不易磨损，止水效果好，能够很好地抵抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂。

3 适用范围

本施工工法适用于闸门形式为卧倒翻板门的闸门。

4 工艺原理

闸门型式为卧倒翻板门，闸门启闭过程中为保持两侧水封的水密性，减少摩阻和增加止水功能，在闸墙两侧设置了扇形不锈钢板水封座板。这种结构设计和空间布置方式为浙江省首次运用，设计采用的316L 不锈钢板，厚6mm，型号00cr17Ni14MO2，为奥氏不锈钢板的一种，特点为:316 钢种的低C 系列，除与316 钢有相同特性外，还具有抗晶界腐蚀性状的性能，非磁性，规格为1500mm 宽×6mm 厚的卷板，经计算切割成规格板。不锈钢板位于翻板闸门两侧，起减少摩阻和增加止水功能的作用(如图1 所示)。设计要求:不锈钢板护面要光滑垂直、铅垂度1/1000，平整度不大于2mm/m，粗糙度12.5。

钢骨架由主梁和橼梁组成，主梁采用［12 槽钢，橼梁采用［10 槽钢。主梁［12 槽钢通长，每块板4 条，约隔500mm 间距布置。主梁间用［10 槽钢以间隔500mm 距离焊接成骨架(即［10 横档)，两个宽侧边用［12 槽钢焊接。为确保钢骨架的平整度，并防止钢骨架的焊接变形，采取20号乙工字钢焊成两个工作平台，上铺30 厚钢板，每块规格为4000×2210，一个焊骨架，一个焊不锈钢板。钢骨架放在工作平台上先点焊，再上模压梁，旋转调校螺丝，使螺丝紧紧顶住钢骨架，然后满焊钢骨架，待所有焊接点充分冷却后方可卸模压梁，模压梁卸毕，检查钢骨架的平整度，如发现局部扭翘，用大锤调平。待一层不锈钢板制作完成，应尽快安装，防止久放变形。

图1 单块不锈钢板制作

在安装跨间搭建满堂脚手架，用人工运不锈钢板到安装处，立钢板，使钢板的外侧面紧挨墨线，底层一排4 块都放置后，调整平直度和垂直度，用φ28 钢筋固定，完毕后再安装上一层不锈钢板，调整后把所有定型不锈钢板背后的槽钢骨架点焊固定，再在上层背面用［8 斜撑槽钢固定。在地上紧挨不锈钢板板面安装一条通长的20号乙工字钢，工字钢与底板混凝土中的预埋铁件焊接固定。调整不锈钢板，与工字钢点焊。

为确保不锈钢板的安装质量，防止因加固支撑或受变形压力过大等原因而造成板材变形，决定每次安装两层，即3.0m 高，下闸首和泄水闸分3 次安装，上闸首分两次安装。翻板闸门侧视图见图2。

图2 水闸金属结构布置

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

施工工艺流程如图3 所示。

5.2 操作要点

5.2.1 不锈钢下料

为减少浪费，要按板材的规格下料，板宽1500mm，按每块3000mm 下料。

5.2.2 型钢骨架制作

图3 工艺流程

为减少焊接变形，必须要在每块板材加焊钢骨架，增加每块规格板的钢度。钢骨架由主梁和橼梁组成，主梁采用［12 槽钢，橼梁采用［10 槽钢。主梁［12 槽钢通长，为3002mm 长，每块板4 条，约隔500mm 间距布置。主梁间用［10 槽钢以间隔500mm 距离焊接成骨架(即［10 横档)，两个宽侧边用［12 槽钢焊接。为确保钢骨架的平整度，并防止钢骨架的焊接变形，采取如下措施:用20号乙工字钢焊成两个工作平台，上铺30 厚钢板，每块规格为4000×2210，一个焊骨架，一个焊不锈钢板。预先制作20号乙工字钢模压梁，梁两头有长头可钩住工作平台，梁中间间隔500m 焊接调校螺丝。钢骨架放在工作平台上先点焊，然后上7 条模压梁，旋转调校螺丝，使螺丝紧紧顶住钢骨架，然后满焊钢骨架，待所有焊接点充分冷却后方可卸模压梁，防止钢骨架未定型而卸梁后发生扭曲(如图4)。模压梁卸毕，检查钢骨架的平整度，如发现局部扭翘，用大锤调平。

5.2.3 不锈钢板与型钢骨架焊接成整体(定型板)

a.钢骨架槽钢的焊接:中板规格板两条［12 长度为3002mm，另2 条［12 长度为2762mm，宽边［12 长度为1262mm，顶部和一个宽边的连接档槽钢实面向着不锈钢焊接面，其余的包括［10 橼梁的脚口面与不锈钢板焊接，使槽钢形成方管，增强其钢度，减少变形。

图4 不锈刚板骨架成型

b.边板:底中板、长度不变，宽度1500+30;底边板:长度3000－28，宽度1500+30;顶中板，长度不变，完成1500－28;顶边板:长度3000－28，宽度1500－28;侧边板:长度3000－30，宽度:1502。

c.钢骨架的每个焊接点必须满焊，焊缝的质量必须符合《碳素结构钢》(GB/T 700—2006)中规定的焊接质量标准和《水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T 5018—2004)中的规定。焊缝要透焊饱满，无气孔夹渣现象;表面的焊渣要清除干净，不锈钢板连接面的焊缝要磨平。钢骨架制作完成，在另一块工作平台上焊接不锈钢板。先制作好最底层的不锈钢骨架，共4 块，其中A号2 块，Aa号1 块，C号1 块，在地上一字形排开，拉直线调直钢骨架的边缘，用墨线弹出30mm 宽的连接线，不锈钢板按连接线盖在钢骨架上并点焊固定。点焊时必须在不锈钢板上放置横档并堆重，使不锈钢紧贴钢骨架，防止中部隆起。把固定好的一块规格板移到工作平台上，翻转放置，使不锈钢板面朝下平贴在工作平台的钢板上，上面放置模压梁，旋转调正螺丝，把不锈钢板压紧固定，然后用不锈钢焊条进行点焊，把不锈钢板焊在槽钢骨架上。点焊位置:主梁和橼梁的两侧和各处转角，间距100mm，点焊长度:50mm，焊缝高度:6mm，焊缝形式:凸弧型。点焊完成，待焊点充分冷却后除去焊渣，卸掉压梁，用3m 铝合金方管调正。一块定型不锈钢板制作完成，从平台移到平整且硬实的混凝土地面上平整摆放，不允许重叠堆放。待一层不锈钢板制作完成，应尽快安装，防止久放变形。

d.不锈钢板制作后经调整，还应检查所有的焊缝焊点，如发现开裂，必须重新压紧补焊。不锈钢板热导性能差，与骨架的焊接不能整块满焊，否则产生严重变形后就会因无法调整而作废。

5.2.4 不锈钢板安装部位测量放线及不锈钢板(骨架)安装定位

不锈钢板的安装是难点，因其垂直度，大面平整度要求高，且不锈钢板安装时受支撑固定、锚筋焊接、混凝土浇筑影响，增加了安装难度。每次安装两层，即3.0m高，下闸首和泄水闸分3 次安装，上闸首分两次安装。

施工方法:清理基底测定安装跨的中轴线和四个方向的边线并用墨线弹出。用卷尺测量左右边线到中线的距离和净跨尺寸，丈量对角线的长度，经检查均符合设计要求及规范规定，才能进行安装。如果对角线和中轴线到边线的距离有误差，必须重新测量，直到符合要求为止。在安装跨间搭建满堂脚手架，立杆纵向间距0.5m，横向间距1.0m。纵向、横杆间距:1.0m×1.0m，横向横杆间距0.5m×0.5m，斜撑上下两档，间距2.0m，剪刀撑上下两档，间距3.0m，中轴线两侧各两排。用人工运不锈钢板到安装处，立钢板，使钢板的外侧面紧挨墨线，底层一排4 块都放置后，用水准仪测每块的高程，边测边调，使4 块不锈钢板的顶面高程一致，调整平直度和垂直度，用φ28 钢筋固定，完毕后再安装上一层不锈钢板，调整后把所有定型不锈钢板背后的槽钢骨架点焊固定，再在上层背面用［8 斜撑槽钢固定。在地上紧挨不锈钢板板面处安装一条通长的20号乙工字钢，工字钢与底板混凝土中的预埋铁件焊接固定。预埋铁件规格:250×200×10，预埋铁件中心间距500mm，工字钢与每块预埋铁板焊接。在工字钢的中间和两端紧挨板面处各立一条2.75m 高的20号乙工字钢，对该3 条工字钢的垂直度、直线度进行调整，并与相对的另一侧进行上口净空尺寸的控制，直到完全符合要求，然后用20号乙工字钢外斜撑固定，在3条工字钢顶部拉直线，并在该3 条固定工字钢间按间隔500mm 加竖20号乙工字钢，调整加竖工字钢，使之与固定的工字钢在同一平面(如图5、图6)。最后调整不锈钢板，与工字钢点焊。

5.2.5 不锈钢板(骨架)支撑加固

不锈钢板安装完毕，经验收，符合要求后对不锈钢板进行支撑加固，首先在两层钢板接缝处焊接一条水平横向20号乙工字钢，竖立工字钢顶部也用一条20号乙工字钢横向焊接，这两条工字钢位于竖直工字钢的外侧，使横竖工字钢联成一个骨架，再用水平撑杆与横竖工字钢顶撑结实，水平撑杆的顶撑密度为垂直间距0.5m，水平间距0.5m，长度为4.5m 以上，每根立杆用扣件固定结实。

5.2.6 混凝土浇筑(跟踪监测)

监测要点:

a.需要混凝土施工密切配合，控制混凝土上升速度，控制坍落度。

b.混凝土浇筑过程中，不锈钢板外侧派人喷水降温，以免水泥水化热过高引起变形，浇筑后继续浇水。

c.墙体两侧挂线垂监测，专人负责。

d.监测加固装置是否变形、移位。

6 材料与设备

6.1 材料

a.钢骨架由主梁和橼梁组成，主梁采用［12 槽钢，橼梁采用［10 槽钢。主梁［12 槽钢通长，为3002mm长，每块板4 条，约隔500mm 间距布置。主梁间用［10槽钢以间隔500mm 距离焊接成骨架(即［10 横档)，两个宽侧边用［12 槽钢焊接。为确保钢骨架的平整度，并防止钢骨架的焊接变形，用20号乙工字钢焊成两个工作平台，上铺30 厚钢板，每块规格为4000×2210，一个焊骨架，一个焊不锈钢板。

b.跨间搭建满堂脚手架，立杆纵向间距0.5m，横向间距1.0m。纵向、横杆间距:1.0m×1.0m，横向横杆间距0.5m×0.5m，斜撑上下两档，间距2.0m，剪刀撑上下两档，间距3.0m，中轴线两侧各两排。

c.不锈钢板采用316L 不锈钢板(奥氏不锈钢板)，厚6mm，型号00cr17Ni14MO2。

6.2 机具设备

a.不锈钢焊接焊条为308 型，钢骨架焊接用焊条为E4303 型;等离子切割机、电焊机、墨斗(弹线器)。

b.检测工具:全站仪、3m 铝合金管、塞尺、靠尺、钢卷尺、线垂。

7 质量控制

不锈钢板施工的质量控制分定型板制作控制，安装过程中控制和混凝土施工阶段质量控制3个阶段。

7.1 定型板制作时的质量控制措施

a.钢骨架制作和不锈钢与钢骨架焊接的质量控制:钢骨架制作时外框尺寸必须准确，先按规格板的要求在工作平台上放出各主架梁和橼梁的边样，先点焊后让橼梁与主梁焊接，点焊完毕。为确保不锈钢板(1500mm×3000mm 为标准板)的制作平整度，在制作时，加工两个工作平台(4m×2.2m)，用20号工字钢焊接，上铺30mm 钢板，平整度为1mm。

b.焊接不锈钢板和型钢骨架时，用4 根模压梁(20号工字钢制成，可用螺丝调节高度)压住型钢骨架焊接，必须待焊缝充分冷却后方可卸除模压梁。不锈钢定型板制作完成，用3m 铝合金方管检查其平整度，如有不符合的地方要及时调正，安装前要检查所有的焊缝，发现开裂的要及时补焊。

c.焊接，不锈钢焊接焊条为308 型，钢骨架焊接用焊条为E4303 型;制作型钢骨架时为满焊，不锈钢板焊接时为点焊，长度50mm，间距100mm。焊接质量必须符合规定，不锈钢板切割必须使用等离子切割机，严禁用气割，以防变形。

d.定型板摆放:放在平整且硬实的混凝土地面上，不允许重叠堆放，严禁堆放重物和行人踩踏，并用土工布覆盖，防止阳光照射，致不锈钢板变形。

7.2 不锈钢板安装过程中的质量控制

a.测量放线，轴线定位:因全站仪的定位测量受大气压强、温度、人工架设误差等影响，多次定位必定存在一定的差别，为了确保不锈钢板安装的精度和相对尺寸准确，符合设计要求，采取一次定位测量，在闸底板上设置多个永久性标记(轴线控制点)。各道工序均按此标记控制或校核。严格按测定的轴线安装，每安装一次必须检查上口的轴线偏差。

b.为确保不锈钢板的铅直度(1/1000)，固定不锈钢板(定型板)的工字钢，需选用20号、顺直，且有足够刚度的正品钢材。

c.为保证不锈钢板安装后的整体刚度，每次安装高度为3m(两层)，相应混凝土浇筑高度也不超过3m。

d.两侧闸墙对称安装固定，每一安装段完成，重新测量垂直度、平整度、净空尺寸、轴线偏差、相邻板高差。

e.固定和支撑是关键，搭设满堂承重脚手架，采用工字钢加密支撑，各搭接处焊接牢固，使不锈钢板和支撑系统连成牢固的整体。

7.3 安装完成后的质量控制

不锈钢板安装完成后还要保护好，免受外力的影响而变形。

a.严禁混凝土模板安装时的拉条与不锈钢板的钢骨架焊接，混凝土模板必须进行背后支撑。

b.混凝土模板加固时要小心，避免加固钢管时与钢板接触而受力不均产生变形。

c.钢筋绑扎后保护层垫块不得与钢骨架靠得太紧。拉结筋不得太长，不锈钢板背面的混凝土模板不能加固得太紧。

d.经验收合格后，混凝土浇筑时必须派人值班，注意振动棒不能紧靠钢骨架或不锈钢板振捣。发现支撑架松动要及时加固。混凝土浇捣时必须派专人负责对不锈钢板进行不间断淋水，一来可冲洗掉表面水泥砂浆的污染，二来对不锈钢板进行降温，防止因混凝土水化升温而变形。

7.4 轴线控制

为了确保不锈钢板安装的精度，其轴线位置的控制非常重要。因全站仪的定位测量受大气压强、温度、前后视人工架设误差、仪器精度等影响，每次定位必定存在一定的差别。为保证不锈钢板安装符合设计要求，采取如下控制措施:清理下闸首和泄水闸地面杂物，冲洗地面并晒干，使地面干净、干燥、无尘、潮湿。下闸首和两孔泄水闸同时放样，与已完成部位的轴线进行复核，如误差在允许范围内，3 孔同时调整，放出每孔的中轴线，高处定两个点，低处定两个点，并作永久性的标记，测出上游段终点和后浇段边线的位置及下游段控制点的位置，并延长到下游消力坎的中轴线，在消力坎顶上设中轴线点，每条中轴线共设5个控制点并作永久性标记。再以每条中轴线的5个控制点打90°角测出边线控制点，也作永久性标记。经复核无误后，把中轴线和上下游控制线用墨线弹出。闸墩各工序施工、防撞钢板施工、不锈钢板施工、预埋件安装均由这些控制点和控制线来控制，不再用全站仪。施工到上部时，把底板上的控制线引到直墙上，并作好明显的标记。上部轴线控制，可用全站或经纬仪把底板上的中轴线和上下游控制线引测到上部脚手架上进行定位校核。

注意:钢板、不锈钢板、钢筋、模板等施工前都要进行定位测量，完毕后还要进行轴线复核，否则不得进行混凝土浇筑。

8 安全措施

a.施工中严格遵守《水利水电工程土建施工安全技术规程》(SL 399—2007)，机械的操作必须符合《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ 33—2001)。

b.进行高空施工作业时，必须遵守国家现行标准《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ 80—91)的规定。

c.现场设置的各种安全防护设施、安全警示标志不得擅自拆除、移动。如有变化须经工地负责人和安全部门同意，并采取相应措施。

d.施工人员进入现场，必须戴好安全帽和其他必要防护用品，严禁赤脚，穿拖鞋、高跟鞋进入工地。

e.混凝土浇筑前，项目安全员和技术员对所有支撑体系、临时用电等进行安全检查及整改，直至消灭安全隐患后才能进行混凝土浇筑。

f.运输车辆倒退时，车辆应鸣后退警报，并有专人指挥和查看车后。

g.所有施工机械、电力、燃料、动力等的操作部位，严禁吸烟和任何明火。

h.施工机电设备应有专人负责保养、维修和看管，确保安全生产。施工现场的电线、电缆应尽量放置在无车辆、人、畜通行部位。开关箱应带有漏电保护装置。

i.混凝土振捣手在施工过程中应穿防滑胶鞋，戴上绝缘手套。

j.夜间施工时，应有足够的照明，并防止眩光。

k.施工过程中，必须按规定使用各种机械，严防伤及自己和他人。焊接切割等明火作业必须在安全地点进行，或监控下作业。

1.焊工持证上岗，且上岗证前期试焊焊件必须经检验合格。

m.专业电工持证上岗。电工有权拒绝执行违反电气安全的行为，严禁违章指挥和违章作业。

9 环保与资源节约

a.加强对作业人员的环保意识教育，钢材运输、装卸、加工须防止不必要的噪音产生，最大限度地减少施工噪音污染。

b.为防止施工作业产生的灰尘污染，除在现场的作业人员配备必要的专用劳保用品外，还应随时进行洒水以使灰尘污染减至最小程度。

c.废旧模板、钢筋头、多余混凝土应及时收集清理，保持工完场清。

d.施工废水应及时收集处理，未经处理不得排入农田、耕地、饮用水源、灌溉渠道和养殖场。

e.建立、健全工地保洁制度，设置清扫、洒水设备和各种防护设施，防止和减少工地内尘土飞扬，严禁向河道倾倒垃圾和排放污水。

f.合理调节作息时间，尽量减少夜间施工时间，不影响现场周围居民的正常休息。

10 效益分析

通过不锈钢板的施工情况可以看出，根据不锈钢板的特性，制定合理的施工方法和施工工艺，从制作、加工、安装到混凝土浇筑成型，全过程实施质量监控，从而使得大面积不锈钢板的平整度、垂直度等各项质量指标控制情况良好，为大面积不锈钢止水墙制作、安装、施工填补了空白。经过检测，各项指标都达到要求，满足设计标准，符合规范要求。翻板闸门安装后，在启闭过程中，开启平稳，没有尖锐声响，没有卡阻现象，达到了预期目标。闸墙设置不锈钢板，平整度质量较混凝土面好，止水效果显著;闸门与不锈钢板面的摩阻力较小，延长了橡胶止水带的使用寿命，减少了闸门的检修运行成本50%以上。

工程建成运行后，将对保护温瑞塘河流域人民的生命财产，改善水环境，促进当地社会的发展和经济建设起到重要作用。