高港泵站工作闸门加固改造技术探讨

陈擎环，陈 冰，蔡亚琴

江苏省泰州引江河管理处， 江苏泰州 225321

1 工程概况

江苏省泰州引江河高港枢纽是国家南水北调东线水源工程之一，由泵站、节制闸、调度闸、送水闸、船闸和110kV 专用变电所等设施组成。泵站安装立式开敞式轴流泵9 台套，叶轮直径3.0m，配2000kW 同步电机，总装机容量18000kW。单机抽水能力34 立方米每秒，总抽水能力300 立方米每秒。泵站采用双向X 型流道，上下游两侧均设置上道闸门和下道闸门，通过上下四道闸门的启闭组合达到自引、抽引和抽排的要求。

2 闸门存在问题

高港泵站工作闸门在检修期间的水位组合是按长江侧水位▽3.73 米，内河侧▽1.5 米进行设计和校核的，而实际运用中，在夏季高水位排涝期，长江侧水位均在▽5.50m ～▽5.80m 左右，上、下游水位组合超过了设计标准。

在原设计工况中如汛期高水位需要检修时，可放下检修闸门，并控制检修闸门与长江侧工作闸门之间的水位在▽3.5m ～▽3.0m 之间。因为要考虑到检修闸门的止水效果，在整个检修过程中必须对水位随时进行监测，严格控制长江侧下道门与检修闸门之间的水位。鉴于检修闸门安装及准确控制水位在实际操作中较为困难，为了确保在汛期高水位期间，泵站机组出现故障时，能够利用工作闸门安全快捷地对主机泵进行突击抢修，高港枢纽委托原设计单位对高港泵站上、下游工作闸门的使用工况及水位组合进行了核对。经复核计算，泵站上、下游上道门和上游下道门能满足规范要求，但长江侧下道9 扇闸门因检修水位抬高，闸门主梁不能满足规范要求，须进行加固。

3 处理措施

高港枢纽经过综合比较后决定采用在原闸门主梁后翼缘贴焊-20×230mm 钢板的方案，贴焊后为增加闸门的高度，采用-20×200mm 作为背拉架将闸门的对角线连接。这样，加固后的闸门面板及主梁的强度与刚度均能满足规范要求。

因对闸门主梁加焊钢板，破坏了原闸门的防腐涂层，需对闸门进行重新防腐处理。同时考虑到该闸门已运行十多年，闸门止水橡皮出现不同程度的老化，主滚轮及侧滚轮也出现一定的锈蚀，可同时更换闸门止水橡皮，更换主滚轮轴套及侧滚轮等主要部件。

4 闸门加固流程及要点

1）拆除闸门的止水橡皮，拆除主滚轮和主滚轮轴，拆除侧轮；

2）对闸门进行检查和检测，并做好记录；

3）闸门原节点板割除：

（1）为了能够使闸门整体变形控制在范围之内，在去除节点板前，对闸门整体应先进行测平；

（2）采用氧乙炔火焰切割、碳炭弧气刨和砂轮机相结合的方法。节点板的正面焊缝可采用碳弧气体刨扣缝，反面焊缝可从正面采用氧-乙炔向下切割，这样可减少对闸门主梁的热输入，避免闸门主梁产生变形；

（3）先将闸门固定在与地基础连接牢固的钢质平台上，割除主梁与纵梁间的节点板部分，再用碳弧气蚀刨除焊缝，注意割除和刨除焊缝时的顺序；

（4）采用间隔法和间断施工法进行，严禁顺序割除和大面积连续施工，以控制热量的输入和对闸门的损伤。注意刨除时，控制施工对闸门母材的损伤，减少补焊，减少热量的输入；

（5）将去除节点板时翼缘表面留下的弧坑以及边缘切割留下的豁口修磨平整；

（6）经检查合格后转防腐工序，将原先的锌层除去，这样可确保闸门加固板的焊接质量。

4）闸门主梁加固板拼装和焊接

主梁的加固钢板采用整件下料，接长须钢板先接长后下料。下料后矫正，压角。注意压角尺寸根据实测进行。控制拼装间隙，拼装应从中间向两段对称进行，严禁在拼装时分段。闸门主梁的加固处理过程中要注意割除时不得破坏原闸门结构，贴焊钢板注意不产生过大的变形。

（1）闸门门体必需先测平后方能拼装主梁加固板。

（2）主梁加固板如需接长，则应预先接长并按一类焊缝进行焊接，以超声波无损检查合格后方能转组装工序；

（3）主梁加固板焊接要求：

① 清除焊道及两侧20mm ～30mm 范围内铁锈、水、氧化铁等有害杂质；

② CO2气体的纯度要求应＞99.5%；

③ 施焊前应进行加固焊，焊脚高度4mm，长度60mm，间距300mm；

④ 偶数焊工从中间向两端采用逐步退焊法对称施焊，焊脚高度均为K=8mm；

⑤ CO2气体保护焊应确保焊缝边缘熔合良好；

⑥ 焊脚高度应满足图纸设计要求，表面成形良好，无焊瘤、咬边、气孔等焊接缺陷；

⑦ 焊工需做好自检工作，并打上焊工钢号标识；

⑧ 焊接工艺参数：

（4）检验合格后，按编制的专项焊接工艺进行施焊。焊缝位置须先清除防腐层，以保证焊缝质量。原则上控制热量的输入，采用CO2气体保护焊，从中间向两侧，分段退焊法进行施工；

（5）焊接检验合格后，解除闸门与钢质平台的固定。根据闸门的变形情况进行矫正；

（6）闸门矫正合格后拼装背拉架，按加固板焊接工艺进行施焊。

5）闸门背拉架拼装和焊接

拼装闸门背拉架前应先检查门体的几何尺寸是否符合规范要求，焊缝要求以及工艺参数与主梁加固板相同，背拉架与主梁加固板背面焊缝不宜过大，只要求起到密封作用就可以了，对于CO2 气体保护焊焊不到的部位可改用焊条电弧焊。

6）焊缝修补

（1）焊缝有表面缺陷，由焊工自检后自行修补；

（2）焊件表面被电弧、碳弧气刨损伤处和焊瘤必须修磨平整；

（3）对接焊缝的缝内部缺陷，同一部位的焊缝返修次数不超过两次，如超过应查明原因，制订返修措施后，经监理和技术部门负责人批准后方可进行，并作好记录。

7）焊接检验

（1）根据图纸及工艺要求，所有焊缝必须进行外观检查，飞溅清除干净，焊缝外形尺寸和外观质量应符合DL/T5018-2004 中的规定；

（2）加固板对接焊缝属于一类焊缝，应圆滑过渡，避免产生咬边，控制对接焊缝余高，角焊缝趾应圆滑过渡；

（3） 焊缝的无损探伤应按GB/T11345-89 规定执行，对接焊缝不低于Ⅱ级为合格。

8）止水压板下料矫正、与闸门搭焊配钻孔、编号、拆除、打磨、防腐；

9）严格按闸门防腐工艺要求进行涂层喷涂。最终喷锌厚度160μm，外涂环氧底漆30μm，改性环氧需磨漆80μm，氯化橡胶面漆50μm，复合涂层总厚度320μm；

10）安装止水橡皮，需符合相应技术规范规定；

11）闸门主滚轮与主滚轮轴装配。主滚轮非工作表面采用油漆防腐。主滚轮工作表面涂黄油；

12）闸门安装主滚轮和主滚轮轴。主滚轮的工作面用水平仪调整在同一平面上。螺栓拧紧不得有松动，滚轮转动要灵活。闸门的四个主滚轮踏面控制在规范要求的公差不大于2mm，且控制主滚轮踏面与面板及侧止水橡皮的高差，经检验合格后，配钻止轴螺孔，固定轮轴。主滚轮安装后应转动灵活；

13）侧轮座与侧轮装配。侧轮非工作表面采用油漆防腐。测轮工作表面涂黄油。侧轮安装后应转动灵活。通过调节板控制侧轮的开档尺寸。

注：以上各工序均须检验合格后才能进入下道工序。

原闸门重量约12.5t，启闭机型号为QP2×250kN 卷扬式启闭机，最大启闭水位差为▽2.0m ～▽－1.0m，加固后闸门重量约增加2.0t，最大启闭力为445KN，未超出原启闭机的容量。闸门加固增加的重量对启闭机的工作影响较小，原启闭机可继续使用。

5 结论

本次对高港泵站长江侧下道工作闸门加固维修，2010 年11 月15 日开始施工，至2011 年1 月28 日施工结束，工程竣工后顺利通过了验收组的验收。此方案能有效解决泵站机组存在的长江侧下道工作闸门夏季高水位检修强度不足的问题，消除了工程隐患、达到了除险加固的目的，确保了闸门的正常运行。值得在类似工程中借鉴和推广。

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