深井廊道输水弧门安装及调试

梁 健,郭 奎,郭 磊

(1.杭州市港航管理局，杭州 310020；2.武汉武昌船舶重型装备有限公司，武汉 430061)

深井廊道输水弧门安装及调试

梁 健1,郭 奎2,郭 磊2

(1.杭州市港航管理局，杭州 310020；2.武汉武昌船舶重型装备有限公司，武汉 430061)

富春江船闸扩建改造工程输水弧门，系深井廊道工作门，尺寸和重量大，整体运输有难度，安装现场地域偏狭小；工作控制水头高，采用液压启闭，启闭机与门体连接运动件为四连杆机构，精度较高。在统筹制造、物流、安装及调试、水力学对该门安全控制的要求，有其相当的特殊性。本文展现了弧门的安装调试，协调解决节点问题的过程。

深井廊道;输水反弧门;制造安装;调试和水力学观测

1 工程简介

1.1 工程建设地址和特点

富春江新船闸位于浙江省桐庐县富春江镇境内的钱塘江中游七里泷峡谷出口处，距下游的杭州市约110 km，距离上游新安江水库大坝约68 km。本工程是我国首个在运行水电枢纽下游保留原有小尺度老船闸，紧接其新建一座高等级、大尺度船闸，提高船闸等级和通过能力的工程，对解决我国碍航闸坝问题具有较强的示范作用。

1.2 工程规模和输水系统

富春江船闸扩建改造工程新建500t级标准船闸一座，兼顾1000t级船舶的过闸要求，船闸尺度为300m×23m×4.5m(闸室长×宽×门槛水深)，设计年货运通过能力满足2500万t，投资概算10.6亿元。

输水深井廊道底标高-8.21m(黄海标高以下同)，启闭机的液压油缸固定铰轴标高27.1m，高程相差35.31m(地下十二层楼高度)。水平输水孔口尺寸4m×4m(廊道顶标高-4.21m)，在垂直深井中，油缸和门体通过二根拉杆连接的同时，梯形摇杆连在二根拉杆的中间，使得门和摇杆(对边)、井壁和单支拉杆(对边)，共同组成一个封闭运行的平行四边形。

门体弧长5.575m，宽4.004m加上油缸、附件、埋件(门楣、底坎、侧轨等)重126t，由二台55kW电机提供动力的液压泵站驱动。该门因实际工况下，高水头力作用在弧门的靠圆心这边，故而称做反弧门。

2 反弧门和门轨制造概述[1]

2.1 预埋件制造和安装

反弧门门槽，由底槛、侧轨、门楣、门楣封板、导轨、支铰座板六个部分组成。支铰轴中心标高-1.45m，支铰座板为一期预埋件，规格60mm×420mm×1500mm钢板，安装时与水平面的角度为124.85°，在土建浇筑到-3.5m标高时必须首先预埋。拉杆导轨一期埋件在土建浇筑18m到23.6m进行预埋。在反弧门的门楣有2根直径60mm钢质垂直方向通气孔，钢管在闸墙浇筑过程中一期预埋。通气管极易堵塞。

底槛、侧轨均采用复合钢板，基材为Q235B，复板材料12Cr18Ni9,不锈钢厚度不小于4mm。复板与基材焊接使用E309L的不锈钢焊丝，焊接顺序：从中间往两端对称间断焊接，先塞焊，再四周围焊，确保贴合紧密。为保证不锈钢面平整度，不锈钢复板厚度需预留加工余量，待焊接完并经过校正后，上机床加工不锈钢止水工作面。

图1 反弧门底槛制造示意图

图2 反弧门侧轨制造示意图

2.2 门体制造

2.2.1 概 况

弧形工作门门体为潜孔式直支臂反向弧形阀门，门叶结构件主材选用Q345B钢板、型钢，支臂主材选用Q345B钢板，顶、侧水封座板采用高强度船用钢板10CrNi3MoV，侧水封采用橡塑P型止水橡皮，侧底水封橡皮采用异形(下垂上弧)结构，门顶水封采用橡塑圆头平板水封，底止水为钢止水。门叶模型如图2、3所示。

图3 弧门门体示意图

2.2.2 门体制造原则和精度

(1)经现场实地踏勘和安装尺寸反复推演，确定门体整体制造，验收后整体发运；

(2)部件制造使用专业的水平钢胎模架(简称胎架)，门体在弧形胎架上整体制造，以面板为模板支撑面，在专用胎架上组装焊接；

(3)为减少门叶加工难度，底止水的加工余量留在底封板上，装配底止水前使用激光测量，并根据底止水下料尺寸划线，切割底止水余量，再装焊底水封。

(4)通过不懈努力，门体在实际总装状态下，达到如下精度要求，为顺利安装打下坚实基础：

表1 反弧门门叶完工检测精度数据汇总表

2.2.3 门体制作中遇到的问题[1]

在满足各个尺寸要求的前提之下，门体内部焊接质量问题必须过硬，要编制严密的焊接工艺，并严格执行。否则有可能通焊不透，过不了超声波质检，要重新编制返工工艺，还需经过专家反复论证再实施，费时费力。

3 反弧门安装

3.1 预埋件安装

与上述制造同样，反弧门支铰座的定位是预埋件安装的关键，两支铰座的同轴度要求1mm以内，且直接关乎到底槛、门楣、侧轨的定位。支铰座轴线的定位调整不方便，需设计一种简易调心装置，两端用膨胀螺丝固定在墙面上，中间拉钢丝作为支铰座轴线，调心装置可上下、左右微调。通过该调心装置，实现支铰座的轴线精确定位，保障反弧门预埋件的安装精度。

3.2 反弧门物流和吊装

富春江船闸上闸首江侧，属于孤岛地形，吊装弧门的120吨履带吊从岸侧无法过去，需要在二个闸墙之间临时安装四片钢箱梁，钢箱梁运到后先做实载试验，履带吊需要开上凌空的钢箱梁压载，成功后架设箱梁，先把门从岸侧吊入闸底，履带吊过桥后在江侧再把门吊到安装平台上来。

反弧门采用重型超低底盘专用运输车发运到工地后，首先安装顶止水橡皮和侧止水橡皮。同时安装重达一吨多的已装上自润滑轴承的支铰轴，采用先对中然后撞钟法将支铰轴装入反弧门。准备就绪后，进行反弧门吊装。

在井口，油缸的砼牛腿座已预制完毕，受牛腿限制实际洞口尺度6×5m，反弧门垂直入洞最小尺寸4.8m×5.76m。由于反弧门垂直入洞尺度不够和场地条件限制，只能单吊车吊装，安装过程采用手拉葫芦与履带吊配合作业，让反弧门下落时轨迹为小弧线划绕过牛腿，余量非常的小，然后不断调整角度不断下落，使门非常轻微的擦着垂壁，慢慢落下到指定位置。

图4 反弧门布置图

3.3 反弧门附件安装[2]

反弧门吊落井底后，需安装拉杆和导向架，油缸的活塞耳轴和门的吊耳中心还差25.3m落差。首先要安装拉杆连杆轴的滑动座，调整清理预埋螺杆，将铸钢件滑动座沿井壁垂直固装好，再将二根拉杆穿轴销连接好。在穿的时候也要同时把导向架杆同轴穿进，而导向架的另一端有二个需要联在对面壁上固定铰座亦需挂上，整个拉杆和导向架杆装好后的暂挂在滑动座上，下端先不与门体吊耳穿接，让其自然下垂搁置，待油缸固装上后，先联活塞杆圆环轴和拉杆，然后放下油缸行程，再来连接门的吊耳，最后调整安装导向架杆的固定铰座。

接下来在深井内，手工浇筑门楣、侧轨、导轨的二期砼，用砼充填反弧门内的密闭舱来压载，井底-1.45m处门的支铰座与支铰座板间用浇筑环氧树脂牢牢固定。

3.4 安装过程遇到的问题

拉杆安装完成之后发现拉杆的实际总长短了，使得下拉杆的吊头竟然连不上反弧门吊耳。反复查找原因，结果发现油缸工作行程和最大行程是达到了，制作方把空行程全部留在了无杆腔，而设计的想法应该把空行程放在有杆腔，一来二去相差12cm。经协调下节拉杆加长19cm，主要考虑油缸有杆腔盖与活塞之间，至少预留5cm余量来应对直压杆挠度问题；同时，摇杆支架座分别调整上移6-8cm，尽量保持平行四边形四连杆运行。

3.5 反弧门调试[3]

反弧门安装完毕后，在井底无水状态需检查反弧门背面透光性，必要时调整止水橡皮，测试门的运行平顺性，安装左右侧活动门槽封板(更换橡皮时用)，清理表面挂浆，清补油漆，安装门井内检修钢爬梯，安装井口盖板。最后进行动水调试，测试通气孔的进出空气量，在通气孔堵塞的情况之下，采用明管通气孔替代。

3.6 调试中遇到的问题

在无水有水调试过程中，由于原来的内置式开度仪制作粗糙，钢丝绳左右摆动过大与端盖干涉，使得钢丝绳断裂，无法读取开度读数，致使调试中断。全部更换华之洋的带自动排绳装置约束精卷盘式内置式开度仪，故障排除。另外，在更换开度仪时切记要断电，否则要烧毁进口通讯模块(读取信号给PLC)；通讯模块为二进制直接读取，大大优于格雷码仪表过渡式读取，缺点是订货采购周期相当的漫长。

3.7 动水调试运行工况

在库区水位23.18m，下游水位5.3m，工作水头17.88m，一路全开反弧门为新船闸输水，实测产生峰值大于190m3/s的流量(见附图)，目测进水白色涌浪声势大，在老船闸从进水口到弧门聚汲水区域水位跌落最大值为7.5m之多。为保证船舶过闸安全，通过实船试验、系缆力的测试分析和水力学模型分析，最终确定反弧门的推荐运行方案为：

双边开启至41%，停机275s后继续开启至60%，停机100s后开启至80%，至人字门前后水位差为0.5m时动水关闭双边弧门至40%，在开启人字门后继续关门到底位。

图5 优化方案下闸室充水时流量变化过程

采用以上优化方案进行实船试验：(1)上游待闸船舶瞬时最大系缆力船头为5.63kN，船尾2.6kN；(2)闸室内瞬时最大系缆力船头为9.93kN，船尾9.34kN；均满足规范要求。

4 结 语

输水弧门在高水头船闸被采用，制造、安装和调试必须具备精益求精的工匠精神，使用中需要在高水头差情况下动水开启和关闭；油缸开度控制必须要可靠，调试时牵涉到的水力学检测设备复杂，门的主要零部件长期浸泡在水下，受井下作业场地限制，附件相互制约，平台面积狭小，维护和抢修将会迎来相当大的挑战。

[1]白培康，李志勇，丁京滨，等.材料连接技术[M].北京:国防工业出版社，2007.

[2]邓雪松，姜永健.铜场水库金属结构布置和设计[J].科技信息，2011,(25):279-280.

[3]翟维.新疆台兰河一级水电站工程金属结构设计[J].科技信息，2013,(15):421.

Installation and Adjustment of Water Arc Gate in Deep Well Corridor

LIANG Jian1,GUO Kui2,GUO Lei2

(1. Hangzhou Port and Navigation Administration Bureau，Hangzhou 310020,China；2.Wuchang Shipbuilding Industry Co.LTD ,Wuhan 430061, China)

The Fuchun River lock extension project of water arc gate, deep line corridor work gate, size and weight, the overall transport difficult, on-site installation area narrow circumscribed control; high head, hydraulic hoist, hoist and the gate body is connected with the motor for the four link mechanism, high precision. In the overall planning, manufacturing, logistics, installation and commissioning, hydraulic control of the requirements of the gate, there is a special. This article shows the arc gate installation and debugging coordinate the process to solve the problem of node.

deep well corridor;wate reversed arc gate;manufacturing;installation;debugging and hydraulics observation

2017-03-01

梁 健(1966-)，男，浙江杭州人，高级工程师，E-mail：2933020549@qq.com。

U641

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2017.02.011

1671-234X(2017)02-0054-05