苗尾水电站溢流表孔弧形闸门安装技术
2018-03-26
(中国人民武装警察部队 水电第三支队, 广西 南宁 530222)
1 工程背景
1.1 工程概况
苗尾水电站位于云南省大理州云龙县境内的澜沧江河段上,是澜沧江上游河段开发方案中最下游一级电站,上接大华桥水电站,下邻澜沧江中下游河段最上游一级电站功果桥水电站。苗尾水电站以发电为主。枢纽工程主要由砾质土心墙堆石坝、溢洪道、冲沙兼放空洞、引水系统、发电厂房和灌溉取水口等建筑物组成。
溢洪道共设5扇弧形闸门,门槽埋件5套。底槛高程1 387.37 m,侧轨顶高程1 419.3 m,设计水头21 m,总水压力29 400 kN,支铰中心点高程1 401.00 m,弧门半径24 m,采用悬挂式液压启闭机启闭。溢洪道工作闸门包括5台2×3 200 kN液压启闭机,启闭机液压泵站安装高程1 414.8 m,启闭机工作行程11 m,全行程11.2 t,启门速度0.5 m/min,闭门速度0.5 m/min,液压泵站油箱外形尺寸为1.4 m×1.5 m×1.5 m,液压泵额定功率35 MPa,电动机额定功率45 kW,液压油缸支铰高程1 411.12 m,液压缸防扰装置高程1 414.8 m。
1.2 工程结构
溢洪道弧形闸门每扇主要由7节门叶、2套支铰装置、2套支臂、4套侧轮、1套组合止水装置、1套爬梯及若干连接螺栓组成。闸门总重314.47 t,其中门叶结构总重139.90 t,单节门叶最大重量为33.21 t(第7节),门叶宽度为12.980 m,最大单节门叶高度为3.46 m(第2节),1套支铰装置总重21.905 t,1套支臂总重64.23 t。
溢洪道弧形闸门埋件主要由底槛、侧轨组成。门槽埋件单孔总重9.823 t,其中底槛埋件1.30 t、侧轨埋件2×4.27 t。
溢洪道工作闸门液压启闭机由10套液压缸总成、10套支铰总成、10套液压缸防扰装置、5套液压泵站、10套电器控制柜及若干油管组成,总重量270.25 t,单套液压缸重21.10 t, 单套支铰总成重5.45 t,单套防扰装置重0.28 t。
1.3 工程特点
(1)由于工期所限,金属结构安装的施工时间较短,任务量较大,且施工开始时坝顶工作面条件较差,影响闸门等大型金属件吊运。多项工作同时展开,工作面重合,多种机械交叉作业,存在较大安全隐患。
(2)闸门安装工艺要求高,现场安装难度大。此套闸门支臂与门叶采用螺栓连接,支臂与裤衩现场拼装焊接。这种安装方式要求闸门各部件安装位置精确,不能有丝毫偏差,既要保证门叶与支臂的拼装间隙,又要保证支臂与裤衩拼装位置的准确性。
(3)根据工期,闸门安装计划按照两种方式进行:一是埋件安装完成后即刻进行后续安装,二是待埋件及门槽混凝土浇筑完成后再安装。第一种方式能够保证金属结构安装工作不会因埋件混凝土浇筑工作而停止,工期不受影响。但闸门启闭摩擦碰撞会造成门槽埋件产生变形和位移,需要二次复检,且由于闸门的阻挡,门槽二期混凝土浇筑难度大。第二种方式的优点在于埋件不存在变形、位移风险,保证了埋件的施工质量。缺点是土建浇筑施工会延长闸门的安装工期。
2 吊装设备选择
为了实现苗尾水电站2016年度汛目标及年底下闸蓄水目标,经分析论证,工程选用架桥机(WJQ120t-30mA3)实现了2套闸门的同步安装,有效缩短了安装工期。
架桥机作为吊装设备,具有吊装简单、安全可靠、工作距离长、起重能力强、吊钩操作灵活、跨孔快捷等特点。架桥机在安装左岸工作闸门弧形闸门的同时,又能进行坝顶交通梁等大吨位部件吊装入位工作,为开通坝顶交通道路提供了支持,是行之有效且一举两得的吊装手段。
架桥机自身最重组件自重不到7 t,布置在坝前的移动式门机(SDMQ1260),最大起重量20 t,能够满足安装架桥机的承重能力需要,同时能够协助架桥机进行第二次、第三次跨孔布置要求。
3 溢洪道弧形工作闸门安装方案
2016年5月31日前需完成溢洪道5扇弧形闸门埋件的安装及门槽浇筑工作。在弧形闸门安装中,埋件安装直接影响闸门的拼装,是控制闸门安装的关键线路。根据闸墩完工日期倒排工期,确定闸门安装的关键线路。
由于工期较短、土建工期滞后等原因,溢洪道工作闸门安装分3个阶段进行,第一阶段对5号、4号孔工作闸门进行安装,第二阶段对3号、2号孔工作闸门进行安装,第三阶段对1号孔工作闸门进行安装。1号、2号、3号孔工作闸门埋件安装与5号、4号孔工作闸门安装同步进行,因此1号、2号、3号孔在埋件安装完成后有时间进行二期混凝土浇筑。
4 架桥机吊装闸门流程及闸门安装
4.1 吊装闸门流程
架桥机吊装闸门流程为:安装架桥机→下支臂、支铰,裤衩拼接和安装→第1节门叶吊装→门叶、下支臂拼接→2~5节门叶吊装→上支臂、门叶和裤衩拼装→6~7节门叶吊装→液压油缸吊装→坝顶交通桥吊装→架桥机跨孔。
4.2 闸门安装
溢洪道闸门部件利用70 t、100 t汽车吊转运,之后利用架桥机起吊安装。根据施工安排,首先安装5号、4号孔工作闸门,安装完成后,将架桥机整体前移至3号、4号孔,安装3号、4号孔工作闸门,最后将架桥机整体前移至1号、2号孔,安装1号孔工作闸门。
在1 399.00 m高程搭设临时安装作业平台。
(1)拼装。裤衩及下支臂吊装重量为25.149 t,支铰吊装重量为21.904 9 t,利用60 t平板车运输,70 t、100 t吊车及架桥机吊装,5号、4号孔支铰、下支臂及裤衩放到坝前进行拼装。由于坝顶通道尚未形成,组合构建拼装完成后无法直接运输至架桥机吊装范围。因此,利用70 t、100 t吊车将组合构件吊装至溢流面顶部,之后用架桥机吊装入位。随着施工的推进,坝顶通道逐步形成,其余3孔支铰、下支臂及裤衩可直接放到溢流面顶部进行拼装,再利用架桥机吊装入位。
(2)整体吊装。吊装时通过调整可转动铰座的角度,使两装配面平行,便于安装。利用手拉葫芦对铰座与座板的相对位置进行调整,使支铰座板上的螺栓对准铰座上的孔位。对准后,利用手拉葫芦配合架桥机移动支铰,使铰座与座板贴近,然后拧紧四周角上螺母使其紧固,并检查两装配面中心标记是否重合。检查确认后,拧紧全部螺栓。操作时需注意按规定的扭紧力以从中心向四周对称的顺序拧紧螺栓。最后利用架桥机将下支臂上端头慢慢放置溢流堰顶,脱钩进行门叶吊装。
(3)上支臂安装。上支臂应在对应的闸门门叶吊装到位后进行安装(第5节门叶)。 上支臂吊装重量为19.484 t,采用70 t吊车装车,60 t平板车运输,架桥机吊装入位。 在上支臂适当位置焊接临时吊装吊耳,吊钩固定好后将上支臂悬吊至闸室内,利用架桥机单个吊钩的灵活性及稳定性,调整上支臂倾角与裤衩装配面相对位置,用定位块将上支臂与裤衩装配面进行定位,使其两装配面中心及组装标记重合,然后进行定位焊接。 待上支臂与裤衩装配完成后,对门叶与上支臂的相对位置进行调整,使装配面相互平行,螺孔对正后,迅速将连接螺栓穿入并拧入螺母,用定位销打入定位孔内,使其两装配面中心及组装标记重合,然后穿入全部螺栓,拧紧四周角上螺母,进行紧固。调整、检查上支臂与门叶、裤衩两装配面中心与组装标记是否重合,待上支臂与裤衩装配面焊接完成后,再将穿入与门叶装配面的全部螺栓拧紧,按规定以从中心向四周对称顺序的拧紧力拧紧全部螺栓,固定支臂与门叶的连接。
吊装前,需在门叶吊点上对称焊接临时吊耳,以便架桥机吊装时使用。利用70 t吊车装车,装车时拖车上应放置枕木,闸门重心应在拖车中心线上,利用细钢丝绳、手拉葫芦绑牢门叶。运输过程中要确保运输安全,设置警戒带。
门叶安装前,在底槛上标记位置线,在侧轨标记基准点,并焊接限位挡板。利用架桥机将门叶缓慢提起,调整门叶角度,使之成为水平稳定的安装形态。随后吊移门叶至安装位置。检查门叶面与限位挡板的间隙,利用千斤顶对间隙进行调整。此时应注意在上游面设置支撑点,确保门叶脱钩后的稳定。
门叶吊装结束后,利用架桥机吊起下支臂,使下支臂处于与门叶拼接的高度。利用千斤顶、撬棍对下支臂位置进行微调,对装配面相互进行调整,用定位销打入定位孔内,使其两装配面中心及组装标记重合,螺孔对正后,迅速将连接螺栓穿入并拧入螺母,然后穿入全部螺栓拧紧。
待7节门叶拼接完成后,对门叶整体外形、尺寸进行全面检查,合格后实施门叶节间组装焊缝的焊接施工。焊缝的焊接必须按制定的施工顺序和规定的焊接参数严格执行,焊接时应对门叶的对角线和弦长等参数进行实时监测。若焊接过程中监测参数超出规范,须及时整改并校正门叶尺寸。
对在门槽内不能进行施工的焊接工作,待启闭机全部安装、调试完毕后,用启闭机将门叶焊缝位置升至闸墩顶部,在闸墩顶部位置进行焊接。焊接工作全部完成后,需对焊缝进行清理、打磨及无损检测,并涂刷防腐涂料。
5 结 语
苗尾水电站左岸溢洪道弧形工作闸门安装前,施工进度慢、多个特种设备交叉作业(门机、塔机、皮带机及架桥机)、安全风险大、施工干扰大等问题一直是施工难题,选用架桥机作为弧形工作闸门吊装手段,可解决在施工过程中出现的设备干扰及吊装难度等问题。在轮式起重机的配合下,确保了溢洪道弧形工作闸门吊装任务顺利完成,解决了施工干扰,降低了吊装难度,大大缩短了安装工期,保证了闸门安装任务顺利完成。