特大型闸墩支撑钢梁安装工艺研究与实践

吴三线

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000)

1 工程概况

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峡出口弩滩上，是一座以防洪、航运、发电、补水压咸、灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。枢纽自右向左依次为右岸挡水坝段、右岸厂房坝段、泄水闸坝段、左岸厂房坝段、船闸坝段等。

水库正常蓄水位61.00m，总库容34.79×108m3，防洪库容15×108m3，电站总装机容量1600MW，多年平均发电量60.55亿kW·h。工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型。

泄水闸低孔采用宽顶堰，堰顶高程22.00m，孔宽9m，孔高18m，低孔分缝采用两孔一联的墩中分缝型式，边墩厚度4.0m，中墩厚度5.3m，闸墩长67m，坝段长31.3m。上游设双胸墙，第一道胸墙厚3m，第二道胸墙厚5m，胸墙最低处底高程为40.00m。

2 钢梁特性

大藤峡泄水闸低孔弧门尺寸较大，正常蓄水位时闸墩所承受的单臂弧门推力为34050kN，弧门总推力为68100kN，门轴推力目前国内同行业最大。闸墩采用预应力钢筋混凝土结构，锚索布置采用辐射式平行布置方式。主锚索在闸墩立面上呈辐射状，共布设5层，平面上泄水闸中墩每层布置6束主锚索，共计30束，边墩布置4排，共计20束。锚束两端分别锚固于闸墩中预留平孔及钢梁上。单根锚索永存吨位不小于4600kN，设计吨位为5600kN，超张拉吨位为6100kN。

支承钢梁主体材料为Q345B，梁体为变截面箱型组合焊接梁。支承钢梁采用一孔一联的布置型式，梁端采用预应力锚索与水工闸墙联接，传递弧形闸门所受荷载。由于钢梁承受的荷载较大，钢梁制作尺寸大，外形尺寸15100mm(长)×4700mm(宽)×3860mm(高)，支承钢梁共20套，单套重量230t，为目前国内最大闸墩支撑钢梁。

3 钢梁安装重点难点

泄水闸低孔预应力闸墩支承钢梁是非常重要的结构，且施工工艺可借鉴的经验相对很少。为了使支承钢梁的施工各项工序可控，选取合适参数和施工工艺，确保钢梁安装施工质量满足设计要求是非常关键的。

对比国内外类似工程，大藤峡水利枢纽泄水坝段弧门支撑钢梁施工难点在于单件吨位大，钢梁的吊装、定位、调整是该项目施工的难点。

4 钢梁安装工艺研究

(1)钢梁基础定位工艺研究

通过调研及资料研究，大藤峡泄水低孔弧形工作门支承钢梁的基础定位，采用二期基础预埋板辅以水平托架的方案，方案简图如图1所示。

图1 钢梁基础板及托架设置简图

在闸墩混凝土浇筑时间，首先进行一期插筋件1及预留加固型钢件4的安装。待浇筑完毕后，进行二期基础预埋件件2的安装，件2安装调整完毕后，进行件2二期混凝土浇筑施工。待件2二期混凝土施工完毕后，开始钢梁水平托架3的安装。然后进行钢梁的吊装。

该方案很好地解决了钢梁重量重、尺寸大、空间角度要求精度高等带来的调整难的问题。将传统方案中通过调整钢梁支撑斜面来调整钢梁空间倾斜度及位置尺寸的方式，转化为通过调整托架水平的方式进行调整。调整方便，检查测量容易，同时便于应力锚索钢管的安装。

(2)钢梁吊装工艺研究

根据现场施工场地状况，采用750t履带吊进行吊装作业。待消力池底板浇筑到EL18.0高程后，通过回填石渣，来保护已浇筑的消力池混凝土及下游侧门机轨道，并形成吊装作业平台。考虑到支承钢梁特性，吊装时支承钢梁的倾斜度和水平度控制难度大，在吊装前制作一套与支承钢梁角度相同的箱型工装，工装尺寸略小于水平托架的尺寸，以便吊装后能取出来，重复利用。钢梁就位前，先将钢梁运至泄水低孔下游侧，利用750t履带吊将钢梁吊卸到与安装位置角度相同的箱型工装上，再根据工装上的支承钢梁倾斜度挂装钢丝绳、卸扣、滑轮组和手拉葫芦，以确保吊装的倾斜度和水平度，如图2所示。然后用750t履带吊将钢梁吊至已经调整好的水平托架上。再复测钢梁尺寸，并通过托架进行调整。

图2 箱型工装示意图

为保证吊装时间，钢梁就位时，能尽可能较少调整，在基础预埋板端头，设置左右限位块，尽量保证钢梁左右就位精度。同时，设置滑轮组配合链条葫芦以满足钢梁空间角度的微小调整需要。

5 钢梁施工实践

5.1 基础预埋板施工

钢梁基础埋件包括一期插筋及支撑架底座、支撑架1、支撑架2等。其中，底座及支撑架结构如图3所示。单件支撑架底座重957.8kg，支撑架1单重6309.8kg，支撑架2单重5788.1kg。

图3 支撑架底座及支撑架结构图

(1)首先进行一期插筋预埋，在土建进行泄水闸EL41～44高程备仓时间，将一期插筋安装完成。因EL44高程未布置面层钢筋，插筋安装采用样架筋，或随浇筑同步安装均可，但需保证埋入深度及位置尺寸。

(2)在一期插筋安装完毕后进行支撑架底座的安装，支撑架底座安装采用下游MQ600门机进行吊装，调整支撑架底座水平及高程满足图纸要求。满足要求后，将利用搭接筋将底座与一期插筋进行焊接加固。完成后移交土建进行二期混凝土浇筑。

(3)土建完成钢梁底座二期混凝土浇筑，龄期满足要求后，复测钢梁底座的水平及高程，然后进行支撑架1、支撑架2的安装。复测工作面倾斜度，工作面倾斜度测量方法，按理论水平投影尺寸L的偏差值进行控制，偏差值不应大于L/1000。调整完毕后，将支撑架进行断续焊接(断续焊接长度不小于全长的40%)。待钢梁吊装就位精调完毕后进行满焊。

5.2 钢梁吊装

根据钢梁重量和吊车性能参数，拟采用LR1750-750t性能表履带式起重机(利勃海尔750t履带吊)作为主要吊装设备，作业工况为SL工况，56m主臂，作业半径14m，吊重258t。

750t履带吊宽度为10800mm，长度为11900mm。依据吊车特性曲线，吊车应在14m作业半径内方能满足吊装要求。因钢梁安装轴线为0+35.75m，即吊车中线最远站车位置应为轴0+49.75m。而闸墩下游侧边线为轴0+43m，由于吊车站位在两个闸墩的中心线上，因此吊装时，吊车端部距离闸墩尚有1.51m距离，不会撞到闸墩。为保证钢梁与吊臂之间的安全距离大于1.2m，吊装平台的高程不宜低于EL20.5m。

待钢梁就位后，进入钢梁调整工作。采用在底槛放置的孔中心线，利用经纬仪检查钢梁出厂时间标记的中心点。若不满足钢梁对孔中心的偏差，采用千斤顶顶起钢梁，进行调整。利用支铰工作面的投影距离，校核钢梁的空间夹角。若空间角度出现偏差，通过调整钢梁支架的水平或者在钢梁支架与钢梁配合面增加垫片的方式进行调整。钢梁安装调整完毕，验收完成后，将钢梁支架与底座板按图纸要求进行焊接。

6 结语

通过对钢梁基础定位及吊装的方案的分析研究，吸收借鉴国内外类似工程的优点，总结优化出采用二期预埋板，辅以水平托架的基础预埋板施工方法和采用750t履带吊，配合箱型工装的吊装方法，是满足钢梁安装精度要求的，同时缩短了现场钢梁的调整时间，减少了多次翻身吊装对钢梁变形的影响。这些安装工艺在施工过程中得以实践，成功地解决了200t级闸墩支撑钢梁安装的技术难题，确保了工程的顺利实施。同时为后续类似工程提供了宝贵的借鉴。该工程采用的750t履带吊拆装较复杂，国内起重设备发展较快，是否有更适合钢梁吊装的设备需要做进一步研究。