受限环境下石门水库泄洪中孔闸门更换施工技术探讨

聂抗意　侯敏奇

摘 要：金属结构更换是大坝除险加固中的重要建设内容，许多高拱坝和小型水电站坝面狭窄，施工环境受限，无法使用常规起吊设备进行闸门的吊装施工。本文介绍一种利用自制的龙门吊和运输台车配合中孔排架上方固定卷扬式启闭机进行闸门更新安装的施工技术，解决了因运输道路狭窄，施工场地有限，不能运用常规起吊设备带来的安装困难，可为类似工程提供技术借鉴。

关键词：受限环境 除险加固 闸门更换 施工技术

一、石门水库除险加固工程概况

石门水利枢纽工程由原国家电力公司西北勘察设计研究院勘察、设计，原水利部第三工程局施工，于1969年10月动工兴建，1972年4月下闸蓄水，1983年建成。该工程是以灌溉为主、结合发电等综合利用的大（2）型水利工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，水库总库容为1.098亿m3。2014年经水利部大坝安全鉴定中心评定为“三类坝”，建议除险加固。其中对金属结构设备的现状和安全进行了比较全面的评价，除大坝表孔检修门、左岸泄洪洞闸门及启闭设备外（2001年10月第一次除险加固新增项目），其余闸门从20世纪70年代开始，均超期服役，现闸门整体锈蚀严重，部分锈蚀坑达4mm，这类腐蚀会影响面板强度、主梁强度和刚度，因此对现状闸门更新改造是需要的且是迫切的。

二、工程特点

石门大坝为混凝土双曲薄拱坝，最大坝高为88.0m，坝顶宽度仅为5m，厚高比为0.31，坝顶高程620.0m。在坝体中部596.0m至604.0m高程处沿径向开设6个泄洪孔口，每孔宽7.0m，高8.0m，最大泄洪为5350m3/s，在孔口出口设有平板钢闸门。由于地形条件的限制，在闸门更换施工过程中，平板闸门进场运输只有经库区右岸上坝公路至坝顶一条运输通道，途经宽度仅为4m的隧洞到达坝顶，且坝顶宽度狭窄，施工空间有限，无法使用常规起吊设备进行吊装，因此泄洪中孔闸门在拆除和安装中面临着运输和吊装困难的问题（大坝平面布置图见图1）。经施工阶段多次研究论证，结合石门水库特殊的施工环境，提出了技术可行、经济合理的施工方案，即采用自制龙门吊、运输台车以及布设临时轨道的方式，将闸门运送至中孔门槽孔口上方，利用中孔排架上方固定卷扬式启闭机进行吊装拼接。

三、新闸门安装施工

泄洪中孔工作闸门共6扇，为双吊点平板钢闸门，前止水形式，每扇闸门宽9000mm，高8295mm，重量约88t（含配重20.8t）。由于施工场地空间限制，每扇闸门在制造过程中分为上、中、下三节门叶，门叶高度依次为2720mm、2520mm、3055mm，其中重量最大一节约25t。

（一） 门叶卸车及运输

制造厂家用运输汽车依次按下节、中节、上节运送至坝顶东侧东干渠进水口处。现场利用原泄洪中孔工作闸门的拉杆与定轮制作卸车专用龙门吊和运输专用的运输台车，具体结构如图2所示。龙门吊净高6500mm，跨距3400mm，低端布置有4个行走轮，起升机构由侧面卷扬机配合门梁中部动滑轮组组成，用于吊起闸门门叶。运输台车框架由4节旧拉杆焊接而成，下有车轮为钢结构焊接组成，可以360°旋转。其轮距与大坝移动门机的轨道间距保持一致，为2460mm，台车基距为3500mm。

卸车时，龙门吊横跨运输汽车上，将门叶吊起后，撤走运输汽车，将运输台车移动至门叶下方，接着把门叶放置在运输台车上，固定牢靠，最后利用排架处卷扬机将运输台车沿着门机轨道牵引至孔口排架处。

（二）门叶横移至孔口上方

当闸门运至孔口正前方时，在门机轨道与闸门孔口之间用两根20#工字钢改造成临时轨道，垂直于门机轨道布置，利用千斤顶及撬棍等工具把运输台车的万向轮转90°，方向朝闸门孔口处，然后利用卷扬机将台车牵引至闸门孔口正上方。

（三）闸门拼装及水封安装

利用中孔排架上方固定卷扬式启闭机进行吊装，三块门叶依次吊入门槽内，采用立式现场拼装，根据定位卡板将门叶拼装到位，穿入临时螺栓再点焊固定。三节门叶全部拼接完成后，提升至孔口处，利用锁定梁锁住，在门叶及吊头悬挂钢线并采用水平仪等仪器进行整体调整，检查各项控制尺寸合格后，进行门叶节间焊缝焊接。焊接过程中为防止焊接变形，采用偶数焊工同时对称施焊，并在施焊过程中随时检测闸门各项形体尺寸，观察闸门变形情况，以便及时调整焊接顺序、焊接参数等。

完成焊接后，把闸门的配重块整齐装入闸门内，最后按设计要求对闸门现场损坏部位及焊缝区进行防腐处理，然后按规范要求进行水封安装。

（四）闸门试运行及调试

以上工序完成后，对中孔平板闸门进行安装质量评定，在各项指标符合设计及规范要求时，进行静平衡试验和无水、动水起闭试验。

（五）增设导流板

闸门在进行动水起闭试验过程中，存在闸门局部开启和关闭时，顶水封橡胶被向上翻滚的高速水流冲击破坏的现象，导致闸门再次关闭后不能完全止水，闸门顶部存在漏水情况。依据顶水封橡胶的破坏形式和原闸门的运行经验，在闸门顶水封处增加一道导流板保护装置，同时增加闸门顶水封壓板及转角水封压板厚度。导流板采用两块厚度为10mm的钢板焊接至闸门面板上，长度7070mm，沿门体中心对称布置，具体如图4所示。转角水封压板厚度，由原来的20mm调整至30mm，具体截面尺寸如图5所示。经过增设导流板和加厚转角水封压板后，闸门在第二次动水试验时，顶水封在闸门动水局部开启和关闭运行中，未发生被高速水流冲击破坏现象，达到了预期效果。

四、旧闸门拆除

旧闸门的拆除方式是新闸门安装的倒序方式，先用启闭机把旧闸门吊起，固定在孔口处的运输台车上，采用气割把闸门分解为上、中、下三块。依次沿临时轨道、门机轨道运至左坝肩，然后再利用龙门架装上货车运到指定位置，避免了将旧闸门分割成更小的块体，加快了闸门更换施工的进度。

五、结语

第一，石门水库泄洪中孔平面闸门更新改造，现场利用自制的龙门吊和运输台车将三节门叶运送至孔口上方，配合中孔排架上方固定卷扬式启闭机进行门叶吊装拼接的施工方案，很好地解决了因运输道路狭窄，施工场地有限，不能运用常规的起吊设备带来的安装困难，取得了良好的经济效益和社会效益。第二，导流板的增设和转角水封压板厚度的调整很好地解决了顶水封在闸门动水局部开启和关闭运行时被向上翻滚的高速水流冲击破坏的现象，可为其他工程存在类似情况提供参考。第三，受限环境下，石门水库闸门更新施工方案的成功运用不仅保证了6孔闸门的及时更换和其他项目的顺利实施，而且为类似条件下大型金属结构改造升级的施工积累了宝贵经验、提供了技术借鉴，具有广阔的推广应用前景。

参考文献

[1]朱永斌.温岭市担屿围涂工程好望闸闸门更换[J].浙江水利科技，2018，46（02）：47—49.

[2]刘媛媛，万泉.大型弧形钢闸门更换施工技术探讨[J].水利建设与管理，2017，37（06）：15—18.

[3]中华人民共和国国家能源局.水电工程钢闸门制造安装及验收规范.NB/T35045-2014[S].北京：中国电力出版社，2014.