沙沱升船机下闸首工作门吊装技术

王曾兰

（杭州国电机械设计研究院有限公司，杭州310030）

1 概述

沙沱升船机采用钢丝绳卷扬全平衡垂直提升型式，按一次通过500t 级的机动单船设计，最大提升高度75.38 m。沙沱升船机工程下闸首工作门布设在船厢室下游用于当水和下游对接用。下闸首工作闸门外形尺寸为19.7m×17.76m×3.5m，总重328.8399t。主要由U 型门体结构、卧倒小门、闸门液压启闭机、卧倒小门液压启闭机、卧倒小门锁定油缸、大门锁定装置、大门锁定油缸、正反向支承、止水装置、电气设备等部件组成。受闸门运输和吊装的影响，闸门在工厂分6 节U 型门体结构制作，然后运输至现场门槽内拼装成整体。各分节参数如表1所示。

表1 下闸首工作闸门各分节设备技术参数

2 现场施工条件

升船机下闸工作门槽在通航建筑物下游侧，闸门需要穿过EL377m 高程吊物孔经过6 层疏散平台落至306.5m 高程锁定梁上拼装，而EL377m 永久吊物孔尺寸为13.9m×7.85m，各层疏散平台（EL371、EL365、EL359、EL347、EL341、EL335m）每层间隔6m 一层且平台间距只有13m。下闸首工作闸门最大分节尺寸为19.6m×3.42m×3.45m，设备无法按传统吊装方法水平横向吊装就位。

3 吊装方法及步骤

基于现场空间受限，采用倾斜抬吊方式进行吊装[1-2]。施工现场吊装设备有一台1250kN/2×150kN 桥机，汽车吊无法进入且站位空间不够。根据这些情况，现场利用1250kN/2×150kN桥机在其大梁上布设一台5t 卷扬机和一套50t 滑轮组与桥机小车配合采用四吊点斜向抬吊就位，如图1所示。用于大件U型门体结构（三）（四）（五）（六）四件的吊装就位，其他设备尺寸均小于吊物孔尺寸，可使用桥机通过吊物孔直接吊装就位。

3.1 5t 卷扬机和50t 滑轮组的布设

5t 卷扬机布设在桥机两根大梁的左岸侧，加固牢靠。悬挂滑轮组吊梁摆放在大梁小车轨道上离闸门中心标记点偏左岸1.983m 处，并在钢梁左侧2.5m 范围内的桥机小车轨道上涂上润滑脂，方便钢吊梁滑动。

3.2 吊装过程简述

首先将闸门门叶吊横向摆放在吊物孔上，在闸门上离闸门中心4.4m 处对称焊接4个吊耳，采用4 点悬挂。

将滑轮组和桥机大钩分别悬挂闸门的左右侧吊点上。滑轮组和桥机同时缓缓升起离地约0.5m 后，滑轮组不动，桥机继续起升至闸门与地面成43°夹角后。此时闸门的左端已在吊物孔上方，滑轮组钢绳下落，随后桥机大钩跟随下落。待闸门下落至EL377 设备层楼板以下，形成65°夹角后，桥机大钩和滑轮组同时下落，速度保持一致。

图1 闸门吊装示意图

待闸门下落到EL329 高程后，滑轮组停止下落，桥机大钩继续下落约3m 后，桥机小车和滑轮组吊梁同时向左岸移动，当吊梁到闸门孔口中心标记点的距离为4.4m 后，停止移动。继续下落桥机大钩，待闸门水平后，桥机大钩和滑轮组同时缓慢匀速下降，平稳落放在大门锁定梁上，完成一节门叶的吊装，其余各节相同方法吊装。

4 吊绳、牵引绳、卷扬机和滑轮组、吊梁的选择

4.1 吊绳的计算

下闸首工作闸门门叶为超长、超宽、超重大件，最长为19.6m，高3.45m，宽3.42m，最大单件重量62.2t，吊装时采用四点吊装[3]。吊装钢丝绳选择两对四股Ф43mm6×37+1 钢丝绳，破断拉力S 为118.5t。

四股吊装钢丝绳的破断拉力S=4×118.5t=474t。

钢丝绳安全系数K=S/P×λ×r（式中K 为安全系数，S 为破断拉力，P 为吊物最大重量，λ 为动载系数，r 为不均系数）。

K=474/62.2×1.1×1.2=5.77（大于5 倍）。

四股Ф43mm6×37+1 钢丝绳满足最大件62.2t 的吊装要求，具备本工程使用条件。

4.2 滑轮组牵引绳的计算及卷扬机、滑轮组的选择

本工程最大单件重量62.2t，采用滑轮组与桥机小车抬吊，动载系数取1.1，不均系数取1.2，单吊点承受的重量为62.2 /2×1.1×1.2=41.1t，可选用的滑轮组为五轮，十绳50t 滑轮组，牵引钢丝绳选用φ21.5mm6×37+1。

滑轮组提升时需要的拉力P=重物载荷×载荷系数。

十绳50t 滑轮组查表得知载荷系数为0.12，

P=41.1×0.12=4.93t

牵引力为4.92t，选择5t 卷扬机满足工程使用条件。

φ21.5mm6×37+1 钢丝绳破断拉力为29.6t。

牵引钢丝绳安全系数K=S（/P×λ）（式中K 为安全系数，S为破断拉力，P 为吊物最大重量，λ 为动载系数）。

K=29.6/(4.93×1.1)=5.46（大于5 倍）满足本工程使用条件。

4.3 吊梁的计算

桥机小车轨道跨距为3400mm，吊装横梁选择两根I40a工字钢组焊成整体，横梁长度定为4m。I40a 工字钢WX=1090cm3，t=10.5mm，IX/SX=341mm。

单吊点受力：单节门叶最大重量为62.2t，动载系数取1.1，不均系数取1.2。

P=62.2/2×1.1×1.2×9.8=402.31kN

MX=1/4P×l=1/4×402.31×3.4=341.964kN·m

σ=MX/WX=341.964×106/1090×2×103=156.864N/mm2

剪应力V=402.31/4=100.578kN

τ=VSX（/IX×t）=100.578×103/(10.5×341)=28.09N/mm2

Q235 钢板许用拉应力为215N/mm2，许用剪应力125N/mm2。因而两根I40a 工字钢作为吊装横梁是安全的。

5 结语

下闸首工作闸门分节最大的长度19.6m和重量62.2t 主要技术难点和创新点：受现场通航建筑物的影响，吊装空间有限，高扬程，采用倾斜抬吊的方法进行吊装。抬吊设备为现有的桥机和卷扬机，卷扬机布设在轨道梁上，并自制吊梁，比租赁汽车吊抬吊大大节约了施工成本和时间。此吊装方法为升船机高扬程、空间受限等吊装环境提供参考。