航电枢纽弧形门安装技术研究

2020-08-10黄涛金红宁谭浩周闽

工程建设与设计 2020年15期

黄涛，金红宁，谭浩，周闽

（中建五局土木工程有限公司，长沙410004）

1 引言

井冈山航电枢纽泄水闸门单孔闸门体积大、质量重，闸门孔较多，施工条件复杂，安装精度要求高，施工难度较大。根据该闸门特点，考虑闸门具体设计、现场实际条件、安装精度控制等方面要求，对该泄水闸安装技术进行研究，细化施工组织流程，制定了切实可行的闸门安装施工方案。

2 工程概况

井冈山航电枢纽工程是一座以航运为主，兼顾发电等水资源综合利用的大型航电枢纽工程。泄水闸工作闸门为设23孔露顶式斜支臂圆柱铰弧形闸门，其中，左区泄水闸段8孔，右区泄水闸段15孔，孔口宽20m，高11.5m，单孔闸门总重约2 297kN（229.7t）。

门叶分五节制作，最大尺寸为：2 100mm×3 100mm×19 960mm，最大重约322.6kN（32.26t）。泄水闸工作闸门门体在主体混凝土结构施工完成后进行。弧形门门叶和支臂、支铰等构件，现场以200t汽车吊为主要安装手段、门槽闸墩顶部布置带有卷扬机的钢箱梁配合进行吊装，在闸孔内拼装焊接成整体。工作闸门按照支铰→支臂（左、右）→门叶的安装顺序，门叶按从下至上的顺序进行组装，整体验收后进行焊缝焊接。闸门的结构如图1所示。

3 弧形闸门安装方法

3.1 埋件安装

支铰座下埋件的安装精度是决定闸门能否正常运行的关键因素【1】。采通过调整螺栓并通过X-Y坐标计算法对埋件进行安装调整，最后对埋件的安装结构进行复核，进一步确保埋件的安装质量。

3.1.1 底槛安装

底槛安装前先焊接支承托架，再将底槛吊入，粗调底槛的中心和里程。然后装焊调整螺栓，通过调整螺栓精调底槛的高程、中心、里程及工作表面平面度，并校核止水座板中心至铰座中心距。待上述参数符合设计图样及NB/T 35045—2014《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》规定后再加固焊接，验收合格后交付二期混凝土回填。

图1弧形闸门施工平面布置图

3.1.2 侧轨安装

侧轨位于每孔闸室边墙的工作门槽中，为闸门的主要止水构件，通过使闸门墙面和侧水封紧密接触来实现止水作用【2】。为了保证侧轨表面与孔口中心线相互平行，测量放点时建立多个控制点，通过这些控制点装焊钢结构线架，可在侧轨曲率半径范围内控制侧轨面的位置偏差。通常采用X（里程）-Y（高程）计算方法在闸墙上预先放出测量控制点，根据控制点调整侧轨的曲率半径。最后用15kg弹簧秤与盘尺通过支铰中心检查曲率半径的方法进行复核。由于弧门半径R≈17m，拉紧盘尺时受到盘尺自重引起的挠度及风载荷的影响，读数偏差较大，可通过X-Y坐标计算法来控制测量点精确度。

由于工期紧张，对侧轨进行逐节安装。待一期混凝土浇筑后满足侧轨安装调整，先安装底节侧轨，依次逐节进行安装，与底槛一样使用调节螺栓精调后加固。全部侧轨安装好后，将轨侧分段接头及水封座板接头用与母材相应的焊接材料焊好，涂装埋件外露表面并交付二期混凝土浇筑。

3.1.3 复测、验收

在二期混凝土拆模后，进行复测和验收。复测对象包括对底槛、支铰座、侧坎埋件等，做好复测记录，侧轨的接头磨平抛光。依上述步骤进行施工操作，可保证埋件不会出现变形、位移等问题，提高埋件的质量【3】。

3.2 门体安装

露顶式弧形闸门的门体主要包括支臂、支铰、门叶等部件。待闸门埋件安装工作全部完成后将闸门门槽内清理干净，以保证闸门顺利进入门槽，完成闸门门体安装。第二步是在闸门启闭设备，安装完成后进行水封橡皮的安装，闸门门体这时安装完毕【4】。

工作闸门的门叶采用2主横梁型式结构，支臂为斜支臂结构，弧门支铰支承在孔口左、右闸墩侧墙悬出的混凝土牛腿上，使用自润滑球面滑动支铰轴承。

3.2.1 支铰安装

首先利用135t履带吊将铰链及铰座卸放在闸室安装位置附近，配合土建施工布置的高架门吊，使用临时钢梁的卷扬起吊设备和手动葫芦进行吊装。

二期基础垫板混凝土浇筑施工中，基础螺栓、铰座基础垫板的位置、倾角和高程等参数要求与图纸一致。且铰座基础垫板靠孔中一侧和下部应留有一定尺寸，便于装焊挡板进行支铰座轴孔中心位置调整。

首先，标识铰链侧面的中心线，并用钢筋焊住铰链和铰座，其次，用吊车把支铰平放，穿钢丝绳和手动葫芦；然后，将支铰座吊至支撑牛腿并调整左右、上下位置和倾斜度，穿入地脚螺丝临时固定住铰座；最后，利用水准仪检验支铰轴里外高程误差，调试至高程、同轴度达标后，拧紧螺帽并把铰座和垫片焊牢。安装另外一侧的支铰时，调整2个铰座的同心度和倾斜度（见图2），使其满足设计图纸的误差要求。

图2支铰吊装示意图

3.2.2 支臂组装及安装

支臂作为维护闸门安全最重要的部件之一，是闸门传力的唯一体系【5】。为了方便进行运输和吊装，支臂分成上、下节，中间连接处构件暂不组装。用汽车将支臂及连接件运输至闸室内，然后利用履带吊将支臂在闸室内进行卧拼组装。组装完成后，利用履带吊将支臂整体进行吊装（见图3），并通过手拉葫芦调整支臂角度使之与支铰相连，用螺栓紧固。支臂固定后，用型钢支撑支臂下端，使之保持在门叶下主梁高度，便于后期与门叶组装。

图3支臂吊装示意图

将支臂分节运输并在闸室内组装后整体吊装，较大程度地减少了高空作业量，在节省时间的同时也提高了安装过程的安全性。

3.2.3 门叶安装

先用135t履带吊将5节门叶卸车并在闸室及附近进行存放，底部垫枕木，防止门叶变形。弧门底节安装前，先将液压启闭机连接轴先穿入吊耳，底坎上垫枕木或型钢。在门槽二期回填前，根据门叶的分节位置在每节门叶的面板侧上、中、下3个位置埋设基础板，以便将来焊接挡板固定门叶。

首先，吊装底节门叶（见图4），将其通过履带吊吊至孔顶后通过缆风绳进行变向，与门槽对齐后缓慢下落，吊装到安装位置后，利用楔子板或千斤顶等调整门叶曲率半径和门体中心对孔口中的偏差，同时要注意，门叶两侧止水座板与侧轨止水座板的间距要一致。

底节门叶与下支臂连接后，将门叶下端用型钢支撑牢固。然后依次吊装二、三、四、五节门叶进行就位，并调整门叶对孔口中心的偏差、曲率半径和面板的弧度。

图4底节门叶吊装图

每节门叶调整完成后采取2项措施固定：在面板侧预埋的基础板上焊接挡板，并在门叶背面2节门叶主梁后翼缘板的连接处焊接拉板。对于门叶面板间、隔板等部拉的错位，采用自制压码和楔块进行调整，调整合格后便焊接拉板将其固定，然后割除压码，拉板在组合缝焊接过程中割除。在割除过程中，为不损伤门叶，压码和拉板不得使用大锤打掉，用割炬切割时也应注意保护母材，最后使用磨光机打磨平整。

3.2.4 弧门焊接

在弧形闸门安装质量控制中，焊接质量是控制重点之一。在焊接前需要对焊工操作证、焊材种类及质量、焊接方法和位置等进行严格检查【6】。

1）焊前的清理及防护

焊前对焊缝坡口及两侧各10～20mm范围进行清理，并设置防风、防雨棚及加热设施，同时实时监测现场环境。

2）焊接工艺

定位焊的起始位置应该距离焊缝端部30mm以上，焊段长度为50mm以上，间距一般为100～400mm。定位点焊后，对焊渣和飞溅进行清理，并进行点焊质量检查和相应重新点焊。

弧门整体安装焊接顺序依次为：支臂组装；底节门叶与下支臂；五节门叶节间焊缝；第三节门叶与上支臂。

支臂组装时，先进行加强筋板焊接，后进行连接板四周角焊缝焊接，抗剪板的焊接在安装好整个门叶后进行。

对于弧形闸门门体，先焊接隔板与面板、后翼缘的立焊缝；再从中间向两边分段倒退对称焊接隔板对接焊缝；然后，焊接隔板后翼板对接焊缝；最后，焊接面板焊缝。

3.2.5 附件安装

1）侧轮安装：检查侧轮实际到货情况，检查合格后进行侧轮安装，侧轮安装过程中确保尺寸间隙，安装完成后进行检查。

2）水封安装：首先，清理水封座板后将止水橡皮吊放于座板上，对止水橡皮钻孔；闸门水封安装完成时，对转角水封与直水封接头进行黏接；灯光及塞尺对水封装置的止水压缩量进行检查。对检查发现压缩量不符合标准要求的位置适当进行调整。

3.2.6 防腐措施

弧形闸门安装现场的涂装，一般包含焊缝两侧、安装施工中设备表面涂装损坏等部位。为保证闸门表面油漆颜色的一致。一般分3步进行：第一，进行表面预处理，采用喷射或抛射除锈；第二，涂装施工，尽快对预处理合格的钢材涂装底漆（或喷涂金属），并根据气候条件在规定时间内完成；第三，涂装质量检验，涂装后和每层漆膜涂装前进行上一涂层外观检查。