西藏DG水电站大坝表孔弧门快速制造及安装技术

蔡 扬

(华电西藏能源有限公司成都分公司，四川 成都 610091)

DG水电站表孔弧形闸门门叶为露顶式斜支臂弧形闸门，共设5孔。孔口尺寸为14 m×23 m，设计水头23 m，弧形面板外弧半径27 m，支铰中心距12 m，总水压力36 980 kN。闸门操作方式为动水启闭，门叶结构分为8节制作，节间为工地现场坡口焊接；闸门材料为Q345C，门叶主梁为工形梁焊接结构，支臂为斜支臂；整套弧门工程量343.275 t，其中门叶结构总重为143.376 t，单件门叶最重为30.79 t，支臂单片总重为74.15 t。

1 弧门快速制造

根据行业调查：国内水电站金属结构件制造公司、工厂很多，能优化制造工艺加快闸门制造的公司不多；能开展系统工艺研究并形成文献资料的则更少；在藏区类似地质、气候、环境条件并完成DG工程类似弧门的公司根本没有[1]。

DG水电站大坝表孔弧门合同规定，弧门在出厂前，必须在制造厂内进行门叶结构、支臂、支铰整体拼装。因受制造厂加工条件及工期影响，在厂内不具备弧门整体拼装条件，为满足制造及安装工期，必须通过加工过程的工艺优化来满足工程进度及质量要求。

1.1 弧门整体拼装难点及解决措施

弧门制作影响较大的两个工艺，即焊接消应和拼装工艺[2]，DG水电站弧门采用工字梁设计，且板材厚度较薄，设计不要求消应处理，但弧门高度达23 m，工厂现有的吊装设备扬程不满足使用要求，又受工厂地质条件影响，厂内开挖基坑难度大，如通过更换吊装设备或开挖基坑来满足吊装设备扬程将大幅增加成本，同时整体组装在施工过程中安全隐患多，管理难度大。因2020年新冠疫情影响，整体拼装工期较长也不满足工程安装需求。为此，采用新工艺，即单节串组代替整体组拼。具体做法是在门叶制作过程中，先搭建弧形台，单节门叶结构在弧形上进行面板整体放样，对主梁、边梁、隔梁等进行组装、焊接、矫正，相邻两节门叶制作完成后再进行两节门叶的预组装，实现门叶结构不整体拼装也能满足设计要求的目的。

1.2 弧门门叶结构串组主要工艺流程

门叶结构弧胎搭设→面板的铺设→门叶结构拼焊→门叶结构串组→门叶质量检验。门叶结构串组时将门叶结构相邻两节从下至上依次串组(从下至上依次编号门叶结构1～门叶结构8)：依次将门叶结构1和2串组、门叶结构2和3串组……门叶结构7和8预组，其中下、中、上主横梁分别在门叶结构1、门叶结构3和门叶结构6上。

按图1、图2进行门叶竖立检测，控制门叶面板直线度、外弧弧长、外弧半径及面板高度、吊耳半径等尺寸。

图1 门叶结构1与2串组

图2 门叶结构2与3串组

1.3 门叶结构串组尺寸控制

通过控制面板弧长、半径及相关尺寸，从而控制上、中、下主梁跨距尺寸，串组检测合格后标记明显的中心线，对角线测控点，在组合处两侧150 mm做供安装控制的检测线，设置可靠的定位板，并进行编号。

1.4 闸门门叶检验要求

在闸门整体组装更改为门叶结构之间的串组后，每两节串组的尺寸允许偏差需按照弧形闸门的允许偏差单独验收(注：串组的两节门叶当作整个门叶进行验收，如相邻两节门叶高度H=5 927 mm，偏差为±8.0 mm)，以保证安装现场整体组装后的尺寸满足设计要求。闸门相邻主梁之间的中心距、平行度等要求通过底节主梁返点到其他分节门叶的相应位置进行间接测量。

2 弧门安装快速施工

2.1 弧门安装难点及解决措施

DG水电站表孔弧门布置在5～9号坝段，弧门安装时存在大坝浇筑、配电房施工、迎水面处理、出线施工等多个工作面施工干扰，坝顶多台汽车吊、塔吊、缆机等启吊设备同时交叉作业，安装施工工作平台及运输通道平台空间有限，弧门转运及安装吊装十分困难，同时藏区风大、气温低、温差大，施工环境及高海拔焊接难度大。为此，通过弧门孔口上下游侧搭设防风棚(用直径20 mm圆钢和帆布在施工现场搭设简易工棚，围护结构采用竖向活动拉帘进行封闭)、布置加温柜、加温板等设施改善作业环境，优选焊接技术过硬的焊工严格按照焊接工艺评定的要求焊接。采用架桥机吊装、侧轨埋件后装等安装方式减少施工干扰，有效缩短安装工期，又保证了安装质量。

2.2 公路架桥机吊装

2021年2月下旬，1号表孔弧门开始安装，计划于2021-04-30日前完成弧门的安装、调试，2.5个月内需完成4套弧门包括埋件的安装及二期混凝土浇筑、支铰安装及门叶拼装焊接、支臂拼装焊接及附件安装工作，安装量大、工期短[3]。加上弧门孔口狭窄，为减少施工干扰，弧门安装无法利用汽车吊、塔吊、缆机等起重设备进行吊装，因此，提前设计制造了1台最大起重量200 t、跨度50 m(安装一次可满足2孔弧门吊装需求)的双吊点公路架桥机，用公路架桥机起吊并安装弧门的门叶等构件，解决了起重设备施工干扰、安装运输通道有限问题。

公路架桥机具有结构轻、抗风力性能好，在吊装过程中具有稳定性、定位的准确性、吊钩可独立操作性和跨度范围内可全幅一次安装等优点，利用公路架桥机安装弧门，弧门大部分构件采用立装运输，然后直接运至架桥机吊点之下进行吊装，可以节约门叶构件在架桥机底下翻身占用的时间，大大加快了安装速度，也将传统安装方法中弧门构件就位的调整过程转移到弧门吊装过程中进行调整至安装状态，从而大大加快了弧门的安装速度，相对传统的安装方法，工期约缩短了一半[4]。

2.3 后装法安装弧形工作闸门

DG水电站表孔弧门选用门槽埋件后装法进行安装，即先安装闸门，根据闸门的实际位置调整侧轨与闸门间隙，符合设计要求后完成侧轨的加固焊接并浇筑二期混凝土。该方法的成功应用，比传统的先安装埋件并浇筑二期混凝土再安装闸门的做法更有利于安装质量的控制和加快安装速度[5]。

安装顺序：施工准备→底槛安装及二期混凝土浇筑→支铰安装→门叶、支臂吊装拼装→门叶、支臂焊接→侧轨安装放样(以安装弧门止水及导向轮座板为基础)→侧轨吊装临时加固→侧轨调整加固→二期混凝土浇筑(可分段施工)→液压启闭机安装→水封安装→试运行。

侧轨安装特征：在门叶吊装前，将下部第一节侧轨吊入孔内，靠门槽内部临时加固，再进行门叶吊装，侧轨优于门叶吊装并与门叶同步进行，门叶安装焊接完成，侧轨调整加固。

3 结 语

DG水电站5孔弧门(1孔安装时间30 d)安装完成后，对各项数据进行了检查，均符合设计和相关规范要求，质量达到优良标准，运行启闭自如，并经2021年汛期运行检验，运行正常。其结果证明，采用门叶单节串组、侧轨埋件后装的技术是成功的，可供相关行业的施工人员借鉴。