蒙城枢纽船闸人字门安装要点分析

林华虎 孟祥熙 王宇琨

（1.中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300202 2.浙江省第一水电建设集团股份有限公司杭州 310051）

随着经济的快速发展，水运交通作用越来越重要。“十四五”规划中涉及大量内河航运设施的新建及重建，刚性人字门闸门的使用将越来越广泛。闸门安装多采用现场整体安装工艺，这种工艺具有流程清晰顺畅、施工速度快、环境污染小、安装精度高等优点。本文结合工程实例，介绍船闸人字闸门制造安装的关键技术，包括超大型人字门H 梁焊接工艺改进，平衡梁式预应力拉杆拉伸调节装置的研制与应用，环氧树脂易拆装封堵技术等。蒙城枢纽船闸尺寸大，各项水力指标高，随着新技术新设备的应用，其性能除设计时需充分论证外，船闸人字门安装过程中需严格执行相关工艺要求，按照规范进行安装，以充分保证工程质量。

1 工程概况

涡河蒙城枢纽是一座集防洪、排涝、蓄水灌溉、交通航运于一体的大型枢纽工程。主体工程包括船闸、节制闸和影响处理工程，其中，船闸布置在左岸，为IV 级船闸，由上下游引航道、上下闸首及闸室组成，上闸首净宽23.0m，底槛高程16.89m，门槛高程17.89m；下闸首净宽23.0m，底槛高程11.10m，门槛高程12.10m。闸室有效长度240m，宽度23m，水深4.2m。船闸建成后，将有效改善涡河的通航条件，船闸等级由原来的5 级提升至4 级，设计船型由300t 级提升至500t 级，兼顾1000t 级。

根据船闸防洪、通航及闸室、闸门检修条件，上、下闸首各设1 道船闸工作闸门，用来封闭或开启航道；上、下闸首左、右输水廊道各设1 道输水工作闸门，以满足闸室输水平压要求；上、下闸首各设1 道浮箱叠梁检修门，以满足闸室、闸门检修要求。人字型闸门由门体结构、支承回转构件、止水构件以及人行桥等几部分构成。水压力通过主横梁系所组成的三角拱形式传递荷载，斜接柱及门轴柱通长布置，作为纵向支撑梁传递轴向力。闸门竖直方向载荷（重力与浮力合力）由蘑菇头承担。

上闸首单扇闸门外形尺寸（宽×高）14.069m×9.93m，下闸首单扇闸门外形尺寸（宽×高）14.069m×15.58m，分节情况如表1所示。人字门主材均为Q345B，背拉杆均为可调式预应力背拉杆。采用QRWY-630kN-4.5m 卧式人字门液压启闭机，输水洞阀门采用QPKY-400kN-4.5m 快速液压启闭机，活塞杆均采用陶瓷杆。液压泵站共设4 套，分别布置在上、下闸首左、右岸控制室内。

表1 船闸上下闸首人字门分节情况表

2 人字门安装

本工程人字闸门安装的主要流程如图1所示。

图1 人字闸门安装的主要程序图

2.1 底枢支座安装

人字闸门安装的首道工序是底枢支座，后续所有构件的安装均以此为基准，其安装精度尤为重要，是整个人字闸门安装质量的保障。

首先利用经纬仪测量放线，找出旋转中心点控制线，随后吊装底枢支座，并完成粗调，最后吊装底枢蘑菇头，通过微调调整螺栓来确保蘑菇头到位。安装完成后，进行各项安装尺寸检查，如检查无误，进行二期混凝土浇筑。

2.2 枕垫座安装

安装时应将枕垫座中心调整到闸门全关时合力作用线上，将其工作面调整到与合力作用线相垂直的位置，同时亦应注意控制好工作面至旋转中心的水平距离。

2.3 闸门吊装

2.3.1 吊车选用的验算

（1）起重高度的计算（按下闸首闸门计算）

H上≥H1+H2+H3+H4=15.58+0.5+5+4=25.08m

H—起重机的起重高度，停机面至钓钩的距离；

H1—闸门门叶高度；

H2—吊钩至定滑轮的安全距离，一般取0.5m；

H3—吊钩至吊点的垂直距离；

H4—吊机高度；

（2）起重量计算

按上闸首最重计算（高4.3m，重46.568t）。

（3）选取吊车的工作性能

吊装选取参数如下：

工作幅度：14m；起重臂长：15m，此处高度与工况要求的高度不一致；起重量：69t，起重量及起重幅度满足吊装要求。

2.3.2 钢丝绳的受力分析

查钢丝绳性能参数表，本次拟采用直径为30.0mm 的钢芯钢丝绳作为起重绳。

吊装闸门时采用4 根直径30.0mm 的钢丝绳，单根允许荷载53.5t。每根按夹角60°起吊时，每根钢丝绳最大承重为14.5t，4 根的起重量为4×14.5=58t，满足要求。

2.3.3 卸扣的选择

选用D40 卸扣。

[Q]=17.15t ＞14.5t，故满足要求。卡扣使用负荷及要素见表2，截面图见图2。

表2 卡扣使用负荷及要素表

图2 卡扣截面图

2.3.4 吊装流程

人字门门体最大吊装单元（上闸首门叶二）重约46.568t，根据现场施工环境条件，经测量计算，采用260t 汽车吊。吊装过程如下：

（1）上闸首人字门吊装，260t 汽车吊停在闸首靠近检修闸门侧就位，尾端在下游，见上闸首吊装示意图3；下闸首人字门吊装，260t 汽车吊停在闸室靠近闸门侧就位，尾端在下游，见下闸首吊装示意图4。

图3 上闸首吊装示意图

图4 下闸首吊装平面示意图

（2）底节闸门运输车首先沿着通道缓缓停到指定位置。

（3）利用260t 吊机缓缓将闸门吊离汽车（约200mm），运输汽车驶离现场，然后将闸门缓缓落地。

（4）在原地更换吊点，系上缆风绳，将闸门缓缓立起，一段落入蘑菇头，一段落入钢支架。

（5）利用4 个150t 级千斤顶在靠近门轴柱段调整闸门水平及垂直，在纵梁前后位置和门轴柱位置（即临时钢支撑位置）用调整钢板垫实，在分节位置将闸门与门库内调节拉杆连接加固好。

（6）闸门与固定临时设施加固好后，经检查无误后，缓缓松起吊钢丝绳，刚刚处于不受力状态，检查闸门加固连接装置的受力情况及闸门下沉情况，安全无误后，撤离钢丝绳，等待其他门叶吊装。

具体步骤为：门叶的拼装和焊接在底枢安装合格并浇注二期混凝土后进行。人字门第1 节门叶吊装前，将底枢轴瓦清洗干净，涂上二硫化钼锂基润滑脂，装入油封。然后按人字门开启方向与闸墙成10°夹角的位置吊装落下，待底枢轴瓦与蘑菇头周边间隙为5mm 左右时，用4 个150t 千斤顶作为接应支承，让门叶缓缓下降就位，避免轴瓦与蘑菇头碰撞，损坏油封。

第1 节门叶就位后，在底主梁的中部和斜接柱端的下方分别设1 个箱形梁支墩，打入组合楔块焊接固定，作为人字门安装过程的主要支承点。另外在门叶的迎水面板和后翼板上各焊接2 个支承支腿，共设4 个150t 千斤顶作为辅助支承点。利用这些千斤顶分别调整底梁水平、斜接柱和门轴柱的端板面垂直。每节门叶的迎水面板与门龛闸墙内的预埋检修快之间焊接3 或4 根20#槽钢，作为侧固定支撑。做完上述焊接加固措施后，重新检测底梁水平度和两边柱端板面垂直度，自始至终保持底梁水平。

第2 节门叶吊装就位时，利用千斤顶、手拉葫芦调整其两边柱端板中心线的端点与下节门叶的端板中心线端点重合，上、下节门叶端板面齐平。为预留一定的焊接反变形量，将上节门叶向背水侧稍倾斜。上节门叶调整好后，以两边柱端板的中心线为基准，从上节门叶端板顶部各挂两根钢丝线；另外在门叶背水侧的竖隔板后翼板上挂两根钢丝线，监测下一步门叶焊接的变形量，以便门叶焊接过程中逐段控制门叶的宽度、对角线长度差、端板面垂直度和侧向弯曲度。偏差大的要及时调整，保证整个门体的外形几何尺寸在要求范围内。如此吊装一节、调整一节、加固一节，逐段安装至顶节门叶。顶节门叶安装时，除按照上述方法控制各项尺寸外，还要校核顶梁水平，测量顶梁座板与卧式液压启闭机油缸中心线的高差，校核顶枢轴中心与顶枢旋转中心的偏差在lmm 内，以保证门体旋转时的跳动量在允许范围内。在吊装过程中，上下节门叶及与门库内调节拉杆连接加固好后，安全无误后，撤离钢丝绳，才能进行上节门吊装。

在吊装过程中注意用缆风绳稳住闸门，确保吊机移动幅度不超过允许偏差，见表3。

表3 人字门安装的允许偏差表

2.4 支枕垫的安装

斜接柱支垫、门轴柱支垫及侧枕枕垫的安装精度直接影响人字闸门后续调试及使用寿命，调整需要分两次进行。第一次是在斜接柱支垫、门轴柱支垫在门叶拼装、焊接完成后挂装，侧枕枕垫在枕垫座安装好后挂装并初调到位，主要是调整中心直线度。第二次是在顶枢装置安装调整后，门叶进行启闭试验合格，按闸门全关时门轴线关闭门叶进行支垫间、支垫与枕垫间隙的精调。

2.5 底止水装置和底止水埋件的安装

底止水装置和底止水埋件的安装应在门体、顶底枢和支枕垫安装好后进行。先安装底止水装置，待底止水装置安装好后，利用手拉葫芦将门叶调整到闭合位置，将底止水埋件止水工作面贴紧P 型水封，调整好间隙，待检查合格后，焊接底止水埋件与锚筋，打开门叶，焊接底止水埋件对接接头并磨平，符合要求后进行二期混凝土浇筑。

2.6 环氧树脂灌注

为保障环氧树脂灌注质量，灌注前应首先对支垫与人字门端板、枕垫与枕垫座之间的灌缝进行彻底清扫，除去铁锈、泥浆等杂物，然后采用压缩空气吹扫，清扫干净后进行缝隙封堵，采用粘钢型结构胶（涂布型）将缝隙处填充密实。因环氧树脂初凝前渗透性较强，灌注前应采用胶水或胶带对支枕垫节间间隙及螺栓与螺栓孔之间的间隙进行密封处理。

环氧树脂灌注时，将改性环氧树脂和固化剂按配比搅拌均匀，随用随拌，采用漏斗及导管从支枕垫侧面的调节螺栓孔灌入。根据初凝时间、导管内径大小、灌注的截面积计算灌注高度，一般2m 左右为一个灌注段。

3 结语

通过对蒙城枢纽工程船闸上、下闸首人字闸门安装要点进行归纳总结，进一步掌握了刚性止水人字闸门安装技术，从而为今后同类型安装工程提供了宝贵的经验■