高拱坝导流底孔闸门轨道一次成型设备应用

贺华雄

(中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810007)

1 工程概述

白鹤滩水电站工程为Ⅰ等大(1)型工程，枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成，拦河坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高289m，坝下设水垫塘和二道坝。电站坝身布置6个导流底孔。1个为斜门槽，闸门轨道安装高度120m，进口设封堵平板闸门，出口设置弧形闸门控制泄流；5个为垂直门槽，闸门轨道安装高度35m，上游进口设封堵平板闸门。导流底孔封堵闸门轨道主要由底槛、主轨、反轨、顶楣组成，主轨由重轨一、重轨二、重轨三、轻轨和护角组成。

2 成型设备技术原理及结构

闸门轨道一次安装成型设备(下简称成型设备)主体结构为钢桁架，钢桁架是闸门井模板、闸门轨道支撑、加固的平台，采用电动葫芦拉升钢桁架，实现闸门轨道安装和大坝混凝土浇筑同步上升。钢桁架平台为便于施工，设置上下爬梯、护栏及操作平台等，可在平台上完成闸门轨道安装的所有施工内容，一次成型。可降低施工难度，减少土建及金结安装干扰，门槽精度满足设计要求，降低安全管控风险，经济效益显著。

成型设备高12m，立柱1.8m×1.35m，主轨面用10cm固定导向块，反轨面用10cm螺杆调整装置。成型设备布置了门槽安装、测量、验收平台，配套门槽部位可自由拆卸的模板，模板随成型设备的提升装置同步自升。成型设备最大件重6t，外形尺寸9060mm×1350mm×1800mm，总装尺寸12020mm×6600mm×1800mm(高度×宽度×厚度)，总重18t。采用4×10t电动葫芦提升，功率5kW，有效提升行程3000mm，提升速度不大于30mm/min，控制模式为操作手柄线控+遥控器，电源380V/3PH，50Hz，电动吊篮行程30m。

成型设备的固定导向块为主轨提供支承面，螺杆调整装置为反轨提供支承面。固定导向块共面精度±1mm，安装完成后为垂直面，处于主轨工作面安装位置。反轨底脚定位到安装位置，再用螺杆调整装置将反轨前后左右方向调垂直，门槽宽度即为设计宽度。固定导向块、螺杆调整装置提供顶力，避免门槽发生偏差。

3 闸门轨道成型设备的优越性

3.1 减少工序，节省工期

成型设备实现了门轨安装、门槽混凝土浇筑一次成型，减少了门槽轨道加固件安装、轨道安装、二期混凝土浇筑及对应的辅助设施施工，节省工期。

3.2 保障门槽混凝土浇筑质量

成型设备的主体桁架可加固门槽模板，按照最大浇筑6m高混凝土进行结构设计，桁架整体受力，能有效控制模板的安装精度，防止浇筑过程中变形。第一仓一次定位，至顶部连续提升，可有效控制门槽施工精度。

3.3 提高安全性

成型设备避免了狭窄空间内的高空临边作业，增加了设计测量平台，四周采用钢丝网封闭，底部采用钢板网封闭，增大了门槽检测的作业空间，形成了密闭空间，降低了安全风险；主轨轨道顶部，设计有过渡焊板，通过螺栓与主轨道顶部连接，设置成型设备防坠夹紧装置，确保施工安全。

3.4 保障闸门轨道安装质量

成型设备的立柱和固定导向块都经过精加工，误差不超过0.3mm，为闸门主轨安装提供高精度的支撑，反轨面采用螺杆调节，使得反轨能够精确定位。施工过程中采用挂线锤和全站仪测量相结合的方式测量控制，从而确保闸门轨道的安装精度及质量。

4 成型设备应用工艺

闸门轨道安装一次成型设备按设计结构制造完成后，拉运至现场拼装，整体吊装就位。就位后对成型设备加固、调试后安装闸门轨道，同步进行大坝混凝土施工备仓，验收合格后同步浇筑门槽及大坝混凝土，依次循环至闸门轨道施工完成，具体施工流程见图1。

图1 成型设备应用工艺流程

4.1 底槛安装与浇筑

底槛混凝土浇筑之前，首先在底槛范围内布置底槛支撑平台，平台由底角φ25插筋(长50cm，入混凝土30cm)固定I16工字钢立柱，立柱由I16工字钢横梁、角钢檩条焊接形成。平台形成后将底槛采用汽车吊放置于支撑平台上，手拉葫芦粗调，调节螺栓微调，以控制门槽中心线及孔口中心线偏差、底槛高程及平面度满足设计尺寸要求。在底槛混凝土浇筑过程中，安排专人根据独立样架上放置的绝对坐标点，实时监测底槛，防止出现位移或变形，允许偏差在设计、规范范围内时浇筑底坎部位混凝土。

4.2 成型设备安装

闸门轨道一次安装成型设备采用场内拼装，整体吊装就位的方案。成型设备进场后，对各个部件核对编号并标记，进行质量检查，选择合适的场地找平，采用50t汽车吊拼装成型设备，拼装完成，复核结构尺寸满足设计要求后，在底槛混凝土强度达到75%后开始安装。

4.3 主、反轨安装

主、反轨安装以主轨工作面平面度及工作面扭曲为主要控制点。首节主、反轨根据在底槛上设置的永久孔口中心线和门槽中心线，画出左右两侧的主、反轨安装线，作为底部安装基准，然后通过线锥+油桶(偏离特定尺寸)的方式确定顶部安装位置。同时每层主、反轨相应位置均设置独立样架，样架与成型设备完全脱离，以测量放样设置的绝对坐标作为顶部安装基准的复核尺寸。在混凝土浇筑过程中，安排专人根据独立样架上放置的绝对坐标点(或偏离特定尺寸)，实时监测主、反轨，防止出现位移或变形。

4.4 门楣安装

门楣安装以控制止水面平面度、与主轨止水面之间错台为主要控制点。以安装完成的主轨水封座面为基准，调整门楣止水面，同时在门楣位置设置独立样架，样架与成型设备完全脱离，以测量放样设置的安装坐标作为门楣安装复核尺寸。在成型设备上设置专用卡抓，可对门槽主轨、反轨的安装尺寸进行调整，待主、反轨埋件调整完毕后，将卡抓顶紧后与轨道进行焊接固定，验收合格后进行混凝土浇筑。

4.5 门槽部位浇筑

为了避免拆装模板和成型设备提升相互干扰，门槽拐角处模板采用定型模板，悬挂于成型设备上，随着成型设备一起爬升，所有模板依托成型设备主体钢桁架进行固定。

门槽部位混凝土浇筑时，在门槽部位以外采用缆机下料，门槽部位的混凝土采用平仓机进行推料，采用人工振捣，确保振捣密实和外观质量，禁止冲击模板和埋件。无法采用机械平仓的部位，应采用人工平仓，人工平仓时将振捣器斜插入混凝土料堆下部，使混凝土向操作者移动，然后逐次提高插入位置，直至混凝土料堆摊平到规定坯层厚度为止，不应将振捣器垂直插入料堆顶部，以免大骨料沿堆体四周下滑而砂浆集中在中间形成砂浆窝。人工赶料平仓后仍须振捣，不得“以平代振”。

门槽两侧均匀下料，浇筑高差不能超过400mm；在浇筑过程中，避免平仓机、振捣棒等设备碰撞门槽埋件及其加固件。

4.6 成型设备提升

成型设备提升前需割除成型设备与轨道的连接构件，清除障碍后将成型设备整体提升控制在150mm以内，停留时长不小于20min，检查闸门轨道、门槽混凝土成型情况，观察成型设备与门槽、轨道之间的分离情况，确定质量合格、无安全隐患后提升成型设备。

成型设备提升到位后，用槽钢焊接固定在已浇筑的门槽上。成型设备提升完成后，利用顶墙撑和导向轮将成型设备紧固，从而将成型设备安全地固定在已经浇筑完成的门槽内。

闸门轨道成型设备按上述步骤完成提升，进入下一浇筑循环，直至闸门轨道安装完成，将成型设备拆除，进行门槽及轨道验收，交付使用。

5 测量方案及控制成果

5.1 底槛的安装测量控制

底槛安装前设置独立样架，底槛安装时设置基准点，根据原有测站通过全站仪放样孔口中心线、门槽中心线、下游底槛中心线、两侧端槛的中心线、基准高程，以放样的中心线为基准调整底槛。根据基准高程采用水准测量方法测定底槛高程，检测底槛的平面度。底槛测量控制尺寸见图2。

图2 底槛测量控制尺寸示意图 (单位：cm)

5.2 主、反轨的安装测量

底槛安装精度满足设计要求后，在底槛上布设基准点作为主轨、反轨的量测基线，基准点布设2个，采用0.4mm钢丝线+重锤+油桶的方式进行测量。在轨道顶部焊接固定角钢，距轨道面80mm处设置一个小孔，穿拉0.4mm的钢线，并挂5kg的线坠，始终以首节门槽下部为基准，采用钢尺测量轨道顶部和底部到主轨、水封的距离，以判定轨道偏离门槽中心线的距离，校核轨道。主、反轨两侧4点共线，便于控制两侧轨道的共面，主轨长3m，测控点设置为3个点，反轨长5m，测控点设置为4个点，具体见图3、图4。

图3 主反轨测量控制点布置图 (单位：mm)

图4 主反轨测量示意图

5.3 门楣的安装测量控制

门楣吊装就位在支撑架上初步固定后，在主轨工作面上穿拉0.4mm钢丝线，以主轨实际位置为基准，量测钢丝绳和顶楣之间的尺寸，对照设计尺寸和允许偏差调整门楣定位。以门楣水封面与主轨水封面错台为基准，调整门楣位置；从门楣水封面挂5kg的线锥至底槛，检测顶楣到底槛的高差。与底槛类似，在门楣安装时设立独立样架，采用钢板尺及拉线的方式测量放样设置的绝对坐标对门楣安装位置进行校核，具体见图5。

图5 门楣测量示意图

5.4 测量复核及浇筑过程中监测

闸门轨道安装后、混凝土浇筑后均进行测量复核，采用成型设备自带的紧固件顶紧主轨与反轨，在轨道与成型设备之间焊接连接板，使门槽轨道与成型设备连接成整体，防止浇筑时门槽发生位移及变形，确保门槽浇筑混凝土后尺寸满足设计要求。

在整个浇筑过程中，派专人进行成型设备及轨道变形监测。轨道整体调整好后，在成型设备底部固定一个角钢，根据钢线位置在角铁上画出对应线，确保检测人员能够直观地看出轨道是否出现偏移。每次下料时，采用钢板尺对轨道反复测量。两人读数的方法进行监控，确保成型设备运行精度。门槽浇筑过程中，实时监测门槽位移，位移达1mm须立即处理，如调整顶紧螺栓、丝杆等，确保轨道安装精度。

门槽混凝土浇筑初凝后，进行门槽安装尺寸复测，复测合格，吊装下一层轨道，进行尺寸调整，采用成型设备对主、反轨固定，采用槽钢搭设斜向支撑加固。各节均以首节底部为基准点，控制轨道安装共面度，验收合格后安装埋件。

5.5 控制成果

采用成型设备施工，对底坎、侧轨、门楣的精度进行测量，门槽中心线偏差0～+1.5mm，满足+2.0～-1.0mm的质量标准，有效控制了施工质量，提高了安装精度，测量数据见图6。

图6 门槽测量图 (单位：mm)

6 结 语

白鹤滩水电站导流底孔闸门轨道安装一次成型设备的应用，提高了安全保障，施工机械化，融合现代施工需求，全面应用新技术，改进金结安装及施工工艺，减少工程系统误差，提高门槽安装精度及质量，优化施工工序，降低门槽施工难度，避免狭窄空间内的高空临边作业，系统资源整合，优化了工期，提高了工效，降低了施工成本。