阿尔塔什水利枢纽工程偏心铰弧门安装工艺总结研究

吴艳民 WU Yan-min；王青贤 WANG Qing-xian；王冬生 WANG Dong-sheng

（新疆新华叶尔羌河流域水利水电开发有限公司，喀什844000）

0 引言

偏心铰弧形工作闸门适用于超高水头的高坝大库，总水压力大，支铰部分结构复杂，它是利用偏心原理，借助偏心铰操作机构，推动闸门外伸压紧设在埋件上的“山”形止水元件，达到止水目的。偏心铰压紧式止水制造、安装比较复杂，但止水简单可靠，止水效果好。偏心铰的使用，有效地解决了闸门上升过程中面板与主止水橡皮发生相对错动时对止水产生的切搓力，延长了主止水的使用寿命，也减小了启闭机油缸的启闭容量。同时，偏心铰弧门有效地解决了高速水流状态下的空蚀问题。

国内外一些大型高水头的水利水电项目中也有不少采用偏心铰弧门结构，如巴基斯坦塔贝拉水电站四期改造工程LLO 出口底孔采用了两套6×6-135.94 米的偏心铰弧门[1]；小浪底水利枢纽排沙洞工作门采用了多台套偏心铰弧形闸门[2-3]；龙羊峡底孔5×7-120 米工作弧门及东江二级放空洞6.4×7.5-100 米工作弧门也采用了偏心铰弧门型式，偏心铰弧门是当今世界上技术含量最高、结构最复杂的闸门类型之一，制造、安装精度要求高、施工难度大[4-6]。

1 阿尔塔什偏心铰弧形工作闸门介绍

阿尔塔什水利枢纽工程是到目前为止新疆最大的控制性水利枢纽工程，其中两个深孔排沙洞的工作闸门设计水头高、启闭设备容量大、扬程高，普通常规设计无法满足工程要求，需要采用偏心铰结构弧形工作闸门型式，其制造、安装精度要求高、施工难度大。

2#深孔放空排沙洞布置在大坝左岸，是泄水建筑物的底孔，是水库的最低处孔洞，1#深孔放空排沙洞布置在大坝右岸，是发电引水建筑物的底孔。2#深孔、1#深孔是下闸蓄水后首先过水的建筑物，而偏心铰弧门恰恰就布置在这两个洞室中。

安装调试偏心铰弧门工期长短是下闸蓄水节点目标能否实现的关键点，如何在短时间内保质量、保安全的前提下完成这种特殊设备的安装是一道难题。

1.1 阿尔塔什偏心铰结构弧形工作闸门整体结构特征

1#深孔采用5.5×6-124 米偏心铰型式弧形工作闸门，总水压力62642kN，弧门半径12 米；2#深孔采用5.5×5.5-130 米偏心铰弧形工作闸门，总水压力65529kN，弧门半径11.5 米。闸门主梁及支臂均为箱型结构，门叶与支臂的材料均为Q345C；主止水为山形压缩式止水，副止水为常规止水；偏心铰支铰轴承采用双列调心滚子轴承，并由外壳密封，其中注满润滑油；支铰部分铰链、铰座材料为ZG310-570，花键轴材料为34CrNi3Mo；1#深孔闸门门叶结构按运输单元分左右两节制造，运至工地后在现场用高强螺栓连接；2# 深孔闸门门叶结构分上中下三节制造，运至工地后在现场焊接成整体。其具体图示如图1、图2 所示。

图1 深孔偏心铰弧门布置图

图2 偏心铰弧门整体结构图

1.2 配套启闭机参数

每扇闸门分别设置两台容量为6300/2000kN（启门力/闭门力）液压启闭机，其中一台用于提升闸门，另一台用于控制偏心铰，两台液压启闭机共用一套泵站和控制柜，动作相互闭锁。

1.3 偏心支铰

偏心支铰是该类型弧门的核心装置，主要作用是利用油缸拉动偏心铰装置的拐臂，带动偏心铰轴转动，使其带动支臂和弧门产生径向移动；从而推动门叶前移压紧突扩式门槽上的水封橡胶实现止水。闸门提升或下降前，通过转动偏心铰，将闸门沿水流方向移动20~40mm 压紧或脱离止水，止水沿闸门周边安装于整体门槽埋件上，最大可压缩其外露高度的30%。闸门面板和整体门槽埋件的配合部位均经机械加工，弧门底槛形成坡阶，由专门通气孔通气，以防止高速水流条件下负压和气蚀的产生。（图3）

图3 组合后的支铰装配结构吊装示意图

2 阿尔塔什偏心铰弧形闸门创新性安装工艺

阿尔塔什水利枢纽工程偏心铰弧门精度要求高，且受现场起吊设备的限制和安装空间以及交叉作业的影响，闸门安装难度大。（图4）

图4 偏心铰弧门门体安装工艺流程图

2.1 采用预留吊孔和预埋辅助吊点方式提供吊物受力点

偏心铰弧门闸室上方是液压启闭机油缸室，限制了闸室的高度，安装空间狭小，根本无法使用大吨位汽车吊吊装，由于闸门部件较重，需事先在上部混凝土上预留吊孔和预埋辅助吊点，预留吊孔设置于液压启闭机基座两边对称布置，吊孔上用型钢横担悬挂定滑轮组，利用卷扬机滑轮组进行起吊安装。设置吊点吊孔前为保证结构安全，在受力处混凝土中增加结构钢筋，考虑到安全性，把吊孔处吊点位置设置为主要吊物受力点。

偏心铰弧门安装场地空间狭小，整个支铰装配重达148 吨，1#深孔闸室在支铰上方有混凝土凸檐，吊物无法直接吊装到位，因此根据场地的特点制作行走台车架并铺设轨道至支铰大梁下方。支铰装配部分采用在现场洞室吊孔下地面处联接，把偏心轴与铰链、轴承、吊臂、花键套、铰座盖拼装成整体，将拼装好的组合件利用卷扬机和滑轮组组合的安装技术工艺方法，吊至上面放置于行走台车架上，移动行走台车架使之滑移至支铰大梁处，连接紧固螺栓完成支铰部分的安装。2#深孔偏心铰弧门闸室结构与1#深孔稍有不同，不用设置行走台车架，吊物可以直接吊装到位，也是利用卷扬机和滑轮组相结合的安装技术工艺方法。

2.2 采用卷扬机和滑轮组组合的吊装工艺方法

深孔偏心铰弧门支铰装配成整体后采用双吊点起吊，每个吊点用一台10 吨卷扬机和滑轮组起吊，采用两组HQD5-80 滑轮组，吊点设置在支铰上方预留吊孔处。由于闸室内施工场地限制，采用卷扬机和滑轮组吊装有效地解决了无法用起重机进行的大件重物安装。卷扬机可以随场地不同的施工条件合理布置，阿尔塔什两个深孔弧门支铰吊装卷扬机位置就采用不同的布置，1#深孔卷扬机分开上下布置，一个布置在下方闸室底板，另一个布置在上方启闭机油缸室，合理地利用了施工空间布置，通过布置在侧墙和地板上的导向滑轮进行钢丝绳牵引，2#深孔弧门则在下方闸室底板左右对称布置。采用卷扬机和滑轮组吊装，合理利用紧凑空间，便于指挥操作，起吊平稳，可在空中任意高度停留，安全可靠。（图5）

图5 采用卷扬机和滑轮组组合吊装示意图

2.3 建立临时液压泵站提高调试效率

偏心铰弧门采用2 套油缸进行上下、前后运动，液压系统调试复杂。由于闸井中上部还在滑模施工，闸房地面也未完工，不能形成永久泵站，于是采用闸井底部放置临时液压泵站对偏心铰弧门进行调试，把液压泵站放在闸井底部弧门门叶前，临时固定在地面钢衬板上，用高压软管连接泵站和启闭机油缸，高压软管穿行在整体门槽预留的二期混凝土缝隙中，就在弧门前进行调试油缸动作使弧门上下前后运动，精确测量闸门前后运动行程与油缸上下伸缩行程的准确对应关系，不用对讲机上下呼应动作，安全可靠，方便直观准确，使安装、调试的工期大大提前。

3 结论

阿尔塔什水利枢纽工程中两个深孔排沙洞的工作闸门具有设计水头高、启闭设备容量大、扬程高的特点，采用偏心铰弧形闸门结构，其安装精度要求高、施工难度大。受现场起吊设备的限制和安装空间以及交叉作业的影响，施工过程中采用了一些创新性的工艺，如预留吊孔和预埋辅助吊点方式提供吊物受力点、卷扬机和滑轮组组合的吊装工艺、建立临时液压泵站的工艺手段，短期内保质保量保安全的完成了2 个深孔闸门设备的安装，为下闸蓄水、为水库大坝的安全运行奠定了基础；本文中所提的偏心铰弧门安装工艺方案对类似工程项目具有良好的借鉴作用和推广价值。