大藤峡船闸人字门安装技术要点及创新

刘 武,彭翰林，阁亮成，刘 刚

（1.中国葛洲坝集团第一工程有限公司，443000，宜昌；2.广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，530200，南宁）

人字门是船闸通航建筑物核心设备之一，其安装质量是影响船闸通航效率及安全可靠性的关键因素之一。大藤峡船闸上、下闸首各设一道人字门，各2扇。上闸首每扇人字门门体尺寸为24.5 m×20.2 m×2.9 m，自重约490 t，分六节制造后运达现场安装焊接成整体；下闸首每扇人字门门体尺寸为47.5 m×20.2 m×3.2 m，自重约1300 t，分十二节制造后运达现场安装焊接成整体。上闸首人字门采用2×2000 kN液压直联式启闭机操作，下闸首人字门采用2×3200 kN液压直联式启闭机操作。大藤峡下闸首人字门是目前世界上规模最大、安装技术难度最高的人字门。

人字门由门体及背拉杆、钢护舷、支垫块、底止水、导轮导卡、限位装置、工作桥等附件组成，人字门安装工程包括将门体的各分节及其附件现场焊接组装完成，以及门体的调整，需保证门体顶枢与底枢中心的垂直度及门体刚度、运行平稳、止水效果。为了提高人字门门体安装效率、保证安装精度，从二次运输、现场吊装、焊接、顶底枢安装、背拉杆安装以及支枕垫块安装到最终的调试，所有的技术要点及难点必须有严格且科学的施工技术准备，安装后才能保证门体的运行质量。

一、人字门安装技术要点

1.人字门底枢安装精度控制

人字门底枢不仅是人字门重量的支撑点，还是人字门回转轴线的控制点，其安装精度要求控制在2 mm以内，而且底座二期混凝土浇筑后，底枢“蘑菇头”将无法重新调整。因此如何在左右侧超34 m、上下端超50 m的大跨度范围内将其精准定位是巨型人字门安装的重难点之一。

2.人字门门叶焊接变形控制

国内巨型人字门多采用分节制造，卧运至安装现场进行翻身立拼。因人字门门叶分节尺寸与吨位都很大，安装部位空间又十分狭窄，现场立拼吊装就位难度高，节间焊缝间隙大小不一，错边量也参差不齐，拼装质量不易控制，导致门叶焊接变形控制难度大，返工多，工期耽误严重。如何保障门体拼装质量并实现门体底部可调节支撑也是关键技术要点。

3.人字门顶枢安装质量控制

人字门顶枢结构复杂，其功能主要是控制门体回转轴线的垂直度和承担人字门自重力矩引起的水平分力。下闸首人字门高达47.5 m，顶、底枢同轴度要控制在2 mm以内，同时还要保证挂载1300 t重量后其顶枢不发生位移。安装精度控制及其预应力锚杆施工是影响顶枢安装以及人字门运行质量的关键因素之一。

4.人字门背拉杆预应力施工技术

人字门设有3层背拉杆，每一层、每一组背拉杆预应力施工都有其潜在的规律和一定的不确定性，如何在保证形位尺寸满足设计标准的同时使背拉杆预应力达到设计要求，是人字门背拉杆预应力施工的技术关键点，也是影响人字门安装调试工期的不确定因素。

5.人字门支枕垫块安装质量控制

由于门体安装焊接后及背拉杆预应力调整后，斜接柱和门轴柱直线度偏差的方向具有不确定性，因此支枕垫块制造时没有与门体进行配钻，需要在安装时进行实际配钻，而人字门门体较高，作业空间狭小，如何在该情况下保证垫块的配钻精度是难点之一。

人字门支枕、垫块不仅承担了两侧门轴柱、中间斜接柱止水功能，还负责将闸门所挡水体压力传导至门体与两侧闸墙上，支枕垫块安装调整后，如何保证其与门体间预留间隙的环氧填筑密实，也是影响安装质量的关键。

二、人字门支枕垫块安装工艺流程

人字门支枕垫块安装工艺流程：施工准备→拼装支承搭设→门叶吊装、调整加固→顶枢安装、工地镗孔→门体附件安装→门体调整、背拉杆应力调试→门体顶、底中心调节→支、枕垫块安装间隙调整→环氧灌注。大藤峡船闸人字门采用立拼的方式，其安装流程如图1所示（虚线部分根据门体节数重复进行）。

三、人字门安装技术创新

1.创新采用“六点七线”测量技术

人字门及埋件的整个安装控制网点包括“六点七线”，其中“六点”为左右门顶、底枢旋转中心点，左右门顶、底支撑中心点，左右门合力线与闸室中心线交点，左右门门轴线与闸室中心线交点；“七线”为顶、底枢旋转中心垂线，顶、底支撑中心垂线，左右旋转中心连线，左右支撑中心连线，闸室中心线。需要将这些点线一次性全部放出，互相之间反复校对，在安装过程中再随时复测，以保障人字门底枢及门体安装精度。

2.创新采用组合式液压千斤顶、钢结构保顶技术，并随时调整以抵消底主梁支撑结构形变

组合式液压千斤顶、钢结构保顶技术与传统的人字门安装底部支撑结构有显著差异，功能更全面可靠。该结构由四部分组成：与门体支撑点接触的支撑梁、与底板承压面接触的支墩、布置在支墩与支撑梁之间的液压千斤顶及保护楔块。无需调节门体底主梁水平时，采用楔块支撑受力；需要调节底主梁水平时，则将液压千斤顶开启向上施力，将人字门重量从楔块上卸除，打松楔块，将人字门底主梁水平调整至合适高度后再重新锁紧楔块，最后卸除液压千斤顶载荷，将人字门重量承载在楔块上，以保证一年安装期内人字门的稳定及安全。

3.创新采用挂架平台配合组合式转梯

以往大型人字门现场立拼，需要在拼装部位围绕人字外缘搭设满堂排架，并随着立拼高度的增加而不断提升施工排架的高度，该方法存在以下弊端：施工排架搭设及拆除难度大、工期长，严重影响拼装效率；施工排架搭设的施工平台与人字门节间分缝高度难以匹配，导致拼装及焊接施工不方便，效率低；施工排架内搭设的爬梯交通困难，不利于焊接人员及耗材的垂直上下。

为此，工程采用组合式转梯与挂架平台结合的模式，保证施工平台与人字门节间分缝始终保持在一个便于拼装及焊接的高度，即施工平台布置在每节门叶上分缝下方的400～700 mm处，同时在人字门斜接柱一侧安装一套组合式转梯，使施工平台与组合式交通转梯连接，既可提高垂直交通的效率，也可解决搭设施工排架效率低的问题。同时，为解决雨季施工的不利影响，在人字门顶部安装了一套活动的防雨、防风顶盖，有效提高雨季施工效率和焊接质量。

4.创新采用框架工装及定制预应力张拉设备

人字门顶枢锚杆布置设置A/B两组拉架，每组6根锚杆，其中前端2根，后端4根，同组之间锚杆位置差须控制在1 mm以内；安装时该框架将同组锚杆连成整体，便于吊装及调整；定制预应力张拉设备实现同组锚杆前后端同步张拉，保障预应力施工质量及效率。

5.创新采用定制背拉杆张拉工装

相较传统旋转螺母的方式，该技术既保障背拉杆张拉效率及效果，同时也保护背拉杆调整螺杆不受破坏。在背拉杆预应力施工中，应在门叶扭曲和下垂满足规范要求的情况下，保证背拉杆预应力值不低于设计值的下限。坚持“先上后下、先主后副、先内后外” 的施力原则，即加力次序为上层主背拉杆、上层副背拉杆、中层主背拉杆、中层副背拉杆、下层主背拉杆、下层副背拉杆。每组主（副）背拉杆按先加中间杆、再加两边杆的次序进行，每根背拉杆施力时相互之间应力值不允许大于10 MPa。

6.创新垫块与门体的配钻技术

大藤峡船闸人字门支、枕垫块须配钻的螺栓孔数量多，高空作业施工精度控制难度大，为保证门体支枕、垫块安装精度，采取如下措施：①制造特殊工装，将垫块全部吊装上门体，采用该工装进行固定，配合垫块背面顶紧螺杆以及两侧顶紧螺杆进行垫块调节；②垫块在门体上安装调整合格后，利用定制过冲通过端板的螺栓孔，冲好标识；③将垫块从门体上拆下，转运至拼装平台进行钻孔攻丝，方便、精准地实现支枕垫块现场拓孔。

7.创新设计门体支枕垫块环氧砂浆填筑设备，改进环氧砂浆填筑技术

环氧灌注在门叶处于全关位，支枕垫块、门轴柱支垫块安装调节合格后进行。环氧灌注方法为：将各条支枕垫块每隔5 m取掉一颗顶紧螺栓，取掉之前设好定位标记。使用速凝环氧填料将支枕垫块与端板、枕座埋件的底部和两侧间隙密封后进行灌注。灌注时采用低气压有压浇注，将细管通到底部，随着环氧垫层浇注增高，细管不断提高。速凝环氧填料也要事先进行生产性试验，要求抗压强度和支枕垫块填层的抗压强度相同，密封后检查。环氧垫层浇高到5 m左右时，将第一颗取掉的顶紧螺栓按设定的定位标记恢复原位置，再在10、15、20……45、47.5 m取掉的螺栓位置，按上述方法灌浇填料，依次恢复取掉的顶紧螺栓并检查、密封，再从门顶部垫块位置浇注。

四、结 语

大藤峡船闸上下闸首4扇人字门的安装与调试实践，检验了创新技术科学可靠，并通过上述技术要点的创新，将原计划9个月的安装工期缩减至4个月，同时取得人字门端板垂直度达到3.5 mm以内、人字门径向跳动控制在1.0 mm以内（低于三峡船闸的1.2 mm标准）、人字门钢止水间隙控制在0.1 mm以内等一系列的高质量成果，为类似规模的船闸人字门安装提供了技术创新思路。