龙背湾水电站放空洞高位深孔闸门临时启闭施工工艺

毛 勇

（中国水利水电第十二工程局有限公司机电工程公司，浙江 丽水 323000）

1 概述

龙背湾水电站位于湖北省竹山县堵河支流官渡河上，为第一级电站、龙头水库，下距两河汇合口45.6 km，距竹山县城90 km。电站以发电为主，兼顾航运、旅游开发等综合效益。龙背湾电站放空洞进口处设计了一套深孔平面闸门，出口处设计了一套放空阀门(液压驱动锥形阀)。其中进口处的平面闸门设计使用一台2×400 kN的固定卷扬式启闭机进行闸门的启闭作业，使用钢结构连杆连接闸门与启闭机，闸门底部门槽底坎高程为▽423 m，闸门洞口顶部高程为▽525.5 m，闸门启闭机高差102.5 m，该闸门属于高位深孔闸门[1]。

2 安装设备主要参数

闸门及启闭机的具体参数如表1。

表1 闸门及启闭机的具体参数

闸门本身自重只有15.6 t，但考虑潜孔闸门，且在高水位状态下，闸门需承受较大的水压，使闸门与门槽的摩擦力急剧增加，故启闭机的启闭力设计为80 t。

3 工况分析

龙背湾水电站放空洞上游侧为一套平面闸门，下游侧为一套放空阀门。上游侧的闸门属于潜孔式平面闸门，安装高差较大，设计使用一台单吊点卷扬式启闭机进行闸门的启闭。闸门及启闭机的安装只能在放空洞顶部道路（高程▽525.5 m）上完成，闸门安装时正逢汛期，而下游侧的放空阀门不具备使用条件，为了确保安全度汛，放空洞闸门需具备临时启闭条件。放空洞工程属于新增工程，洞体结构及配套设施均处于边设计边施工阶段，而上部启闭机平台的结构设计图纸仍未完成，无法进行混凝土平台的施工，且进行临时施工，混凝土平台的强度也无法在短时间内达到设计强度要求。由于放空洞顶部与底部的高差过大，无论从吊装能力还是吊装高度的角度考虑，使用配套的启闭机进行闸门的沉放和起吊均是最为稳妥的。永久混凝土启闭机平台无法进行施工，即便能马上进行施工从开始施工到具备启闭机安装使用条件也至少需要40 d的时间，无法满足度汛要求。

综合工况条件，拟自行设计、制作并安装一套临时吊装平台以解决临时启闭难题，使启闭机能够具备临时启闭闸门的条件。

4 整体施工流程

启闭机及闸门安装整体施工流程图见图1。

图1 启闭机及闸门安装整体施工流程图

5 关键施工工艺

5.1 闸门临时锁定

闸门在临时吊装平台安装前需先就位和临时锁定，如直接将闸门锁定在孔口位置，则闸门本身的高度超出孔口3 m，将增加启闭机起吊闸门的最小高度，临时吊装平台的高度也将随之增大，不仅增加制作临时吊装平台的材料和成本，同时也不利于启闭机起吊闸门运行过程中平台的整体稳定性，增加安全风险。考虑上述因素，将闸门临时锁定在孔口顶部以下约5 m的位置，并在孔口顶部架设2根锁定梁，使用手拉葫芦及钢丝绳将闸门临时锁定在锁定梁上（闸门在孔口的临时锁定见图2），为方便闸门吊座焊接、水封安装、充水阀安装等工作，闸门临时锁定在孔口顶部，同时做好必要的临时加固支撑措施，防止闸门倾倒，待闸门门叶各构件安装、焊接完毕后再将闸门下落至指定位置临时锁定。闸门临时锁定采用4根绳索进行吊挂，经测量计算在指定位置布置4只吊耳，吊耳的尺寸大小需符合强度要求并由合格持证焊工进行施焊。

图2 闸门临时锁定示意图

5.2 吊装平台设计、制作、安装

5.2.1 吊装平台设计

根据吊装平台的实际受力情况，设计吊装平台主框架，考虑整个吊装平台的稳定性，平台拟设计成框架梁结构，用4根I40a工字钢作为立柱，4根I28a工字钢与立柱顶部首尾连接形成长方体主梁框架，框架的顶部设计定位板，定位板上开设地脚螺栓孔，孔位符合启闭机地脚螺栓安装尺寸。为加强整个框架的稳定性，增设辅助支撑。辅助支撑分两种形式，第一种支撑为斜撑，一端固定在地面上与地面形成45°夹角，另一端与立柱焊接；第二种支撑为剪刀撑，连接长度方向的2根立柱，两端分别与立柱焊接，2根斜撑中间接触位置也进行焊接固定。吊装平台框架示意见图3[2，3]。

图3 吊装平台框架示意图

为方便启闭机的安装和保证施工安全，还需设计必要的爬梯、行走平台及安全护栏。爬梯宽度设计为600 mm，布置在方便架设的区域即可；行走平台宽度设计为800 mm，底部每隔一段距离用I18a工字钢直接与顶部主梁焊接，顶部铺设一层6 mm的花纹板，以方便行走和操作；安全护栏用直径20 mm的圆钢制作，护栏高度设计为1.2 m。爬梯、行走平台及安全护栏示意见图4。

图4 爬梯、行走平台及安全护栏示意图

5.2.2 吊装平台制作

为方便制作和安装临时吊装平台，其制作工作在施工现场（放空洞顶部平台▽525.5 m）完成，制作过程中，使用1台25 t汽车吊配合起吊及拼装。按照图纸要求，在放空洞顶部找到立柱定位点，再用水准仪测出4根立柱中心位置的实际高程差，根据实际高程差计算并下料4根立柱，以保证4根立柱垂直支起后顶部高程一致。继续对顶部框架梁进行计算和下料，制作顶部主梁框架并与立柱拼装形成整体。下料地脚螺栓定位板，并在4根立柱顶端各设置1块地脚螺栓调整板，用于后续安装启闭机时进行高程的微调，板的开孔位置需严格按照启闭机机座地脚螺栓孔位尺寸进行开孔，为方便安装调整，开孔时可切割成U型孔。

临时吊装平台的爬梯、行走平台及安全护栏所用材料均为小型型材，单件重量不大，无需汽车吊辅助吊装，制作安装工作可在吊装平台固定后再进行施工，根据实际尺寸进行下料和拼装焊接。

5.2.3 吊装平台安装

吊装平台属于临时安装，待永久混凝土承载平台完工并具备强度条件后可进行拆除。安装后需保证平台具备启闭机安装及运行的条件，安装中心按照门槽孔口尺寸中心进行定位（偏差控制在5 mm以内），4块地脚螺栓调整板保证一定的整体平面度（调整完毕后的尺寸控制5 mm以内），局部不平的位置使用垫铁垫平并焊接固定。

待吊装平台吊装就位并调整好后，进行斜撑和剪刀撑的施工，这样可最大限度的保证支撑完全固定和精准受力，增加平台的整体强度和稳定性，启闭机的立柱、斜撑与地面接触的位置需保证足够的接触面积，斜撑底部可预埋或现场锚固预埋板。

5.3 启闭机安装

待临时吊装平台安装完毕后进行启闭机的安装，该启闭机在出厂时各构件（包括卷筒、减速器、滑轮等）已全部在现场地面完成组装，吊装时进行整体吊装即可。由于使用临时吊装平台，汽车吊可最大限度地靠近吊装平台，整个启闭机重15.6 t，经吊装曲线核算，使用35 t吊机即可满足现场吊装工况。为方便启闭机就位，根据启闭机的机座尺寸在临时吊装平台顶部的调整板上安装定位块，启闭机起吊后可直接使用定位块定位。顶部的定位板（调整板）在启闭机起吊前完成高程测量和定位焊接固定，启闭机就位后进行微调即可满足安装位置及高程要求。

启闭机的机械及电气部分的安装按照启闭机安装规范的相关要求进行，并符合施工图纸和制造厂技术说明书的规定。全部电气设备需可靠接地，待启闭机能正常运转后，进行钢丝绳的穿绕。启闭机安装调试完成后进行必要的试运行试验。

5.4 启闭机连门

待启闭机试运行试验合格后，进行启闭机与门叶的连接，将启闭机动滑轮下放至门叶吊座位置，使用吊轴将启闭机动滑轮（底部有圆形内孔吊耳）与门叶吊座连接，连接完成后需将吊轴进行固定和紧固，以防止闸门启闭过程中发生松动。连接完成后使用启闭机将门叶提升10 cm（为保证安全，期间启闭机与锁定梁的临时锁定装置先不拆除），并保持10 min，10 min后检查门叶的下滑量，符合相关启闭机门叶联调要求后再卸除锁定梁、手拉葫芦等临时锁定装置。

6 结语

钢结构临时吊装平台不仅结构简单、制作方便，而且与混凝土结构相比无需等待强度，现制现用，同时材料还可回收利用，在类似安装时间紧迫、永久平台不具备使用条件的工况下使用尤为合适。本工艺的实施有效地解决了龙背湾电站放空洞高位闸门临时启闭的难题，顺利保证了防洪度汛目标的达成。在高位闸门的永久启闭设备平台不具备正常承载条件时，可参考本施工工艺制作临时钢结构吊装平台辅助安装，以达到启闭机及闸门的临时启闭要求。