高港泵站工作閘門加固改造技術(shù)探討

陳擎環(huán)，陳 冰，蔡亞琴

江蘇省泰州引江河管理處， 江蘇泰州 225321

1 工程概況

江蘇省泰州引江河高港樞紐是國家南水北調(diào)東線水源工程之一，由泵站、節(jié)制閘、調(diào)度閘、送水閘、船閘和110kV 專用變電所等設(shè)施組成。泵站安裝立式開敞式軸流泵9 臺套，葉輪直徑3.0m，配2000kW 同步電機，總裝機容量18000kW。單機抽水能力34 立方米每秒，總抽水能力300 立方米每秒。泵站采用雙向X 型流道，上下游兩側(cè)均設(shè)置上道閘門和下道閘門，通過上下四道閘門的啟閉組合達到自引、抽引和抽排的要求。

2 閘門存在問題

高港泵站工作閘門在檢修期間的水位組合是按長江側(cè)水位▽3.73 米，內(nèi)河側(cè)▽1.5 米進行設(shè)計和校核的，而實際運用中，在夏季高水位排澇期，長江側(cè)水位均在▽5.50m ～▽5.80m 左右，上、下游水位組合超過了設(shè)計標準。

在原設(shè)計工況中如汛期高水位需要檢修時，可放下檢修閘門，并控制檢修閘門與長江側(cè)工作閘門之間的水位在▽3.5m ～▽3.0m 之間。因為要考慮到檢修閘門的止水效果，在整個檢修過程中必須對水位隨時進行監(jiān)測，嚴格控制長江側(cè)下道門與檢修閘門之間的水位。鑒于檢修閘門安裝及準確控制水位在實際操作中較為困難，為了確保在汛期高水位期間，泵站機組出現(xiàn)故障時，能夠利用工作閘門安全快捷地對主機泵進行突擊搶修，高港樞紐委托原設(shè)計單位對高港泵站上、下游工作閘門的使用工況及水位組合進行了核對。經(jīng)復核計算，泵站上、下游上道門和上游下道門能滿足規(guī)范要求，但長江側(cè)下道9 扇閘門因檢修水位抬高，閘門主梁不能滿足規(guī)范要求，須進行加固。

3 處理措施

高港樞紐經(jīng)過綜合比較后決定采用在原閘門主梁后翼緣貼焊-20×230mm 鋼板的方案，貼焊后為增加閘門的高度，采用-20×200mm 作為背拉架將閘門的對角線連接。這樣，加固后的閘門面板及主梁的強度與剛度均能滿足規(guī)范要求。

因?qū)﹂l門主梁加焊鋼板，破壞了原閘門的防腐涂層，需對閘門進行重新防腐處理。同時考慮到該閘門已運行十多年，閘門止水橡皮出現(xiàn)不同程度的老化，主滾輪及側(cè)滾輪也出現(xiàn)一定的銹蝕，可同時更換閘門止水橡皮，更換主滾輪軸套及側(cè)滾輪等主要部件。

4 閘門加固流程及要點

1）拆除閘門的止水橡皮，拆除主滾輪和主滾輪軸，拆除側(cè)輪；

2）對閘門進行檢查和檢測，并做好記錄；

3）閘門原節(jié)點板割除：

（1）為了能夠使閘門整體變形控制在范圍之內(nèi)，在去除節(jié)點板前，對閘門整體應先進行測平；

（2）采用氧乙炔火焰切割、碳炭弧氣刨和砂輪機相結(jié)合的方法。節(jié)點板的正面焊縫可采用碳弧氣體刨扣縫，反面焊縫可從正面采用氧-乙炔向下切割，這樣可減少對閘門主梁的熱輸入，避免閘門主梁產(chǎn)生變形；

（3）先將閘門固定在與地基礎(chǔ)連接牢固的鋼質(zhì)平臺上，割除主梁與縱梁間的節(jié)點板部分，再用碳弧氣蝕刨除焊縫，注意割除和刨除焊縫時的順序；

（4）采用間隔法和間斷施工法進行，嚴禁順序割除和大面積連續(xù)施工，以控制熱量的輸入和對閘門的損傷。注意刨除時，控制施工對閘門母材的損傷，減少補焊，減少熱量的輸入；

（5）將去除節(jié)點板時翼緣表面留下的弧坑以及邊緣切割留下的豁口修磨平整；

（6）經(jīng)檢查合格后轉(zhuǎn)防腐工序，將原先的鋅層除去，這樣可確保閘門加固板的焊接質(zhì)量。

4）閘門主梁加固板拼裝和焊接

主梁的加固鋼板采用整件下料，接長須鋼板先接長后下料。下料后矯正，壓角。注意壓角尺寸根據(jù)實測進行。控制拼裝間隙，拼裝應從中間向兩段對稱進行，嚴禁在拼裝時分段。閘門主梁的加固處理過程中要注意割除時不得破壞原閘門結(jié)構(gòu)，貼焊鋼板注意不產(chǎn)生過大的變形。

（1）閘門門體必需先測平后方能拼裝主梁加固板。

（2）主梁加固板如需接長，則應預先接長并按一類焊縫進行焊接，以超聲波無損檢查合格后方能轉(zhuǎn)組裝工序；

（3）主梁加固板焊接要求：

① 清除焊道及兩側(cè)20mm ～30mm 范圍內(nèi)鐵銹、水、氧化鐵等有害雜質(zhì)；

② CO2氣體的純度要求應＞99.5%；

③ 施焊前應進行加固焊，焊腳高度4mm，長度60mm，間距300mm；

④ 偶數(shù)焊工從中間向兩端采用逐步退焊法對稱施焊，焊腳高度均為K=8mm；

⑤ CO2氣體保護焊應確保焊縫邊緣熔合良好；

⑥ 焊腳高度應滿足圖紙設(shè)計要求，表面成形良好，無焊瘤、咬邊、氣孔等焊接缺陷；

⑦ 焊工需做好自檢工作，并打上焊工鋼號標識；

⑧ 焊接工藝參數(shù)：

（4）檢驗合格后，按編制的專項焊接工藝進行施焊。焊縫位置須先清除防腐層，以保證焊縫質(zhì)量。原則上控制熱量的輸入，采用CO2氣體保護焊，從中間向兩側(cè)，分段退焊法進行施工；

（5）焊接檢驗合格后，解除閘門與鋼質(zhì)平臺的固定。根據(jù)閘門的變形情況進行矯正；

（6）閘門矯正合格后拼裝背拉架，按加固板焊接工藝進行施焊。

5）閘門背拉架拼裝和焊接

拼裝閘門背拉架前應先檢查門體的幾何尺寸是否符合規(guī)范要求，焊縫要求以及工藝參數(shù)與主梁加固板相同，背拉架與主梁加固板背面焊縫不宜過大，只要求起到密封作用就可以了，對于CO2 氣體保護焊焊不到的部位可改用焊條電弧焊。

6）焊縫修補

（1）焊縫有表面缺陷，由焊工自檢后自行修補；

（2）焊件表面被電弧、碳弧氣刨損傷處和焊瘤必須修磨平整；

（3）對接焊縫的縫內(nèi)部缺陷，同一部位的焊縫返修次數(shù)不超過兩次，如超過應查明原因，制訂返修措施后，經(jīng)監(jiān)理和技術(shù)部門負責人批準后方可進行，并作好記錄。

7）焊接檢驗

（1）根據(jù)圖紙及工藝要求，所有焊縫必須進行外觀檢查，飛濺清除干凈，焊縫外形尺寸和外觀質(zhì)量應符合DL/T5018-2004 中的規(guī)定；

（2）加固板對接焊縫屬于一類焊縫，應圓滑過渡，避免產(chǎn)生咬邊，控制對接焊縫余高，角焊縫趾應圓滑過渡；

（3） 焊縫的無損探傷應按GB/T11345-89 規(guī)定執(zhí)行，對接焊縫不低于Ⅱ級為合格。

8）止水壓板下料矯正、與閘門搭焊配鉆孔、編號、拆除、打磨、防腐；

9）嚴格按閘門防腐工藝要求進行涂層噴涂。最終噴鋅厚度160μm，外涂環(huán)氧底漆30μm，改性環(huán)氧需磨漆80μm，氯化橡膠面漆50μm，復合涂層總厚度320μm；

10）安裝止水橡皮，需符合相應技術(shù)規(guī)范規(guī)定；

11）閘門主滾輪與主滾輪軸裝配。主滾輪非工作表面采用油漆防腐。主滾輪工作表面涂黃油；

12）閘門安裝主滾輪和主滾輪軸。主滾輪的工作面用水平儀調(diào)整在同一平面上。螺栓擰緊不得有松動，滾輪轉(zhuǎn)動要靈活。閘門的四個主滾輪踏面控制在規(guī)范要求的公差不大于2mm，且控制主滾輪踏面與面板及側(cè)止水橡皮的高差，經(jīng)檢驗合格后，配鉆止軸螺孔，固定輪軸。主滾輪安裝后應轉(zhuǎn)動靈活；

13）側(cè)輪座與側(cè)輪裝配。側(cè)輪非工作表面采用油漆防腐。測輪工作表面涂黃油。側(cè)輪安裝后應轉(zhuǎn)動靈活。通過調(diào)節(jié)板控制側(cè)輪的開檔尺寸。

注：以上各工序均須檢驗合格后才能進入下道工序。

原閘門重量約12.5t，啟閉機型號為QP2×250kN 卷揚式啟閉機，最大啟閉水位差為▽2.0m ～▽－1.0m，加固后閘門重量約增加2.0t，最大啟閉力為445KN，未超出原啟閉機的容量。閘門加固增加的重量對啟閉機的工作影響較小，原啟閉機可繼續(xù)使用。

5 結(jié)論

本次對高港泵站長江側(cè)下道工作閘門加固維修，2010 年11 月15 日開始施工，至2011 年1 月28 日施工結(jié)束，工程竣工后順利通過了驗收組的驗收。此方案能有效解決泵站機組存在的長江側(cè)下道工作閘門夏季高水位檢修強度不足的問題，消除了工程隱患、達到了除險加固的目的，確保了閘門的正常運行。值得在類似工程中借鑒和推廣。

[1]馬明朗,等.平板鋼閘門焊接變形的質(zhì)量控制.水利電力機械，2005(1).

[2]任錦朝,王惠卿.橫山嶺水庫溢洪道閘門防腐檢修工藝簡述.河北水利，2011(4).

[3]陳焰周等.泄洪道底孔弧形閘門檢測及其加固方案.中國農(nóng)村水利水電，2008(5).

[4]郭強.噴鋅防腐技術(shù)在王鋪節(jié)制閘鋼閘門加固中的應用.中華建設(shè)科技，2012(8).