青草沙水庫工程下游水閘閘門水上安裝工程施工工藝

(上海水務建設工程安全質量監督中心站， 上海 200232)

青草沙水庫工程下游水閘閘門水上安裝工程施工工藝

袁曉宇

(上海水務建設工程安全質量監督中心站， 上海 200232)

青草沙水庫下游水閘位于青草沙水庫下游東北側。在閘門安裝時，下游水閘不具備通陸路條件，且閘室兩側連接堤剛剛建成，不能承受重型閘門的壓力。經過研究，青草沙水庫下游水閘閘門安裝采用了水上安裝工藝。文章結合青草沙水庫下游水閘介紹閘門水上安裝過程，供類似工程參考。

青草沙水庫； 水閘閘門； 水上安裝； 施工工藝

1 前 言

青草沙水庫位于長江口南北港分流口長興島西北側水域，是我國第一座建于潮汐河口江心的大型水庫。庫區總面積約70km2，是上海市最大的飲用水水源地。青草沙水庫新建堤線總長21.98km，其中北堤18.96km，東堤3.03km；改造原有堤線22km；新建上、下游水閘和輸水泵閘各一座。

下游水閘位于青草沙水庫下游東北側，閘中心樁號27+371，閘孔總寬為20m(按5m+10m+5m布置)，在長江水道中構筑的臨時圍堰中進行施工。在閘門安裝時，下游水閘不具備通陸路條件，若采用常規的干地施工工藝，需將大型履帶吊拆解，通過臨時碼頭進行轉駁，最后進行組裝等。吊車的自重大、施工程序繁瑣、組織周期長、設備多、相應的安全風險高，同時水閘兩側的大堤均為新建大堤，吊機自重加上閘門的重量，對地基土將產生非常大的壓力。這些壓力會轉化為對交通橋的壓力或墩墻的側壓力。因交通橋和墩墻剛剛澆筑完成，如此大的土壓力會對結構造成破壞。

經過反復討論，針對青草沙水庫下游水閘閘門安裝，提出了水上安裝工藝，為下游水閘順利實施提供了有力的保障。

2 閘門水上安裝工程施工工藝

2.1 閘門概況

青草沙下游水閘位于青草沙水庫下游東北側，閘孔總寬為20m(按5m+10m+5m布置)。閘門結構為平板鋼閘門，采用液壓式啟閉機直升，其中，中孔閘門2扇、邊孔閘門4扇。閘門特性見表1。

表1 下游水閘閘門特性

2.2 現場條件

下游水閘采用江心圍堰施工，完全不具備和陸地通車條件，為配合水閘施工，修建了一個施工平臺和一個臨時鋼碼頭。施工平臺呈長方形，尺寸為200m×100m，平臺高程約+8.0m，主要作為料場和辦公住宿地方；臨時碼頭為型鋼結構，平面尺度為50m×14m，面層高為+8.0m。鋼碼頭按LT1040型的吊車作業荷載進行設計，由一條引堤連接鋼碼頭和施工平臺，引堤長約200m，寬約7.5m，主要用于材料進場和人員上下。平面布置詳見圖1。

圖1 平面布置

2.3 總體安裝方案

a.江側臨時圍堰中部拆除100m，底標高拆至-0.5m，以確保起重船進入圍堰內。

b.閘門運輸船到達指定位置，起重船進點拋錨、帶纜。

c.起重船起吊閘門后，絞纜依次通過防沖槽、海漫段后進入消力池。

d.閘門安裝完成后退出臨時圍堰外側，起吊下一扇閘門進行安裝，直至所有閘門安裝完成。

水上安裝方案見圖2。根據吊高、吊距和吊重要求，選擇120t起重船即可。

圖2 起重船安裝示意圖

2.4 水上安裝詳細施工流程

水上安裝施工流程見圖3。

圖3 水上安裝施工流程

2.5 起重船起吊參數確定

起重船起吊必需滿足以下3個條件：

a.最大跨距L=20.5+5=25.5m。

b.最大吊重M=Max(9.5t，29.3t)=29.3t。

c.最大吊高H=14+9+6+2=31m(閘頂距水面高度為16.5m-2.5m=14m；門葉高度9m；鋼絲繩垂直高度為6m；另考慮2m的富余高度)， 詳見圖4。選擇的120t起重船為秦航工208號。

根據對秦航工208號參數的分析，選擇副鉤在55°時起吊，吊高為36.2m>31m，吊距為26.98m>25.5m，起重能力為35t>29.3t，滿足閘門水上安裝要求。

2.6 起吊鋼絲繩及卸扣選擇

閘門起吊采用4點吊，安裝時采用2點吊，吊扣鋼絲繩選取以2點吊為準。吊扣鋼絲繩擬選用規格為φ44.5，單根鋼絲繩破斷拉力為99t，單門最大自重為29.3t。閘吊起吊安全系數k=99×2/29.3=6.6>5，滿足要求。卸扣采用35t卸扣4只。

2.7 起吊條件與時機選擇

為配合起重船進堰安裝，需把江側圍堰的直線段拆除一個底口長約100m、底高程小于-0.5m的缺口，圍堰拆除選用松動爆破工藝，將圍堰的旋噴樁破碎成50cm以下的塊體后和堰體的砂土一并挖除。

圖4 秦航工208號布置圖

圖5 典型潮位曲線

閘門起吊安排在低平潮時段進行，完成起吊、翻身、解主鉤等工作約需1h，此時開始漲潮，當潮位高于1.7m時，起重船可以絞纜進入圍堰內?？紤]起重船滿載吃水1.5m，此時船底距圍堰內水下高點差動齒墻(-0.38m)、圍堰缺口(-0.5m)分別有0.58m和0.7m，可確保起重船作業安全。根據計算，單扇閘門進堰后安裝到位需4h左右。閘門起吊安裝安排在小潮汛期間進行，此期間的潮位在+0.8m～+3.2m之間，潮差小、漲落潮流速低，有利于安裝。典型潮位曲線見圖5，可以看出，單個潮水潮位高于+1.7m高程可達7～8h，可以滿足起重船一次進堰安裝約4h。

2.8 船機設備布置

起重船進點后，在起錨艇的配合下完成拋錨定位，拋前后八字錨，拋錨時船艏正對圍堰缺口，兩只前邊纜帶纜于預留在閘敦的帶纜環上，兩只后邊錨拋錨長度200m，拋于圍堰外側。運輸閘門的平板駁，停泊于臨時圍堰外側下游，船機布置見圖6。

圖6 船機布置

2.9 其他措施

a.導向裝置。由于閘門滾輪中心距閘門底為1.1m，而閘門起吊后勢必有小幅的晃動，先入槽的1.1m，由于沒有滾輪的限制，晃動空間很大，Y形止水橡皮無法卡住門槽，同時晃動很可能撞壞止水橡皮。為解決這個問題，在閘室頂部牛腿上設置導向裝置，即利用槽鋼將門槽向上延伸1.2m，使滾輪先進入導向槽，因導向槽寬富余度極小，滾輪受限，閘門不會晃動，這樣便有效解決了上述問題。

b.潤滑措施。為確保閘門順利入槽，閘門安裝前，對每扇閘門的滾輪和Y形止水橡皮均涂抹肥皂水，同時在閘門槽主軌、側軌上也涂抹肥皂水，在充分潤滑的基礎上，止水橡皮不受損傷，同時閘門滾輪阻力大大降低，保證了安裝進度和質量。

2.10 閘門起吊安裝

閘門加工時在頂部和下部各增加兩個吊點，用于閘門安裝起吊。起吊時閘門頂部兩個吊點由副鉤起吊，閘門下部兩個吊點由主鉤起吊。閘門體離開駁面2m以后，絞纜移船至圍堰缺口正前方；同時主鉤不動，緩慢起副鉤，直至閘門由平行狀調整到垂直狀；最后在起錨船的配合下解除主鉤鋼絲扣，此時閘門為垂直狀態的兩點吊。

起重船在絞錨移向消力池的過程中，副鉤繼續起高，至閘門底高于+18.0m時，門體移至閘門槽(排架)正上方。在閘門江側、庫側分別設置一只5t的手拉葫蘆，通過微調起重船和手拉葫蘆確保閘門能對準槽口位置；通過陸上水準儀和全站儀監測閘門的垂直狀態和角點位置；充分利用滾輪的作用緩慢下放閘門至門槽內，在此過程中配備專人將止水橡皮沿閘槽角分開，使止水橡皮與止水角鋼有效接觸。

3 閘門安裝效果

由于在水利工程中閘門安裝基本都是陸上安裝，極少在過水后安裝閘門，相應的檢驗規范不適用于該方案，因此業主與質監站專門制定了《下游水閘閘門水上安裝專項質量檢驗標準》。

下游水閘成功地在三天內完成了6扇閘門的安裝，單日最高完成3扇閘門安裝，詳見圖7、圖8。閘門安裝完成后，經驗收，完全達到質量檢驗標準要求。

圖7 閘門起吊進點

圖8 閘門安裝

[1] JTS 257—2008 水運工程質量檢驗標準[S].

[2] DG J08—90—2000 水利工程施工質量檢驗評定標準(試行)[S].

[3] DLT 5018—2004 水電水利工程鋼閘門制造安裝及驗收規范[S].

Construction Technology of Downstream Water Sluice Gate Water Installation Work in Qingcaosha Reservoir Project

YUAN Xiao-yu

(ShanghaiWaterworksConstructionProjectSafetyQualitySupervisionCenterStation,Shanghai200232,China)

Qingcaosha reservoir downstream water sluice is located on downstream northeast site of Qingcaosha Reservoir. When the gate is installed, downstream water sluice is not provided with land access condition. Connection embankments on both sides of sluice chamber are just built, which can not bear pressure of heavy gate. According to research, water installation technology is adopted for installing downstream water sluice gate in Qingcaosha Reservoir. Water installation process of gate is introduced in the paper by combining with Qingcaosha Reservoir Downstream water sluice, thereby providing reference for similar project.

Qingcaosha Reservoir; water sluice gate; water installation; construction technology

TV522

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1005-4774(2014)07-0001-05