進(jìn)水口壩頂門(mén)機(jī)調(diào)整布置改造技術(shù)

符學(xué)鑫 何明杰

（中國(guó)水利水電第三工程局 陜西 西安 710016）

1 概述

桃源水電站位于湖南省常德市桃源縣城附近的沅水干流上，水庫(kù)正常蓄水位39.50m，利用河段落差約7.50m，裝設(shè)9臺(tái)單機(jī)容量20MW的燈泡貫流式機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘繛?80MW。

單機(jī)組段長(zhǎng)21.50m，邊機(jī)組段長(zhǎng)22.50m，主廠房長(zhǎng)183.10m，廠房壩段最大壩高45.20m。

廠房進(jìn)水口引水平臺(tái)目前布置3臺(tái)MQ600/30門(mén)機(jī)，3臺(tái)門(mén)機(jī)主要作為進(jìn)水口一線及主機(jī)段部分。

進(jìn)水口門(mén)機(jī)布置高程11.93m平臺(tái)，門(mén)機(jī)中心樁號(hào)CH0-54.35，軌矩7.0m。

2 機(jī)械設(shè)備現(xiàn)有局限性因素

現(xiàn)進(jìn)水口閘墩先澆塊施工封頂至50.7m高程，包括交通橋梁架設(shè)和鋪裝層施工完成后，對(duì)閘墩后澆塊，門(mén)機(jī)操作施工難度大，最大幅度僅覆蓋26m，幅仰角度約73°，造成閘墩后澆塊門(mén)機(jī)吊運(yùn)無(wú)法全面覆蓋工作面，存在9.7m范圍無(wú)法覆蓋。

廠房施工正進(jìn)入高溫季節(jié)，總承包項(xiàng)目部根據(jù)實(shí)際情況要求夏季主廠房禁止使用泵送料進(jìn)行澆筑，主機(jī)段澆筑手段受限現(xiàn)象更加突出。主要是原布置于進(jìn)水口門(mén)機(jī)臂桿受到壩頂影響，覆蓋范圍大大縮水，且在壩頂交通橋形成后交通橋也不能滿足施工門(mén)機(jī)的行走及吊裝運(yùn)行的載荷要求。

綜合上述，廠房主機(jī)段施工受制約非常嚴(yán)重，1#機(jī)主機(jī)段處在首臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期關(guān)鍵線路上，受垂直手段因素影響大，導(dǎo)致廠房主機(jī)段一線澆筑難以按照既定的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3 大型起吊設(shè)備調(diào)整的必要性

根據(jù)桃源水電站發(fā)電廠房及金屬結(jié)構(gòu)安裝工程2012年6月以后施工總進(jìn)度調(diào)整計(jì)劃，經(jīng)分析2012年6月份～10月份月平均澆筑強(qiáng)度在4.1萬(wàn)m3，6月份～9月份進(jìn)入高溫季節(jié)混凝土施工溫控質(zhì)量要求高，施工難度加大。為緩解6月份～10月份澆筑強(qiáng)度高問(wèn)題，合理調(diào)整大型起吊手段解決混凝土入倉(cāng)問(wèn)題顯得至關(guān)重要。

4 機(jī)械設(shè)備調(diào)整布置

4.1 進(jìn)口壩頂門(mén)機(jī)布置

根據(jù)總承包項(xiàng)目部總體工作部署安排，2012年6月25日壩頂一線必須具備貫通及后續(xù)通車(chē)條件，壩頂交通橋梁于2012年6月14日架設(shè)完成，后續(xù)對(duì)進(jìn)水口門(mén)機(jī)調(diào)整至壩頂位置主要受胸墻施工制約。

（1）壩頂交通梁架設(shè)后，進(jìn)口半高架MQ600/30門(mén)機(jī)發(fā)揮效率低，進(jìn)水口2#、3#、8#、9#機(jī)胸墻施工受到制約，無(wú)法按照既定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)胸墻封頂具備啟閉門(mén)機(jī)安裝條件。

（2）結(jié)合目前進(jìn)水口施工現(xiàn)狀，陸續(xù)解決進(jìn)水口胸墻及主機(jī)段施工，對(duì)進(jìn)水口門(mén)機(jī)進(jìn)行調(diào)整。

4.1.1 防洪墻1段頂部手段調(diào)整布置計(jì)劃安排

根據(jù)防洪墻1段施工進(jìn)度計(jì)劃安排，2012年6月14日澆筑至50.77m高程，具備安裝進(jìn)水口門(mén)機(jī)高架門(mén)機(jī)設(shè)備，該門(mén)機(jī)搬至防洪墻頂部安裝為低架狀態(tài)。

4.1.2 進(jìn)水閘墩門(mén)機(jī)調(diào)整布置計(jì)劃安排

根據(jù)進(jìn)水口施工進(jìn)度計(jì)劃安排，目前利用防洪墻1段門(mén)機(jī)優(yōu)先完成1#機(jī)、2#、胸墻施工，8#、9#機(jī)進(jìn)水口閘墩胸墻部位利用原高架配合BOX管輔助手段澆筑，隨之胸墻上升BOX管不能全面覆蓋澆筑部位，利用壩頂交通輔助手段完成封頂。3#～5#機(jī)目前胸墻和主機(jī)段施工基本停滯，主要受手段制約。

4.1.3 進(jìn)口門(mén)機(jī)壩頂布置方案

圖一 門(mén)機(jī)調(diào)整平面布置圖

圖二

圖三

圖四

根據(jù)總進(jìn)度調(diào)整計(jì)劃工作安排1#～5#土建施工在首臺(tái)機(jī)發(fā)電直線工期上，緊密?chē)@發(fā)電主線進(jìn)行設(shè)備布置調(diào)整，將受制約的門(mén)機(jī)布置在3#、4#機(jī)分縫位置（壩頂），該門(mén)機(jī)采用固定型門(mén)座式起重機(jī)管柱的過(guò)度節(jié)直接坐落于混凝土面上，省略門(mén)架、行走、軌道、附件等設(shè)施。具體門(mén)機(jī)調(diào)整后平面布置見(jiàn)圖一。

4.2 門(mén)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工

因門(mén)機(jī)目前安裝位置混凝土已澆筑至50.7m，需對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)進(jìn)行鑿除，基礎(chǔ)鑿除將壩頂閘墩鋼筋外露，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行打孔植筋，根據(jù)原門(mén)機(jī)法蘭盤(pán)高強(qiáng)螺栓孔位布置均等分36個(gè)孔位，螺栓為40CrM36高強(qiáng)螺栓，單長(zhǎng)0.9m，底部增加錨板。基礎(chǔ)澆筑厚度50cm～80cm，同時(shí)在該基礎(chǔ)上增設(shè)地圈梁，混凝土標(biāo)號(hào)C50，已滿足基礎(chǔ)整體承載力要求。

4.3 門(mén)機(jī)基礎(chǔ)螺栓受力校核計(jì)算

為保證混凝土對(duì)高強(qiáng)螺栓有足夠的握裹力和固定式門(mén)機(jī)承受荷載及校核計(jì)算其高強(qiáng)螺栓的單個(gè)長(zhǎng)度。

門(mén)機(jī)法蘭盤(pán)螺栓，孔位采用同類(lèi)型型號(hào)，只需驗(yàn)算40Cr高強(qiáng)M36錨固計(jì)算

計(jì)算依據(jù)《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》、《緊固構(gòu)件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》-GB-T3098.1-2000。

計(jì)算按照局部抗壓強(qiáng)度建立平衡關(guān)系：

錨板采用正方形，假定其尺寸由基礎(chǔ)混凝土的局部抗壓強(qiáng)度決定

計(jì)算公式1為F≤(b2-πd2/4)fc

其中F為原螺栓承受拉力

de為原螺栓有效直徑（M36有效直徑31.68mm）

經(jīng)計(jì)算得 ：F=πde2fy/4=787 ×430=338410N

根據(jù)公式1換算得：b2≥F/fC+πd2/4=338410/23.5+π31.682/4=20126mm 2故b≥142mm。

按照《冶金工業(yè)軋鋼設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（YS14-79）規(guī)范，錨板邊長(zhǎng)b不應(yīng)小于5d，則b≥5×de=158.4mm。

則同時(shí)滿足以上要求，需要b≥158.4mm。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錨板尺寸設(shè)計(jì)為-282×180×20mm，等同于多個(gè)螺栓對(duì)應(yīng)的多個(gè)錨板連接成一個(gè)整體，更加有利于結(jié)構(gòu)受力，即滿足高架門(mén)機(jī)安裝及后續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生對(duì)螺栓與錨板的拉拔力要求。具體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖二～四。

5 門(mén)座式起重機(jī)固定式應(yīng)用的一些優(yōu)點(diǎn)

將原高架狀態(tài)的行走門(mén)座式起重機(jī)（MQ600）改為沒(méi)有軌道、門(mén)架，僅安裝一節(jié)短管柱的低架固定狀態(tài)的門(mén)座式起重機(jī)在我單位還是首次，現(xiàn)在改變后的門(mén)座式起重機(jī)（MQ600）已成功應(yīng)用于桃源電站工地，通過(guò)研究和實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，改變后的固定式門(mén)座式起重機(jī)較原起重機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）占地面積小：固定型門(mén)座式起重機(jī)管柱的過(guò)度節(jié)直接坐落于混凝土地面上，沒(méi)有了門(mén)架、行走、軌道、附件設(shè)施等，原MQ600型軌道跨距就是7m，管柱坐落于門(mén)架上，現(xiàn)在明顯縮小。

（2）原起重機(jī)一些必要的性能沒(méi)有改變：原門(mén)座式起重機(jī)的性能表現(xiàn)，除吊裝高度外，基本在幅度和起重量上，現(xiàn)在通過(guò)負(fù)荷試驗(yàn)及這幾個(gè)月的實(shí)際應(yīng)用，我們已經(jīng)得知，它的能力沒(méi)有改變，這個(gè)通過(guò)負(fù)荷試驗(yàn)記錄得以證明。

（3）經(jīng)濟(jì)實(shí)用：低架固定狀態(tài)的門(mén)座式起重機(jī)，沒(méi)有了門(mén)架、行走、軌道、附件設(shè)施等，安裝及運(yùn)行費(fèi)用大大降低。

（4）更適用固定場(chǎng)所使用：低架固定狀態(tài)的門(mén)座式起重機(jī)，沒(méi)有了門(mén)架、行走、軌道、附件設(shè)施等，不行走，自然適用于固定場(chǎng)所使用。

（5）安全可靠：固定狀態(tài)的門(mén)座式起重機(jī)，重心已經(jīng)下移，符合高架門(mén)座式起重機(jī)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)計(jì)算要求，而且安全系數(shù)更大；通過(guò)各種檢驗(yàn)，已取得地方特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門(mén)頒發(fā)的使用許可證書(shū)。

（6）安裝過(guò)程使用的吊車(chē)噸位相對(duì)變小：原來(lái)需要使用50t汽車(chē)吊吊裝的，現(xiàn)在甚至用35t汽車(chē)吊就能完成。

（7）運(yùn)轉(zhuǎn)速度提高：低架固定狀態(tài)的門(mén)座式起重機(jī)，沒(méi)有了門(mén)架、高度降低，運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短，速度自然提高。

6 門(mén)座式起重機(jī)固定式應(yīng)用中應(yīng)注意解決的技術(shù)問(wèn)題

而要保證原門(mén)座式起重機(jī)的必要性能和固定式門(mén)座式起重機(jī)的安全及作用，我們必須經(jīng)常注意或做好如下工作：

1.門(mén)座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支撐以上的金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和受力狀態(tài)基本沒(méi)有發(fā)生變化，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算可以沿用。

2.關(guān)鍵部位必須校驗(yàn)

為保證混凝土對(duì)高強(qiáng)螺栓有足夠的握裹力和固定式門(mén)機(jī)承受荷載及校核計(jì)算其高強(qiáng)螺栓的單個(gè)長(zhǎng)度。

所驗(yàn)算的砼只是大體積砼的組成部分，圓柱體包裹于大體積砼之中,所以其穩(wěn)定性更好，運(yùn)行更安全。因此，不論從經(jīng)濟(jì)的角度看還是從技術(shù)的角度、安全的角度分析，門(mén)座式起重機(jī)是可以進(jìn)行固定式應(yīng)用的，并且具有一定的優(yōu)越性。

7 門(mén)座式起重機(jī)固定式應(yīng)用應(yīng)注意解決的其它問(wèn)題

1.桃源施工局在固定型門(mén)座式起重機(jī)的安裝過(guò)程中，為了保證起重機(jī)的穩(wěn)定性，在管柱的過(guò)度節(jié)上焊接了4根斜拉槽鋼，這種做法在力學(xué)的角度上講是有利于安全的，但對(duì)設(shè)備而言，是不允許的，設(shè)備是要不斷重復(fù)使用的，所以，在今后的實(shí)施中，我們既要保證設(shè)備的安全，又要保證設(shè)備的可再使用性。

2.上機(jī)梯子制作的不規(guī)范，既影響美觀，又不利于安全。

3.在安裝過(guò)程中，要注意認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家的法律、法規(guī)及規(guī)范的要求，認(rèn)真進(jìn)行安裝過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)工作。陜西水利