特大型閘墩支撐鋼梁安裝工藝研究與實踐

吳三線

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000)

1 工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峽出口弩灘上，是一座以防洪、航運、發電、補水壓咸、灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程。樞紐自右向左依次為右岸擋水壩段、右岸廠房壩段、泄水閘壩段、左岸廠房壩段、船閘壩段等。

水庫正常蓄水位61.00m，總庫容34.79×108m3，防洪庫容15×108m3，電站總裝機容量1600MW，多年平均發電量60.55億kW·h。工程等別為Ⅰ等，工程規模為大(1)型。

泄水閘低孔采用寬頂堰，堰頂高程22.00m，孔寬9m，孔高18m，低孔分縫采用兩孔一聯的墩中分縫型式，邊墩厚度4.0m，中墩厚度5.3m，閘墩長67m，壩段長31.3m。上游設雙胸墻，第一道胸墻厚3m，第二道胸墻厚5m，胸墻最低處底高程為40.00m。

2 鋼梁特性

大藤峽泄水閘低孔弧門尺寸較大，正常蓄水位時閘墩所承受的單臂弧門推力為34050kN，弧門總推力為68100kN，門軸推力目前國內同行業最大。閘墩采用預應力鋼筋混凝土結構，錨索布置采用輻射式平行布置方式。主錨索在閘墩立面上呈輻射狀，共布設5層，平面上泄水閘中墩每層布置6束主錨索，共計30束，邊墩布置4排，共計20束。錨束兩端分別錨固于閘墩中預留平孔及鋼梁上。單根錨索永存噸位不小于4600kN，設計噸位為5600kN，超張拉噸位為6100kN。

支承鋼梁主體材料為Q345B，梁體為變截面箱型組合焊接梁。支承鋼梁采用一孔一聯的布置型式，梁端采用預應力錨索與水工閘墻聯接，傳遞弧形閘門所受荷載。由于鋼梁承受的荷載較大，鋼梁制作尺寸大，外形尺寸15100mm(長)×4700mm(寬)×3860mm(高)，支承鋼梁共20套，單套重量230t，為目前國內最大閘墩支撐鋼梁。

3 鋼梁安裝重點難點

泄水閘低孔預應力閘墩支承鋼梁是非常重要的結構，且施工工藝可借鑒的經驗相對很少。為了使支承鋼梁的施工各項工序可控，選取合適參數和施工工藝，確保鋼梁安裝施工質量滿足設計要求是非常關鍵的。

對比國內外類似工程，大藤峽水利樞紐泄水壩段弧門支撐鋼梁施工難點在于單件噸位大，鋼梁的吊裝、定位、調整是該項目施工的難點。

4 鋼梁安裝工藝研究

(1)鋼梁基礎定位工藝研究

通過調研及資料研究，大藤峽泄水低孔弧形工作門支承鋼梁的基礎定位，采用二期基礎預埋板輔以水平托架的方案，方案簡圖如圖1所示。

圖1 鋼梁基礎板及托架設置簡圖

在閘墩混凝土澆筑時間，首先進行一期插筋件1及預留加固型鋼件4的安裝。待澆筑完畢后，進行二期基礎預埋件件2的安裝，件2安裝調整完畢后，進行件2二期混凝土澆筑施工。待件2二期混凝土施工完畢后，開始鋼梁水平托架3的安裝。然后進行鋼梁的吊裝。

該方案很好地解決了鋼梁重量重、尺寸大、空間角度要求精度高等帶來的調整難的問題。將傳統方案中通過調整鋼梁支撐斜面來調整鋼梁空間傾斜度及位置尺寸的方式，轉化為通過調整托架水平的方式進行調整。調整方便，檢查測量容易，同時便于應力錨索鋼管的安裝。

(2)鋼梁吊裝工藝研究

根據現場施工場地狀況，采用750t履帶吊進行吊裝作業。待消力池底板澆筑到EL18.0高程后，通過回填石渣，來保護已澆筑的消力池混凝土及下游側門機軌道，并形成吊裝作業平臺。考慮到支承鋼梁特性，吊裝時支承鋼梁的傾斜度和水平度控制難度大，在吊裝前制作一套與支承鋼梁角度相同的箱型工裝，工裝尺寸略小于水平托架的尺寸，以便吊裝后能取出來，重復利用。鋼梁就位前，先將鋼梁運至泄水低孔下游側，利用750t履帶吊將鋼梁吊卸到與安裝位置角度相同的箱型工裝上，再根據工裝上的支承鋼梁傾斜度掛裝鋼絲繩、卸扣、滑輪組和手拉葫蘆，以確保吊裝的傾斜度和水平度，如圖2所示。然后用750t履帶吊將鋼梁吊至已經調整好的水平托架上。再復測鋼梁尺寸，并通過托架進行調整。

圖2 箱型工裝示意圖

為保證吊裝時間，鋼梁就位時，能盡可能較少調整，在基礎預埋板端頭，設置左右限位塊，盡量保證鋼梁左右就位精度。同時，設置滑輪組配合鏈條葫蘆以滿足鋼梁空間角度的微小調整需要。

5 鋼梁施工實踐

5.1 基礎預埋板施工

鋼梁基礎埋件包括一期插筋及支撐架底座、支撐架1、支撐架2等。其中，底座及支撐架結構如圖3所示。單件支撐架底座重957.8kg，支撐架1單重6309.8kg，支撐架2單重5788.1kg。

圖3 支撐架底座及支撐架結構圖

(1)首先進行一期插筋預埋，在土建進行泄水閘EL41～44高程備倉時間，將一期插筋安裝完成。因EL44高程未布置面層鋼筋，插筋安裝采用樣架筋，或隨澆筑同步安裝均可，但需保證埋入深度及位置尺寸。

(2)在一期插筋安裝完畢后進行支撐架底座的安裝，支撐架底座安裝采用下游MQ600門機進行吊裝，調整支撐架底座水平及高程滿足圖紙要求。滿足要求后，將利用搭接筋將底座與一期插筋進行焊接加固。完成后移交土建進行二期混凝土澆筑。

(3)土建完成鋼梁底座二期混凝土澆筑，齡期滿足要求后，復測鋼梁底座的水平及高程，然后進行支撐架1、支撐架2的安裝。復測工作面傾斜度，工作面傾斜度測量方法，按理論水平投影尺寸L的偏差值進行控制，偏差值不應大于L/1000。調整完畢后，將支撐架進行斷續焊接(斷續焊接長度不小于全長的40%)。待鋼梁吊裝就位精調完畢后進行滿焊。

5.2 鋼梁吊裝

根據鋼梁重量和吊車性能參數，擬采用LR1750-750t性能表履帶式起重機(利勃海爾750t履帶吊)作為主要吊裝設備，作業工況為SL工況，56m主臂，作業半徑14m，吊重258t。

750t履帶吊寬度為10800mm，長度為11900mm。依據吊車特性曲線，吊車應在14m作業半徑內方能滿足吊裝要求。因鋼梁安裝軸線為0+35.75m，即吊車中線最遠站車位置應為軸0+49.75m。而閘墩下游側邊線為軸0+43m，由于吊車站位在兩個閘墩的中心線上，因此吊裝時，吊車端部距離閘墩尚有1.51m距離，不會撞到閘墩。為保證鋼梁與吊臂之間的安全距離大于1.2m，吊裝平臺的高程不宜低于EL20.5m。

待鋼梁就位后，進入鋼梁調整工作。采用在底檻放置的孔中心線，利用經緯儀檢查鋼梁出廠時間標記的中心點。若不滿足鋼梁對孔中心的偏差，采用千斤頂頂起鋼梁，進行調整。利用支鉸工作面的投影距離，校核鋼梁的空間夾角。若空間角度出現偏差，通過調整鋼梁支架的水平或者在鋼梁支架與鋼梁配合面增加墊片的方式進行調整。鋼梁安裝調整完畢，驗收完成后，將鋼梁支架與底座板按圖紙要求進行焊接。

6 結語

通過對鋼梁基礎定位及吊裝的方案的分析研究，吸收借鑒國內外類似工程的優點，總結優化出采用二期預埋板，輔以水平托架的基礎預埋板施工方法和采用750t履帶吊，配合箱型工裝的吊裝方法，是滿足鋼梁安裝精度要求的，同時縮短了現場鋼梁的調整時間，減少了多次翻身吊裝對鋼梁變形的影響。這些安裝工藝在施工過程中得以實踐，成功地解決了200t級閘墩支撐鋼梁安裝的技術難題，確保了工程的順利實施。同時為后續類似工程提供了寶貴的借鑒。該工程采用的750t履帶吊拆裝較復雜，國內起重設備發展較快，是否有更適合鋼梁吊裝的設備需要做進一步研究。