里底水電站大型溢流表孔弧形工作閘門快速施工技術

苗艷發，彭楊林

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明650032）

1 工程概況

里底水電站溢流表孔弧形工作閘門布置于大壩左岸，主要包括門葉、支臂、支鉸、啟閉系統、止水系統、二期埋件及其附件。

按原施工進度計劃要求，原計劃溢洪道弧門安裝開始時間為2018年3月03日，在2018年5月31日前必須完成溢洪道弧門的安裝以滿足電站防洪渡汛要求，安裝工期90 d。后溢洪道進行設計修改，到2018年4月02日才能具備安裝條件，為滿足電站防洪渡汛要求，完工日期不變，安裝工期由原計劃的90 d縮短為60 d，整個縮短了1/3，因計劃工期大幅縮減，原計劃施工工藝難以滿足要求，只能通過優化、修改施工工藝保證工程按期完工。

2 施工工藝

2.1 施工方法簡述

如何快速進行水電站大型溢流表孔工作閘門安裝，有如下解決方案：

（1）選擇全站儀輔助測量代替傳統測量工具，解決大型弧形閘門測量不便和誤差大的問題，需應用CAD等制圖軟件標注測量點的方位高程數據。

（2）使用自制安全快速施工平臺，解決弧形閘門高空作業安全問題，提高施工效率。

（3）盡量優化其他施工工序，保證各工序無縫銜接。

通過上述3個方法整個溢洪道弧門安裝工程于2018年5月30日完工，較計劃完工日期提前1 d完成，總工期較原計劃縮短31 d。其中方法（1）縮短側軌安裝、二期混凝土施工工期約14 d，方法（2）縮短門葉焊接工期約10 d，方法（3）縮短工期約7 d。

2.2 施工方法

2.2.1 吊裝方案

根據設備部件的單件重量，吊裝最重部件為門葉結構1，單重28.546 t，利用D1500-63塔吊進行吊裝。最重部件吊裝位置為：壩下0+19.70 m，壩左0+110.80 m。D1500-63塔機布置樁號為：壩下0+12.00 m，壩左0+143.34。吊裝距離約33.327 m，查D1500-63塔機起重特性圖，此情況選用4倍率吊裝重量約為42 t，滿足施工吊裝需要。

根據上述設備部件的單件重量，吊裝最遠部件為右孔右側支鉸座，單重25.863 t，利用D1500-63塔吊進行吊裝。最遠部件吊裝位置為：壩下0+41.724 m，壩左0+104.80 m。D1500-63塔機布置樁號為：壩下0+12.00 m，壩左0+143.34。吊裝距離約48.847 m，查D1500-63塔機起重特性圖，此情況選用4倍率吊裝重量約為28 t，滿足施工吊裝需要。吊裝示意圖及D1600-63塔機特性圖見圖1、圖2。

圖1 D1500-63塔機吊裝示意圖

圖2 D1500-63塔機特性圖

2.2.2 弧門門槽埋件的安裝

（1）底檻安裝

按測量放樣的底檻中心線、高程控制點，吊入底檻，使用千斤頂、拉緊器等調整、精確定位。定位后檢查底檻中心線到支鉸座中心距離滿足設計要求后與一期插筋進行焊接加固。

（2）全站儀輔助側軌安裝

大型溢流表孔弧形工作閘門側軌一般分節制作，傳統的安裝方式是使用經緯儀和鋼卷尺配合進行定位安裝，由于大型弧門軌道中心至支鉸中心距離較遠，支鉸懸空，需在邊墻上搭設平臺進行支鉸中心和側軌中心的距離測量，確定側軌的安裝半徑，測量難度極大且誤差較大，搭設平臺浪費人力、物力及時間，為克服上述問題，使用全站儀輔助測量定位側軌安裝位置，無需搭設平臺，測量方便且準確度高。

根據設計圖紙，單節側軌兩端頭工作面中心點位置坐標作為側軌安裝時的基準坐標。側軌安裝前在單節側軌兩端頭打磨光潔，并在工作面中心點位置做好標記，標記應清晰、準確，以便全站儀進行測量。側軌安裝時，側軌吊裝就位后，用拉緊器進行粗調，基本就位后，使用調整好的全站儀測量軌道兩端標記點方位坐標，與設計值比較，安裝調整螺栓，根據差值進行精確調整，調整側軌面對孔口中心的偏差、垂直度和扭曲度，滿足要求后進行加固焊接。加固完成后，復測側軌安裝尺寸、側軌跨距等幾何尺寸應滿足規范要求，第1套弧門復測時先采用傳統方法復測，并將復測結果轉化為相應坐標值，再采用全站儀復測，將兩種復測結果對比，若偏差值小于0.5 mm（因傳統測量方法采用鋼板尺測量，最大精度為0.5 mm），則可進行后續側軌安裝，驗收可以使用全站儀完全代替傳統方法。側軌安裝測點位置見圖3。

圖3 側軌端頭測點示意圖

側軌安裝檢測記錄見表1。

表1 側軌安裝檢測記錄表 單位：m

通過表1測量結果對比可看出：傳統方式驗收值與全站儀驗收值僅有2個測點最大偏差為0.5 mm，偏差值在允許范圍內。后續施工直接采用全站儀進行安裝、驗收。

（3）支鉸座板安裝

投放安裝所需的高程點、里程線和孔口中心線。據此基準點推算支鉸中心的高程、里程和中心，并明顯標識于支鉸座安裝位置附近，在后續安裝過程中均以此作為基準。焊制線架并將相應的高程、中心及里程測放至線架上并懸掛鋼琴線。鉸座基礎板吊裝到位后，以支鉸中心為基準進行細調，鉸座基礎板的傾斜角度利用吊線錘計算其投影距離進行控制并用調節螺栓加以調整。驗收合格后進行加固，加固時嚴格遵循焊接工藝，避免因焊接引起的變形，并適時利用全站儀監測支鉸座尺寸的變化，以防誤差超出規范。

2.2.3 工作弧形閘門的安裝

（1）支鉸的安裝、調整

1）鉸座和鉸鏈一般組合成整體到貨，到貨后檢查支鉸的轉動是否靈活，用樣沖作出支鉸結構中心線，對支鉸加注潤滑脂，同時清理、試裝緊固件。

2）根據設計圖紙，在弧門全關位置時固定鉸鏈和鉸座，同時需將鉸鏈與鉸座間的間隙調整均勻，固定方式采用槽鋼在鉸軸的位置處與鉸座焊接牢固，在相鄰位置處以框架的方式固定好鉸鏈。考慮到鉸鏈較重（一般30 t左右），可在鉸軸位置加焊鋼板做成的擋塊，將支鉸固定牢固。

3）待支鉸加固，檢查無誤后，利用起重設備，將支鉸角度調整到位。

4）待支鉸對孔口中心線、高程滿足設計圖紙和相關規范要求后，對地腳螺栓采用對稱緊固，緊固時利用塞尺檢測鉸座與支承梁的間隙。

（2）門葉的吊裝、組拼

1）大型弧形閘門門葉結構一般分為多節，單節重量較重，使用足夠安全的起重設備進行吊裝。

2）起吊前在拼裝場對分瓣面按高強螺栓連接，要求進行清掃、防護。

3）待清掃合格后，利用起重設備吊至孔口，將門葉立起進行粗調，門葉立起的位置應向上游偏10～20 mm，確保滿足支臂的就位空間。

4）門葉初調完成后，在門葉上游面，即底檻、側軌等位置用型鋼進行支撐、加固，用鋼板沿弧形門葉上游面弧線點焊在側襯上作為擋塊，同時在門葉上點焊擋塊，可以防止側軌澆筑時偏移。

5）待第一瓣門葉調整固定好后，將另一瓣吊裝就位，用到貨高強螺栓將兩瓣門葉連接成整體。

6）需在就位后細微調整門葉位置。

（3）支臂的組裝、吊裝、連接

1）大型弧形閘門一般分上、中、下支臂制造，支臂到貨后根據設計圖紙檢驗支臂的外形尺寸，尺寸檢查無誤后，將支臂拼裝，并至檢驗合格。

2）支臂吊裝前，先在底檻上以孔口中心線為基準，測出下支臂與門葉連接位置的高度，并自制支臂支架，便于支臂的安裝和調整。

3）先將右側支臂吊裝就位，下游側與支鉸采用螺栓聯接，上游側放于支臂支撐架上，支鉸與支臂連接牢固；按同樣的方法吊裝左側支臂（根據現場實際情況可將下支臂與支絞組成整體后吊裝就位）。

4）待左側支臂吊裝就位并緊固后，再將門葉與支臂相連接，把緊把合螺栓，點焊抗剪板。

5）待緊固檢驗合格后，將兩支臂及抗剪板現場施焊；施焊完后再安裝支臂的水平支撐和斜撐。

（4）自制安全快速施工平臺輔助弧形閘門門葉焊接

1）門葉焊接前，按規范要求清理打磨坡口。門葉焊縫焊接時，安排4名焊工采取分段對稱退步焊的方式進行。焊條采用E5015，第一層采用φ3.2焊條施焊，焊接電流為120～130 A；后各層采用φ4焊條施焊，焊接電流為140～170 A。背縫清根打磨后焊接。在焊接過程中，隨時監測門葉垂直方向的變形情況，及時、合理地調整焊接工藝。

2）由于大型弧形工作閘門一般上游側是弧形的混凝土結構底板，工作面很窄，傳統的施工焊接平臺是搭設腳手架，這樣不僅浪費人力物力，而且存在很大的安全風險，為了高效、安全的進行閘門門葉焊接作業，可以采用自提升式安全吊籠，作為快速施工平臺，其具有多種防墜落措施，方便快捷，安全性能高，但自提升式安全吊籠使用前應驗收合格。安全吊籠荷載計算按設備材料200 kg（工器具、施工材料等）、人員 300 kg（4 人，單人 75 kg），合計 500 kg計算，安全系數按8.0計算。安全吊籠在門葉頂部位置對稱設置2個吊點，兩側各設置2個滾輪、靠近門葉一側設置4個滾輪保證吊籠起升過程平穩。從門葉頂部設置4根安全繩，4名施工人員各1根用于吊掛安全帶。

圖4 快速施工平臺施工示意圖

3 結束語

里底水電站大型溢流表孔弧形工作閘門快速施工技術，是綜合了國內大型水電站工程施工經驗，并結合里底水電站溢流表孔弧形工作閘門施工條件（復雜、交叉作業、汛期緊迫），創精品工程高質量要求下組織施工完成的，該施工技術具有易于操作，施工效率高、測量精度高、安全可靠等優點。該技術的應用，解決了二期混凝土澆筑與安裝同步進行的困難，為防洪度汛、按期下閘蓄水提供條件，得到了業主的好評；節約了施工成本，縮短了施工工期，提高了安裝精確度，符合環境和資源可持續發展戰略，值得類似工程借鑒。