航電樞紐弧形門安裝技術研究

黃濤，金紅寧，譚浩，周閩

（中建五局土木工程有限公司，長沙410004）

1 引言

井岡山航電樞紐泄水閘門單孔閘門體積大、質量重，閘門孔較多，施工條件復雜，安裝精度要求高，施工難度較大。根據該閘門特點，考慮閘門具體設計、現場實際條件、安裝精度控制等方面要求，對該泄水閘安裝技術進行研究，細化施工組織流程，制定了切實可行的閘門安裝施工方案。

2 工程概況

井岡山航電樞紐工程是一座以航運為主，兼顧發電等水資源綜合利用的大型航電樞紐工程。泄水閘工作閘門為設23孔露頂式斜支臂圓柱鉸弧形閘門，其中，左區泄水閘段8孔，右區泄水閘段15孔，孔口寬20m，高11.5m，單孔閘門總重約2 297kN（229.7t）。

門葉分五節制作，最大尺寸為：2 100mm×3 100mm×19 960mm，最大重約322.6kN（32.26t）。泄水閘工作閘門門體在主體混凝土結構施工完成后進行。弧形門門葉和支臂、支鉸等構件，現場以200t汽車吊為主要安裝手段、門槽閘墩頂部布置帶有卷揚機的鋼箱梁配合進行吊裝，在閘孔內拼裝焊接成整體。工作閘門按照支鉸→支臂（左、右）→門葉的安裝順序，門葉按從下至上的順序進行組裝，整體驗收后進行焊縫焊接。閘門的結構如圖1所示。

3 弧形閘門安裝方法

3.1 埋件安裝

支鉸座下埋件的安裝精度是決定閘門能否正常運行的關鍵因素【1】。采通過調整螺栓并通過X-Y坐標計算法對埋件進行安裝調整，最后對埋件的安裝結構進行復核，進一步確保埋件的安裝質量。

3.1.1 底檻安裝

底檻安裝前先焊接支承托架，再將底檻吊入，粗調底檻的中心和里程。然后裝焊調整螺栓，通過調整螺栓精調底檻的高程、中心、里程及工作表面平面度，并校核止水座板中心至鉸座中心距。待上述參數符合設計圖樣及NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》規定后再加固焊接，驗收合格后交付二期混凝土回填。

圖1弧形閘門施工平面布置圖

3.1.2 側軌安裝

側軌位于每孔閘室邊墻的工作門槽中，為閘門的主要止水構件，通過使閘門墻面和側水封緊密接觸來實現止水作用【2】。為了保證側軌表面與孔口中心線相互平行，測量放點時建立多個控制點，通過這些控制點裝焊鋼結構線架，可在側軌曲率半徑范圍內控制側軌面的位置偏差。通常采用X（里程）-Y（高程）計算方法在閘墻上預先放出測量控制點，根據控制點調整側軌的曲率半徑。最后用15kg彈簧秤與盤尺通過支鉸中心檢查曲率半徑的方法進行復核。由于弧門半徑R≈17m，拉緊盤尺時受到盤尺自重引起的撓度及風載荷的影響，讀數偏差較大，可通過X-Y坐標計算法來控制測量點精確度。

由于工期緊張，對側軌進行逐節安裝。待一期混凝土澆筑后滿足側軌安裝調整，先安裝底節側軌，依次逐節進行安裝，與底檻一樣使用調節螺栓精調后加固。全部側軌安裝好后，將軌側分段接頭及水封座板接頭用與母材相應的焊接材料焊好，涂裝埋件外露表面并交付二期混凝土澆筑。

3.1.3 復測、驗收

在二期混凝土拆模后，進行復測和驗收。復測對象包括對底檻、支鉸座、側坎埋件等，做好復測記錄，側軌的接頭磨平拋光。依上述步驟進行施工操作，可保證埋件不會出現變形、位移等問題，提高埋件的質量【3】。

3.2 門體安裝

露頂式弧形閘門的門體主要包括支臂、支鉸、門葉等部件。待閘門埋件安裝工作全部完成后將閘門門槽內清理干凈，以保證閘門順利進入門槽，完成閘門門體安裝。第二步是在閘門啟閉設備，安裝完成后進行水封橡皮的安裝，閘門門體這時安裝完畢【4】。

工作閘門的門葉采用2主橫梁型式結構，支臂為斜支臂結構，弧門支鉸支承在孔口左、右閘墩側墻懸出的混凝土牛腿上，使用自潤滑球面滑動支鉸軸承。

3.2.1 支鉸安裝

首先利用135t履帶吊將鉸鏈及鉸座卸放在閘室安裝位置附近，配合土建施工布置的高架門吊，使用臨時鋼梁的卷揚起吊設備和手動葫蘆進行吊裝。

二期基礎墊板混凝土澆筑施工中，基礎螺栓、鉸座基礎墊板的位置、傾角和高程等參數要求與圖紙一致。且鉸座基礎墊板靠孔中一側和下部應留有一定尺寸，便于裝焊擋板進行支鉸座軸孔中心位置調整。

首先，標識鉸鏈側面的中心線，并用鋼筋焊住鉸鏈和鉸座，其次，用吊車把支鉸平放，穿鋼絲繩和手動葫蘆；然后，將支鉸座吊至支撐牛腿并調整左右、上下位置和傾斜度，穿入地腳螺絲臨時固定住鉸座；最后，利用水準儀檢驗支鉸軸里外高程誤差，調試至高程、同軸度達標后，擰緊螺帽并把鉸座和墊片焊牢。安裝另外一側的支鉸時，調整2個鉸座的同心度和傾斜度（見圖2），使其滿足設計圖紙的誤差要求。

圖2支鉸吊裝示意圖

3.2.2 支臂組裝及安裝

支臂作為維護閘門安全最重要的部件之一，是閘門傳力的唯一體系【5】。為了方便進行運輸和吊裝，支臂分成上、下節，中間連接處構件暫不組裝。用汽車將支臂及連接件運輸至閘室內，然后利用履帶吊將支臂在閘室內進行臥拼組裝。組裝完成后，利用履帶吊將支臂整體進行吊裝（見圖3），并通過手拉葫蘆調整支臂角度使之與支鉸相連，用螺栓緊固。支臂固定后，用型鋼支撐支臂下端，使之保持在門葉下主梁高度，便于后期與門葉組裝。

圖3支臂吊裝示意圖

將支臂分節運輸并在閘室內組裝后整體吊裝，較大程度地減少了高空作業量，在節省時間的同時也提高了安裝過程的安全性。

3.2.3 門葉安裝

先用135t履帶吊將5節門葉卸車并在閘室及附近進行存放，底部墊枕木，防止門葉變形。弧門底節安裝前，先將液壓啟閉機連接軸先穿入吊耳，底坎上墊枕木或型鋼。在門槽二期回填前，根據門葉的分節位置在每節門葉的面板側上、中、下3個位置埋設基礎板，以便將來焊接擋板固定門葉。

首先，吊裝底節門葉（見圖4），將其通過履帶吊吊至孔頂后通過纜風繩進行變向，與門槽對齊后緩慢下落，吊裝到安裝位置后，利用楔子板或千斤頂等調整門葉曲率半徑和門體中心對孔口中的偏差，同時要注意，門葉兩側止水座板與側軌止水座板的間距要一致。

底節門葉與下支臂連接后，將門葉下端用型鋼支撐牢固。然后依次吊裝二、三、四、五節門葉進行就位，并調整門葉對孔口中心的偏差、曲率半徑和面板的弧度。

圖4底節門葉吊裝圖

每節門葉調整完成后采取2項措施固定：在面板側預埋的基礎板上焊接擋板，并在門葉背面2節門葉主梁后翼緣板的連接處焊接拉板。對于門葉面板間、隔板等部拉的錯位，采用自制壓碼和楔塊進行調整，調整合格后便焊接拉板將其固定，然后割除壓碼，拉板在組合縫焊接過程中割除。在割除過程中，為不損傷門葉，壓碼和拉板不得使用大錘打掉，用割炬切割時也應注意保護母材，最后使用磨光機打磨平整。

3.2.4 弧門焊接

在弧形閘門安裝質量控制中，焊接質量是控制重點之一。在焊接前需要對焊工操作證、焊材種類及質量、焊接方法和位置等進行嚴格檢查【6】。

1）焊前的清理及防護

焊前對焊縫坡口及兩側各10～20mm范圍進行清理，并設置防風、防雨棚及加熱設施，同時實時監測現場環境。

2）焊接工藝

定位焊的起始位置應該距離焊縫端部30mm以上，焊段長度為50mm以上，間距一般為100～400mm。定位點焊后，對焊渣和飛濺進行清理，并進行點焊質量檢查和相應重新點焊。

弧門整體安裝焊接順序依次為：支臂組裝；底節門葉與下支臂；五節門葉節間焊縫；第三節門葉與上支臂。

支臂組裝時，先進行加強筋板焊接，后進行連接板四周角焊縫焊接，抗剪板的焊接在安裝好整個門葉后進行。

對于弧形閘門門體，先焊接隔板與面板、后翼緣的立焊縫；再從中間向兩邊分段倒退對稱焊接隔板對接焊縫；然后，焊接隔板后翼板對接焊縫；最后，焊接面板焊縫。

3.2.5 附件安裝

1）側輪安裝：檢查側輪實際到貨情況，檢查合格后進行側輪安裝，側輪安裝過程中確保尺寸間隙，安裝完成后進行檢查。

2）水封安裝：首先，清理水封座板后將止水橡皮吊放于座板上，對止水橡皮鉆孔；閘門水封安裝完成時，對轉角水封與直水封接頭進行黏接；燈光及塞尺對水封裝置的止水壓縮量進行檢查。對檢查發現壓縮量不符合標準要求的位置適當進行調整。

3.2.6 防腐措施

弧形閘門安裝現場的涂裝，一般包含焊縫兩側、安裝施工中設備表面涂裝損壞等部位。為保證閘門表面油漆顏色的一致。一般分3步進行：第一，進行表面預處理，采用噴射或拋射除銹；第二，涂裝施工，盡快對預處理合格的鋼材涂裝底漆（或噴涂金屬），并根據氣候條件在規定時間內完成；第三，涂裝質量檢驗，涂裝后和每層漆膜涂裝前進行上一涂層外觀檢查。

3.3 啟閉機及弧形閘門調試

3.3.1 啟閉機安裝

采用最大啟門力為2×2 000kN的雙缸液壓式啟閉機，進行檢查和準備后，利用65t汽車吊（或土建門機）將預埋座吊到預埋位置。然后利用135t履帶吊將油缸、液壓控制柜和液壓油箱以及電動泵吊裝就位。吊裝完成后進行質量控制檢查，最后進行試運轉。

3.3.2 弧形閘門調試

閘門安裝完成后，應結合啟閉機試驗，對弧形閘門進行以下檢查：

1）進行無水情況下的全行程啟閉試驗【7】。檢查支鉸、側輪的轉動情況，檢測啟閉過程中的卡阻和水封橡皮損傷情況，采用漏光方法對閘門全關處進行水封橡皮壓縮量的檢查。針對不銹鋼水封座板與水封橡皮的接觸面，需用清水沖淋潤滑以保護水封橡皮。

2）在閘門擋水后進行動水啟閉試驗。包括全程啟閉試驗和設計規定的局部開啟試驗，對支鉸轉動、閘門振動、水封密封等有無異常進行嚴格檢查。試驗中單位長度止水橡皮的漏水量應在規范限定量以內。

4 結語

井岡山航電樞紐泄水閘按照上述方法安裝，嚴格遵循技術標準，由于對弧形閘門安裝技術的深入研究和施工流程的精心組織，較好地解決了泄水閘安裝過程中的困難，順利完成了閘門的安裝及調試，有效提高了施工效率，保證工程質量，為大體積、大重量弧形泄水閘門的安裝施工積累了寶貴的工程實踐經驗。