水利工程水閘金屬結構施工方法

趙大海 中交一航局中交河海工程有限公司

1.工程概況

中新天津生態城北堤水閘及船閘建設工程（水閘）建設內容為1座內外海水換水閘。水閘設計流量550m3/s，閘身順水流向長20.5m，寬度為97.26m，屬于中型水閘。水閘工作閘門為8孔布置，單孔凈寬10m，凈高5m。閘室由內側向外海側依次設置內側檢修門槽、工作閘門門槽及外海側檢修閘門門槽，并配工作閘門8套、卷揚啟閉機各8套、檢修閘門1套、電動葫蘆及軌道2套。

2.閘門施工內容

2.1 功能目標

中新天津生態城北堤水閘為盡早實現內海系統與外海的連通和水體交換，恢復區域內水系的海洋屬性，保障該區域內水體交換能力的總目標，同時具備擋水和換水功能。

2.2 施工內容及工程量

安裝施工的主要內容：閘門埋件安裝及二期混凝土澆筑、第一節工作閘門安裝，第二節工作閘門吊裝、螺栓緊固及焊接、閘門止水安裝。

3.閘門及埋件施工方法

3.1 總體施工方法

圖1 中新天津生態城北堤水閘金屬結構安裝工程量表

閘門埋件安裝順序：底檻——澆筑二期混凝土——主軌道——反軌道——澆筑二期混凝土——副軌道——澆筑二期混凝土。埋件吊裝采用25t汽車吊吊裝，人工焊接固定，安裝模板澆筑二期混凝土，其中底檻和門楣二期混凝土一次澆筑，主軌道和反軌道二期混凝土每3.5m高澆筑一次，共澆筑2次，混凝土人工振搗密實。

單孔閘門總高度5.4m，分兩節制作，底節高度為3.4m，重量為17t；上節高度2m，重量為13t。待門楣安裝完成后，開始安裝閘門。采用100t汽車吊吊裝，首先吊裝底節閘門，放入門槽內，調直固定，然后吊裝上節閘門，調整對接，連接固定螺栓，上下節焊接。

3.2 埋件安裝

（1）埋件安裝準備工作。在進行金屬結構設備安裝時，首先從存放場地調運出進行安裝的該設備的全部構件、結構總成、機械總成、零件等進行拼裝檢查：檢查門槽埋件等是否齊全，各部件在運輸、存放過程中有否損傷；檢查各部件在拼接處的安裝標記是否屬于本金屬結構的；在組裝檢查中出現損傷、缺陷、或零件丟失等，進行修整、補備零件后才準許進行安裝。金屬結構安裝前，先對一期混凝土預留槽進行檢查，并對一期混凝土中預留的插筋進行調直。在門槽埋設件安裝以前進行鑿毛清洗處理。

（2）埋件安裝。采用汽車吊將埋件吊至門槽，并利用千斤頂調節螺桿，進行精調，檢查驗收后再加固。埋件就位調整完畢，與一期混凝土中的預留錨栓、錨筋或預埋連接件焊牢。嚴禁將加固材料直接焊接在主軌、反軌、底檻等的工作面上。埋件所有工作面上的連接焊縫，在安裝工作完畢和澆筑二期混凝土后，仔細打磨，其表面粗糙度應與焊接構件一致。埋件安裝完畢后，對所有的工作表面進行清理，門槽范圍內影響閘門安全運行的外露物必須清除干凈，并對埋件的最終安裝精度進行復測，做好記錄報送監理工程師。安裝好的門軌外露表面進行防腐處理。二期混凝土拆模后，應進行復測，同時清除遺留的鋼筋頭等雜物，并將埋件表面清理干凈。

3.3 閘門施工方法

單節閘門采用2點吊吊裝方法。底節閘門臨時吊耳設置：吊耳間距6.6 m，吊耳采用鋼板吊耳，板厚20mm、Q345鋼板制作，單個吊耳采用4顆8.8級φ24螺栓與閘門連接，上節閘門利用頂梁肋板上的閘門永久吊耳作為起吊吊點。

3.4 鋼絲繩受力計算

鋼絲繩受力計算：單節閘門采用2點吊吊裝方法，底節閘門17T最重，以底節閘門吊裝進行驗收鋼絲繩強度。

底節閘門吊耳設置：吊耳間距6.6 m，吊耳采用鋼板吊耳，板厚20mm、Q345鋼板制作，單個吊耳采用4顆8.8級φ24螺栓與閘門連接，單節底閘門總計2個吊點，吊裝時設定鋼絲繩與閘門水平夾角為60°。

G計算=閘門質量+吊具質量（吊具質量取1.5t）=17t+1.5t=18.5t

最重閘門單根鋼絲繩所受拉力為18.5t÷2÷sin60°=10.7t

根據JGJ276-2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》用吊環吊裝重物時鋼絲繩安全倍數不小于6，取鋼絲繩安全系數k=7，F=10.7＊7=74.9t。

選用6＊37-φ34.5-1850MPa規格（公稱直徑34.5mm，抗拉強度1850MPa，纖維芯）的鋼絲繩2根，水平夾角60°，單根鋼絲繩計算載荷破斷拉力為82.5t＞74.9t，滿足要求。

3.5 吊裝步驟

（1）100t汽車吊停在1#閘孔閘門吊裝位置，四個支腿全部打開，支墊、升高，汽車處于水平狀態；工作半徑有效高度以外13m內障礙物應予以清除；工作前空負荷運行5分鐘以上，檢查機械工作運行是否正常，安全裝置是否可靠。

（2）100t汽車吊四個支腿全部打開后寬度為8m。首先將一扇閘門的上下兩節吊裝至起吊位置，然后再將100t吊機停放至閘門起吊位置，保證吊裝半徑12m。

（3）準備工作完成后，現場司索工將鋼絲繩連接在底節閘門兩端的2個吊點上，等準備工作一切就緒后，首先進行試吊，吊車在指揮人員的指揮下緩緩起吊底節閘門，待整個閘門豎立后，起吊閘門離地面200～300mm時停吊。觀察10分鐘無異常后才能繼續起吊。

（4）起吊底節閘門高度超過閘墩50cm，然后向左慢慢轉動，移至閘門安裝位置上方，指揮人員位于閘門內側底板上，在門槽內外海側站立一人，進行閘門與門槽的定位，定位準確后緩緩落下，保證閘門的縱橫向位置準確，如果定位不準，必須重新進行調整，直至達到規定要求為止。

（5）吊裝過程中為避免吊起的閘門因為風的影響發生擺動、失穩等情況，應在閘門內海側兩端用2根溜繩綁好，作為牽引溜繩調整方向。當閘門底部距離門槽底40～100mm時，調整閘門方向達到準確位置，指揮吊車下降就位。

（6）底節閘門就位后，因底節閘門側面只有一只主滑動輪，為防止閘門向內海側傾覆，需對閘門進行支撐固定，內海側采用4道16#工字鋼固定間距2m，工字鋼與地面角度為45°，型鋼頂與閘門型鋼焊接，底部支撐在底板鋼筋處。胸墻側采用腳手管與頂托固定閘門，頂托與閘門間墊木方。

（7）閘門固定好之后，解開鋼絲繩與閘門的卸扣，進行上節閘門吊裝。上節閘門按照底節閘門吊裝步驟安裝就位后，利用上下節閘門的對準孔校準使上下節閘門平面垂直度不大于4mm，連接兩節閘門之間螺栓進行固定。

（8）閘門內海側底板設置一臺登高作業車，焊工站在登高車上對兩節閘門進行焊接，外海側焊接利用胸墻腳手架做施工平臺。焊接技術要求：焊接工藝采用二氧化碳氣體保護焊，鍍銅低合金鋼氣體保護焊焊絲，面板對接采用V型坡口，坡口角度60°。移動吊車至下一閘孔繼續安裝。

4.結束語

水利工程中閘門全部是金屬制造而成，其閘門的重量非常大，面積與尺寸也比較大，但施工現場場地又比較狹小，給運輸和安裝帶來相當大的困難，并且安裝過程中需要投很大的起重吊裝設備，增加了項目的成本投入和安全風險。所以目前國內的大中型水閘的平面閘門基本選擇了分節制作、運輸、安裝，現場進行組對、焊接。這種安裝方法施工簡單、快速有效、成本較低，大大降低了安裝過程中的風險，得到各參建單位的普遍認可。