摘要：船闸闸首检修闸门一般尺寸较大，往往超出工厂起重设备的跨度，给闸门的制造、运输、调头带来一系列困难，一般采取分段制造的方案，但分段制造需要在现场进行组焊，不利于质量的控制，本文介绍了超大超重闸门制造的一种思路，即如何在不增加额外费用的情况下进行整体制造。
1 概述
船闸闸首检修闸门一般用于船闸检修时的临时挡水，因船闸闸室一般较为宽大，检修闸门也相应较大，对制造精度要求较高。由我单位承接的邕宁水利枢纽工程船闸上下闸首检修闸门是邕宁水利枢纽工程的配套设备，该项目对工期、质量的要求较高，如何利用现有设备按质按时完成闸门的制造，关系公司的形象和发展。在不增加额外费用的情况下采取了一系列措施，最终保证闸门准时完成制造，质量达到要求，得到了业主的好评。
2 结构特点
广西南宁市邕宁水利枢纽工程船闸布置在枢纽左岸，闸室有效尺寸（长×宽×门槛水深）250×34×5.8m，上、下闸首均选用人字闸门作为通航工作闸门，采用平面式滑动钢闸门作为检修门，结构均为平面滑动式钢闸门。共有三种结构，各结构的概况如下表：
门叶结构为焊接结构，每节每节门体设有2根主梁，主梁两端为T形边梁；隔板为T形梁；次梁为槽钢；面板厚度12mm。门体结构材质为Q345B。门体侧止水橡皮为P形，布置在上游面面板上，底止水橡皮为I形，布置在每节门体底缘。主支承为夹槽式复合滑块，布置在面板上；反向支承为自润滑复合材料滑块，布置在边梁翼缘上；侧向支承为侧轮，布置在边梁腹板上。闸门为双吊点，吊耳中心距为17400mm。
3 方案选择
门体结构为平面式滑动钢闸门，结构比较简单，但门叶尺寸较大，超长，超重，审图之初，备选方案有3个：
（1）分段制造，即将单节闸门分成2~3个制造单元，每个单元长度控制在18m以内，运输至工地后再进行整体组装。缺点是工地现场组装条件较差，焊接量大，质量难以保证。
（2）在露天工作平台整体制作单节门叶，然后进行组装，这样可以方便的利用120t龙门吊进行门叶组装。缺点是只有一台龙门吊，仅全程在露天作业，受天气影响较大，工期难以保证。
（3）在车间内整体制作单节门叶，然后牵引出车间，在露天平台进行翻身和整体组装。缺点是车间内只有2台20t的桥式起重机，不能完成单节门体的起重作业。
由于工地现场位于南宁市邕宁区，距离本单位工厂仅40公里，从工厂到安装工地现场的道路满足整体运输的条件，确定可以使用多连体挂车整体运输，因此，经过反复探讨和研究，最终确定采用第（3）个方案，即在车间内整体制作单节门叶，然后使用滚筒和卷扬机将门叶牵引出车间，置于露天工作平台下，然后使用龙门吊进行后续的翻身、组装作业，最后进行防腐、验收、运输交付安装。
4 制造难点和应对措施
采用整体制造的方案主要有以下几个难点：
（1）门叶重量大，最重节重量达到97.226t，车间内起重设备起重能力不足，只能使用露天平台龙门吊作为翻身、平吊、组装设备。应对措施：闸门门叶安排在车间内制作，以行车为起重设备进行组装。以面板朝下的方式进行组装，组装完成后焊接一侧的立焊缝和平焊缝，然后倒运至露天工作平台使用120t龙门吊进行翻身作业，翻身完成后进行另一侧的平焊缝焊接，最后进行整体组装。同时开工制造4节闸门，主要起重设备为20t桥式起重机，单节门叶制造完成后通过滚筒牵引的方式运出车间，在露天使用龙门吊进行翻身和整体组装。单节制造完成后，腾出场地继续进行后续闸门门叶的制造，形成流水作业。这样，门叶的倒运、翻身、调头仅需要进行1次牵引、1次翻身和1次调头作业，这样，提高了单节门叶的组装效率，降低了120t龙门吊的使用率，提高了生产效率。
（2）工期紧张，每节门叶的生产流程较长。本项目共有13节闸首门叶，能满足整节闸门起吊的只有露天工作平台的一台120t龙门吊，若在露天平台组装单节闸门生产效率极低，且制造期间均为雨季，天气因素影响较大。应对措施：参照上述第（1）点。
（3）闸门主梁长度34.68m，高度近3.5m，重量近30t，横向、纵向均有接缝，进行校正有一定困难，制造时要对外形尺寸进行控制。应对措施：采用数控切割下料，提升下料精度；制作焊接试件，采取反变形措施，控制焊接的变形；加强焊接过程监控，及时调整焊接顺序。
（4）单节门叶结构超长（35.16m），防腐车间长度只有20m，120t龙门吊净空只有18m，无法对单门叶整体进行整体防腐，若采用分两段防腐的方式，无法使用龙门吊调头。应对措施：使用废旧汽车吊拆下的回转底盘自制一台回转台车，专门用于门叶调头。
（5）单节门叶结构超长（35.16m），重量大，运输困难。应对措施：采用多连体挂车，向交警部门办理备案登记，每节运输由前导车开路，在夜间车流量较小时运输。
5 主要施工工艺
5.1 工艺流程
单门叶在车间内完成组焊→90t汽车吊将门叶单头抬起并放置一侧滚筒→同样方法放置另一侧滚筒→90t汽车吊在车间外就位→行车和90t汽车吊共同牵引，将门叶拖出车间→120t龙门吊就位→90t汽车吊和100t龙门吊共同牵引，将门叶摆正至龙门吊下方→龙门吊平吊、翻身作业→门叶整体组装验收→平吊至防腐台车使用回转盘旋转调头→分两次进行防腐。
5.2 主要设备与器具
采用如下表中所列的设备和器具进行作业
图1 门叶使用回转台车调头
回转台车由上部支承架、回转盘和底座构成，最主要的构件为回转盘，回转盘是用旧的90t汽车吊底盘改造而成，并配有一台0.5kW的电机和一台1比3000的减速机，可以实现自动回转功能，完成单节门叶结构的调头。
5.4 主要制造工艺方案
5.4.1 下料
（1）为减少板材的浪费，面板、主梁、边梁等主要构件在采购时按照施工图纸和相关规范排好对接方案，定尺寸采购钢板。
（2）焊缝坡口的型式与尺寸应按图纸执行。当图纸没有标明时，坡口的尺寸按GB985.1、或GB985.2执行。
（3）钢板的拼接接头应避开构件应力最大断面，且同一横断面不能同时有腹板拼接焊缝和翼板拼接焊缝；应避免十字焊缝，平行相邻的对接焊缝的间距不应小于200mm。
5.4.2 主要构件制造
（1）主梁
1）主梁为变截面工字形梁，主梁由腹板、前后翼板等零件组成，主梁的腹板和翼板按钢板规划的要求进行拼接，拼接位置与规划的理论对接位置的偏差应控制在50mm以内。主梁腹板采用半自动火焰切割机开“Y”型坡口，反面清根焊接。主梁翼板、主梁翼板加强板采用带钝边双“V”型坡口，双面焊接。
2）主梁腹板翼板的组合焊缝焊接采用埋弧自动焊，船形焊位，开带钝边双“V”型坡口；主梁腹板与边梁腹板的组合焊缝焊接采用CO2气体保护焊，立焊缝，内部开单“Y”型坡口，反面清根焊透；工字形主梁焊接方法采用埋弧自动焊，船形焊位。
3）主梁矫正：主梁焊接完毕，对弯、扭曲变形采用千斤顶方法进行矫正，工字形主梁翼板的角变形不再进行矫正。主梁矫正后划出长度方向切割线，采用半自动气割机切割，同时开出腹板端头焊接坡口，长度尺寸应加上后续焊接收缩量（8～10mm）。
（2）边梁制造
边梁由腹板、翼板等零件组成，为等截面“T”形梁，组焊完成经校正后再进行整体组装。并采用H型钢校正机校正。
（3）面板
面板的拼接方案在钢材采购时已经规划好，并按规划方案严格执行。面板拼接缝为二类焊缝，采用埋弧自动焊进行拼接，先焊横向焊缝，后焊纵向焊缝。
（4）隔板
隔板腹板与翼板可以先焊接在一起，门叶组装时整体拼装。隔板腹板的拼接应按节约材料的原则进行，尽量减少材料的浪费。
（5）门叶组装
1）在平台上进行门叶的整体组装。在面板上划出主梁、次梁、边梁、隔板吊耳板等构件装配线，划装配线应考虑焊接收缩量，与主梁翼板干涉的面板焊缝应磨平。
2）组装顺序：面板→中间次梁→中隔板→一侧主梁→另一侧主梁→顶、底隔板腹板→顶、底次梁→边梁→其它所有零、构件。
3）装配完成，对各构件的装配尺寸全面检查一遍，检查节间错位量（＜1.0mm）。用水平仪检查闸门的平面度（边梁、主梁、顶底等）。
（6）门叶的焊接
采用半自动CO2气保焊先焊主梁与边梁立焊缝（一类焊缝）、隔板与主梁立焊缝，后焊平焊缝。对称布置的焊缝，由偶数焊工，以相同的焊接规范，从中向外对称施焊。焊接门叶一面的焊缝后，另一面焊缝待翻身后再施焊。
（7）焊缝检查
对焊缝进行外观检查，其外观质量按GB/T14173第4.4.1表1规定执行。对焊缝内部缺陷进行超声波探伤，按GB/T14173第4.4.2～4.4.12条规定执行。
（8）组焊节间止水座面
节间止水座板采用δ12钢板，平面度＜2.0mm。
（9）门叶预组装
门叶整体预组装在露天平台进行，检查面板局部平面度（符合GB/T14173规范要求），节间错位量、节间间隙（＜2.0mm），底次梁与顶止水座板距离120~122mm。
其中，上闸首检修闸门共有7节，总宽为19.6m，采取分两次拼装的方式，第一次拼装4节，然后以其中一节为标准，与另外三节做为整体进行拼装。
（10）划线，裁面板。检查闸门的长、宽尺寸，对角线相对差等。
（11）组装顶侧水封座板（角钢）及主滑块座板。
（12）铣侧水封座板、主滑块座板。先铣侧水封座板，再以顶侧水封座板面为基准铣主滑块座板。
（13）组装顶侧水封压板，以门叶中心线为基准，划水封座板、主滑块座板螺孔。主滑块座板的钻孔，应与主滑块配钻。
（14）以主滑块座板为基准划节间连接孔、吊耳孔及侧轮装置连接孔加工线，用水平仪辅助测量。
（15）闸门解体、翻身，镗削节间连接孔、吊耳孔。完成镗孔后，检查各孔中心至主滑块座面的距离尺寸、孔的跨距、孔径尺寸、孔的同轴度及倾斜度等。
6 结束语
邕宁水利枢纽工程船闸上下闸首检修闸门是本单位承接的最大结构闸门，其尺寸大大超过了本单位现有的设备和场地能力，且工期极为紧张。在有限的条件下，通过上述各种工艺方案的有效实行下，两扇闸首检修闸门顺利按时按质按量完成，并顺利出厂，获得了业主的认可。其中，滚筒倒运和回转台车调头是本方案的关键，达到了保证质量和节约成本目的。
论文作者:曹寿坚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
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