摘要：本文着重介绍了涪江干流某电航工程泄洪冲砂闸弧门，因条件限制而采用非常规水上安装方案。根据现场安装进度要求和场地限制，提前做好方案所需的基础预埋型钢工作，利用多种起重设备互相配合而达到弧门保质保量正常施工的目的，对以后水电站弧门水上非常规安装提拱了宝贵经验。
关键词：水电行业；泄洪冲砂闸；弧门安装； 预埋型钢；水上非常规安装；
1工程概况及问题的提出
泄洪冲砂闸工作门门叶共31扇，属于露顶式弧形闸门。每扇门叶四节组成，焊接闸门。门叶单节最大尺寸14m×3.5m×2.0m，重量约为20t；支铰座约为15t，支臂约为14t。
根据施工进度，20孔泄洪闸单节闸门直接由上游侧运输至孔口内，采用100t汽车吊吊装就位。而另外的11孔导流泄洪冲砂闸，由于弧门安装时泄洪闸上下游围堰正在或已经拆除，围堰已经过水，水深最大达5m（即水位▽280），因此弧门必须在水面以上部位安装。
2弧门水上安装准备工作
弧门采用水上非常规安装方案，必须提前预埋基础型钢，其目的是为弧门水上安装搭建一个安装平台，相当于把弧门常规在底槛安装位置上移至水面以上。具体实施方式为：当混凝土闸墩浇筑时在孔口两侧闸墩上预埋焊接工字钢，承受闸门重量的工字钢采用钢板焊接而成，预埋高程▽282m（比最高水位高出2m）左右，工字钢伸出混凝土0.6m以上，埋深2.5m。埋设位置：弧门门叶受力工字钢4根，中心距离支铰中心等于弧门R半径；其中下游靠近中心的工字钢采用大于25号的工字钢双拼埋设，作为支撑弧门支臂承载使用；弧门吊装前在埋设的受力工字钢上铺设20 mm厚度的钢板与工字钢焊接，上、下游同等高程上各埋设2根工字钢，做为搭设施工载人平台使用。其它工字钢可小一些。（详见附图1）
附图1 弧门吊装支架预埋位置示意图
3弧门运输及吊装方案
泄洪闸单节门叶（最重节20t）二次运输，选用30t平板汽车从上游交通桥运输至各孔口安装位置附近，采用50t汽车吊卸车。由于受桥面承载载荷及桥面宽度限制，以及上游交通桥桥面中心距离弧门门叶安装位置较远，不能采用汽车吊直接吊装就位。因此，只能采用50t汽车吊在门叶卸车后直接吊运至提前布置在闸墩上的闸门运输台车上，通过台3t卷扬机（钢丝绳ф16 mm）沿着所铺设的P43轻轨牵引至50t双向移动门机工作覆盖范围内。（详见附图2）
附图2 闸门卸车倒运示意图
弧门门叶主要由支铰座、支臂、门叶构成，所有构件的安装均采用50t移动双向门机吊装就位。（见附图3）首先利用移动门机将支铰座吊装至安装位置与基础螺栓把合，然后采用手拉葫芦固定；再吊装下支臂与裤岔螺栓连接，把合后松开手拉葫芦将支臂前端支撑在埋设的工字钢上。吊装底节门叶与下支臂前端螺栓连接，注意底节门叶应落在预先测量的底坎位置，在门叶上游埋件上焊接挡块配备丝杠可调整门叶，然后吊装中节门叶按照出厂定位块组合后在上下游侧墙上焊接挡块和可调整丝杠调整弧门面板弧度，这样逐节吊装直到顶节门叶，吊装上支臂与门叶螺栓连接。
附图3 闸门构件吊装示意图
4弧门安装程序
5弧门安装工艺
① 弧形闸门安装前首先检查门槽埋件的正确性，清理门槽内的积水和杂物，清理埋件表面水泥浆等，这些工作应在围堰拆除前进行。在上下游工字钢上铺设木板作为工作平台，利用支铰下部的埋设件焊接工作平台以备支铰安装时使用。清点弧门部件，损坏和变形部位应预先修复。根据部件的组装重量和吊装半径确定吊装设备，所选取的起重设备为50t汽车吊和50t双向移动门机吊装。
② 支铰座吊装前，应将活动支铰和固定支铰预先采取临时措施固定，使得吊装时不能转动。布设测量控制点后，分别整体吊装至左、右支铰安装平台，然后进行调整，螺栓紧固后采用手拉葫芦将活动支铰临时拉住，松开吊钩。在左、右支铰上方的混凝土边墙上分别设置线架，用经纬仪将铰座里程线分别投放在线架上，并设置标志点，通过两侧线架上的标志点连接一根直径Φ0.25mm以下的钢丝线，线上悬挂垂球并通过铰轴中心来控制其设计里程、里程方向铰轴的倾斜度及两铰座轴线相对位置的偏移；再根据现场提供的高程基准点用水准仪测量调整铰轴轴心的设计高程、铰轴垂直方向的倾斜度以及两铰座轴线相对位置的偏移；调整铰座中心相对于孔口中心线的距离，检查两支铰其他安装尺寸满足设计或规范要求后，将其充分固定，并经监理工程师检查验收后，移交土建单位回填二期混凝土。
③ 吊装下支臂与裤岔组合，下支臂的前端放置在工字钢上，此时拆除支铰固定件使支铰可以自由转动。吊装底节门叶就位，门叶底水封放置在测量的位置后用手拉葫芦拉起支臂前端与门叶把合。螺栓紧固后拆除手拉葫芦，焊接门叶上游调整丝杠后松开吊钩。调整左、右支臂相对于孔口中心线的距离，同时使左右两支臂对应点保持在设计的同一高程，待各部尺寸关系符合设计图纸及规范要求后，将连接处用定位板充分固定，然后进行焊接。焊接时焊工在对称位置同时施焊，选用合适的焊接规范并采用多层多道分段退步焊，配合锤击以消除和释放应力，达到控制变形之目的。
④ 吊装中节门叶按照出厂定位块组合后在门叶上部的上下游焊接调整丝杠，检测接合处弧度合格后在节间处焊接拉板固定。门叶吊装超出门槽后采用工字钢在下游支撑门叶上部并焊接拉紧器调整门叶弧度。门叶吊装完毕后吊装上支臂与上节门叶组合。调整门叶中心与孔口中心、主横梁中心与支臂中心重合，使面板两侧水封螺孔中心与侧轨等距，以及面板外缘对支铰中心的曲率半径符合要求后，将门叶与支臂固定牢靠，使其有足够的刚性与稳定性。调整并控制好相关尺寸符合设计图纸及规范要求后，充分固定并与上支臂连接，即可进行门叶节间与前支臂端板的连接焊缝。
⑤ 节间焊接要求与平面闸门要求相同，门叶节间焊缝在拼装场内完成。焊接时先焊拼接板及其他定位板，其次焊接竖直次梁腹板的对接焊缝，使其形成整体骨架，然后检查测量门叶各部位尺寸相对变化情况，如变化在允许范围内，则继续焊接竖直次梁翼缘板对接焊缝，以及水平小次梁与面板、竖直次梁的连接焊接，最后焊接面板对接焊接。为了减小焊接变形和消除应力，用偶数焊工从中部向两侧对称施焊，同时采用多层、多道、分段、退步焊焊接工艺。多层焊时，上下层的焊接方向应相反，多层焊接头要相互错开，并配合锤击、控制层间温度及正确选择焊接参数等方法，达到控制变形、消除应力之目的。
门叶焊接的同时可安装支臂连结系，安装出厂标记组合焊接。焊接从下部焊缝开始向上逐条焊接，采用分段退步焊和对称焊控制闸门变形。
⑥ 支臂前端板的焊接工艺措施：在安装时待修正支臂长度满足要求后，先将前端板与门叶主横梁的连接螺栓把合紧固，调整支臂中心与前端板中心重合后，即可进行焊接。焊接时，先焊支臂两侧的腹板与前端板的立焊缝，后焊支臂上下翼缘板的平、仰焊缝，最后焊接抗剪板。在焊接时，用偶数焊工在四个端板上同时对称施焊，并用塞尺随时检查主横梁与前端板之间的接触间隙以及抗剪板的顶紧、靠严情况，发现问题要及时汇报并采取措施处理。
弧门全部焊接完成进行焊缝探伤检查，弧门外形尺寸检测弧门半径，高度和宽度以及面板弧度是否符合设计要求，然后安装弧门水封橡皮、侧轮等附件，补涂损坏的油漆和涂刷最后一道面漆等，最后向监理提供检测资料申请弧门安装验收。
⑦ 弧门启闭机安装后进行弧门启闭试验，启闭机与弧门连接后将弧门提起，采用碳弧气刨割除支撑平台和工作平台，安装监理的指示进行启闭试验。弧门试验在启闭机试验后进行。
6 结束语
本文根据弧门安装的限制条件，在确保质量和安全的前提下，利用预埋型钢达到水上非常规安装弧门的目的，同时结合多种起重设备的协同、配合作业，保证了工期的顺利实现。此方案的顺利实施，成功解决了水电站弧门安装因受汛期影响而带来的工期滞后问题，具有一定的借鉴价值，为今后类似作业提供了宝贵经验。
参考文献
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[5]金属结构设计/《电力工业标准汇编·水电卷》编辑委员会著；—北京：水利电力出版社，1994
论文作者:蹇继华,李刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/8
标签：工字钢论文; 闸门论文; 螺栓论文; 位置论文; 冲砂论文; 中心论文; 水上论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;