中国葛洲坝集团第六工程有限公司 云南昆明 650206
摘要：本文主要介绍了升船机竖井钢衬施工工艺和方法，总结了工艺特点及取得的成果及推广和应用价值。
关键词：水力浮动式；垂直升船机；竖井钢衬；施工技术
1 工程概况
景洪水电站位于澜沧江下游河段，电站为混凝土重力坝，坝高108m，升船机布置在电站右岸的6#和7#坝段，机型为水力式垂直升船机，最大提升高度为66.86m，船厢室长82m，宽16.8m，最大可通行500t级船舶，是我国自主创新，拥有完全知识产权的一种新型升船机。竖井钢衬布置于塔楼段左、右两侧的塔柱内，共16个。竖井钢衬的内径Φ6500mm，采用板厚16mm，材质Q235C的钢板卷制、焊接成形，安装总高度52.5m。
2 竖井钢衬的施工特点
2.1水力式升船机的独有结构，设计质量标准高
竖井钢衬是水力式升船机的独有结构，它与平衡重浮筒的关系类似于发动机的气缸与活塞，是平衡重浮筒的运行通道。竖井钢衬的安装精度，直接到影响升船机的提升效率和运行安全，是水力式升船机成败的关键因素之一。因此，对竖井钢衬的安装，提出了比水电站压力钢管安装更为严格的质量标准。（见表1）
表1 竖井钢衬与压力钢管安装质量标准对比 单位mm
2.2一期埋设的薄壁焊接结构，变形控制难度大
竖井钢衬的安装精度比压力钢管高，但设计结构的刚度却比同型压力钢管差。相同直径的压力钢管管壁一般在20 mm以上，加劲环高度一般在200mm以上，而竖井钢衬的管壁只有16mm，加劲环高度只有130mm，因此，其安装精度控制难度很大，特别是钢衬的局部变形很难掌控。
3 竖井钢衬的施工工艺
3.1施工流程
基准点设置→竖井钢衬吊装→活动内支撑安装→倒垂线布置→钢衬调整、外支撑加固及环缝焊接→竖井钢衬浇砼→活动内支撑拆除→下一循环。
3.2基准点设置
（1）在底部钢衬中心设置槽钢支架，槽钢支架与输水钢管的内壁焊接牢固。在槽钢顶面测放竖井钢衬安装中心基准点，并就近测放竖井钢衬基准中心校核点。放点精度按±0.5mm控制，基准点和校核点用冲眼和红漆进行标识。（2）对准槽钢上的中心基准点，钻φ1mm通孔，向上引φ0.7mm倒垂线，作为竖井钢衬安装的中心基准线。
3.3竖井圆弧钢筋摆放
在钢衬安装就位前，先将竖井钢衬斜撑以下的圆弧钢筋依次由内到外摆放在竖井外围的收仓面上，暂不安装，钢筋距竖井上口高差不小于30cm，以便于竖井钢衬安装及环缝焊接，待钢衬安装完成后，完成竖井钢衬钢筋安装。
3.4竖井钢衬吊装
吊装前，在前一仓安装的竖井钢衬管口，均布四点焊接定位挡板；吊装时，采用平衡梁或长吊绳（吊绳夹角30°以内），避免了钢衬管口在吊装时发生变形。
3.5活动内支撑安装
吊装前，缩回内支撑杆端的64个螺柱顶杆，避免内支撑就位时发生卡阻和划伤筒壁防腐层；就位后，实测管口圆度情况，先顶紧钢衬直径偏小处的螺柱顶杆，再顶紧钢衬直径偏大处的螺柱顶杆。
3.6倒垂线布置
倒垂线的底端，与槽钢支架上的基准中心孔（φ1mm通孔）连接；倒垂线的顶端，与竖井钢衬管口顶面布置的求心器浮子连接。倒垂线布置完成后，求心器的浮子处于水平和自由状态，高度30m以下的竖井钢衬安装时，倒垂线的拉力按不小于25kgf控制，高度30m～52.5m的竖井钢衬安装时，倒垂线的拉力按不小于35kgf控制。
3.7钢衬调整、外支撑加固及环缝焊接
（1）钢衬调整时，先用千斤顶调平钢衬管口顶面，再用活动内支撑调圆顶紧钢衬内壁，最后用外支撑和拉紧器调正固定钢衬外壁。竖井钢衬外侧均布12处加固点，每处加固点用型钢斜撑固定，保证了钢衬的在浇砼过程中的整体稳定；在钢衬每道加劲环上，均布40根锚钩，保证了钢衬在内支撑拆除后，局部不发生回弹变形。钢衬锚钩的焊接，在钢衬现场环缝焊接完成后进行。（2）环缝组装时，将圆周分为四个象限，相邻管口周长差均匀分配至每个象限，先点焊固定四个象限点，然后两个工作面对称进行环缝压缝和点焊固定。（3）环缝采用半自动CO2气保焊或手工电弧焊焊接，先焊正缝，再背缝清根焊透，焊接时由4～6名焊工，沿圆周对称均布，采用多层多道焊和分段退焊法对称焊接，分段长度400mm～600mm。
3.8竖井钢衬砼浇筑
（1）砼浇筑时，采取对称多点下料，下料点在竖井钢衬的钢筋网外侧；采取对称振捣，分层浇筑，层高控制在400mm～500mm之间。
（2）收仓面控制在距管口顶面300 mm左右。收仓面过高，影响钢衬现场环缝的对装和焊接，收仓面过低，则钢衬管口在内支撑拆除后易产生变形。（3）钢衬加固用的预埋插筋，在砼浇筑收仓后，砼初凝前完成预埋。
3.9砼后复测和内支撑拆除
竖井钢衬砼浇筑收仓24小时以上，砼达到终凝后，开始钢衬的砼后复测；拆除倒垂线，移开求心器；松开内支撑的螺柱顶杆，整体吊出内支撑。
4 工艺特点及取得的成果
4.1工艺特点
竖井钢衬的安装质量标准高，且采用了非机加工的薄壁焊接结构和一期埋设的方式。为了探索与竖井钢衬安装质量标准相适宜的施工工艺，在竖井钢衬安装前期进行了专项工艺试验，改进了三次施工工艺，完善后的工艺特点如下：（1）测量检测方法精确竖井钢衬的中心轴线，始终以倒垂线为基准进行定位检测，不需要多次返点，避免了测量累计误差，确保了测量基准的唯一性，有效地控制了逐节安装的竖井钢衬的测量精度。（2）活动内支撑高效实用。竖井钢衬属薄壁结构，逐节安装浇砼。每个竖井钢衬的安装单元，设置5榀钩挂式螺柱顶杆活动内支撑，每榀均布16根顶杆，榀间用型钢连成整体，装拆便捷，可循环使用。内支撑兼做调圆顶杆、加固支撑和作业平台，一物三用，拆卸后不留尾工，省工省时省材料，高效实用。活动内支撑的循环使用，节约材料，同时，减少了内支撑的安装和拆除时间。
（3）外支撑加固方式可靠。竖井钢衬外侧均布12处加固点，每处加固点用型钢斜撑固定，保证钢衬的在浇砼过程中的整体稳定；在竖井钢衬每道加劲环上，均布焊接40根锚钩，保证竖井钢衬在内支撑拆除后，局部不发生回弹变形。整体加固和局部加固并用，保证了竖井钢衬的安装质量。（4）混凝土浇筑工艺合理。
砼浇筑时，采取对称多点下料，下料点在竖井钢衬的钢筋网外侧；采取对称振捣，分层浇筑，层高控制在40cm～50cm之间。合理的浇筑工艺，保证了钢衬四周受力均匀，最大限度地减少了钢衬在浇筑过程中的变形。
4.2取得的成果
竖井钢衬施工中采用了精确的测量控制方法、高效实用的活动内支撑、整体与局部加固并用的外支撑加固方式和科学合理的混凝土浇筑工艺，优质、高效、安全地完成了景洪升船机16个直径6.5m，的竖井钢衬施工，16个竖井钢衬中心轴线的垂直度（高度52.5m）均在7mm以内，钢衬内壁任意测点圆半径偏差均在±5mm以内，施工技术和施工质量均达到国内领先水平。
结束语：
随着我国西部大开发战略的实施，西部很多河流正处于梯级开发中，高坝通航问题将是开发的重点，升船机的建设数量将会越来越多。水力式垂直升船机较传统的升船机，具有安全、节能、环保等诸多优势，其应用前景广阔。
论文作者:徐万富
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
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