大跨度自穩(wěn)式橫拉鋼閘門(mén)的應(yīng)用

董政，王曉東，劉遠(yuǎn)林

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510300）

大跨度自穩(wěn)式橫拉鋼閘門(mén)的應(yīng)用

董政，王曉東，劉遠(yuǎn)林

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510300）

以港珠澳大橋島隧工程沉管隧道管節(jié)的工廠化制作為工程背景，對(duì)用于隔離廠房區(qū)與淺塢區(qū)的大跨度自穩(wěn)式橫拉鋼閘門(mén)的啟閉施工工藝進(jìn)行介紹，闡述用于支撐體系轉(zhuǎn)換的液壓升降系統(tǒng)和U形管水平姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)際工程中已成功實(shí)現(xiàn)13次鋼閘門(mén)啟閉過(guò)程，該工藝安全可靠，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

大跨度鋼閘門(mén)；體系轉(zhuǎn)換；液壓同步升降；連通器定律；水平姿態(tài)監(jiān)測(cè)

0 引言

港珠澳大橋隧道工程的沉管采用工廠法預(yù)制方式，為國(guó)內(nèi)首例。預(yù)制廠主要由工廠區(qū)、淺塢區(qū)及深塢區(qū)組成，工廠區(qū)及淺塢區(qū)布置通長(zhǎng)的縱向頂推軌道，滿足沉管從工廠區(qū)向淺塢區(qū)的頂推滑移功能[1-3]。當(dāng)管節(jié)灌水橫移期間，淺塢灌水至15 m標(biāo)高，工廠區(qū)正常作業(yè)，需要一道止水結(jié)構(gòu)將工廠區(qū)及淺塢區(qū)隔開(kāi)。因此設(shè)計(jì)研發(fā)了大跨度自穩(wěn)式橫拉鋼閘門(mén)，在深淺塢灌水期間起到攔水圍堰功能。

1 概述

港珠澳大橋沉管預(yù)制廠鋼閘門(mén)采用由工字鋼及鋼管組合而成的混合桁架結(jié)構(gòu)形式，以三角鋼架為基本受力單元，內(nèi)部設(shè)置鋼管系桿和斜撐，通過(guò)相互聯(lián)系的撐桿形成整體受力鋼架[4]，見(jiàn)圖1。鋼閘門(mén)總長(zhǎng)約105m，高約13.5m，寬約14.6m，結(jié)構(gòu)總重約800 t，為大跨度自穩(wěn)式鋼閘門(mén)。

圖1 鋼閘門(mén)示意圖Fig.1 Steel gate layout

鋼閘門(mén)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引使其在滑移軌道上橫移實(shí)現(xiàn)啟閉，鋼閘門(mén)滑移軌道沿長(zhǎng)度方向分為鋼閘門(mén)作業(yè)區(qū)和鋼閘門(mén)存放區(qū)，2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)置于存放區(qū)端部。

鋼閘門(mén)作業(yè)區(qū)和存放區(qū)平面示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 鋼閘門(mén)作業(yè)區(qū)和存放區(qū)平面示意圖Fig.2 W ork zoneand storagearea layoutof steelgate

2 鋼閘門(mén)啟閉施工

鋼閘門(mén)啟閉施工主要包括卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引操作、支撐體系轉(zhuǎn)換和波形止水帶的安裝。

2.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引操作

淺塢門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉通過(guò)2臺(tái)75 t絞車(chē)牽引支撐在26個(gè)坦克輪上的淺塢鋼閘門(mén)在2條軌道上滑移來(lái)實(shí)現(xiàn)，鋼絲繩直徑為52 mm，采用機(jī)旁操作臺(tái)集中控制絞車(chē)。絞車(chē)放置于鋼閘門(mén)存放區(qū)的尾端，鋼絲繩纏繞示意圖如圖3，開(kāi)啟或者關(guān)閉過(guò)程始終為1臺(tái)負(fù)責(zé)牽引，1臺(tái)負(fù)責(zé)溜尾。

圖3 絞車(chē)鋼絲繩纏繞示意圖Fig.3 Sketch ofwinch steelw ire rope

2.2 鋼閘門(mén)支撐體系轉(zhuǎn)換

鋼閘門(mén)移動(dòng)通過(guò)底部安裝坦克輪實(shí)現(xiàn)，而為了實(shí)現(xiàn)閘門(mén)止水功能，運(yùn)動(dòng)到位后需要拆除坦克輪，安裝波形止水帶，這兩個(gè)階段的轉(zhuǎn)換叫體系轉(zhuǎn)換。鋼閘門(mén)關(guān)閉階段，鋼閘門(mén)需從坦克輪支撐體系轉(zhuǎn)換為滑移軌道支撐；而當(dāng)鋼閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)，再?gòu)幕栖壍乐误w系轉(zhuǎn)換為坦克輪支撐。

鋼閘門(mén)的坦克輪支撐體系為2組坦克輪均勻分布在鋼閘門(mén)的滑移軌道方向，每組13個(gè)坦克輪。體系轉(zhuǎn)換采用液壓升降系統(tǒng)和U形管水平姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換時(shí)的整體平穩(wěn)抬升和下降。

1）鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換施工工藝流程

鋼閘門(mén)行走坦克輪高度190mm，在體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中借助厚度為100mm和160 mm的鋼支墩，完成整個(gè)體系轉(zhuǎn)換施工（圖4）。

鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換循環(huán)流程圖見(jiàn)圖5。

圖4 鋼閘門(mén)安裝坦克輪示意圖Fig.4 Tank wheel installation layout of steelgate

2）液壓升降系統(tǒng)

液壓升降系統(tǒng)包括12個(gè)液壓千斤頂、1個(gè)總控液壓泵站和其他附屬液壓配件。

圖5 鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換循環(huán)流程圖Fig.5 The circular-flow diagram of steelgate support system transform ation

其工作原理是：通過(guò)集中控制系統(tǒng)控制液壓千斤頂?shù)耐巾斏⑾陆?，?shí)現(xiàn)長(zhǎng)約105 m，總重約800 t的鋼閘門(mén)同步升降。

鋼閘門(mén)抬升或下降利用12個(gè)液壓千斤頂來(lái)實(shí)現(xiàn)，分2組（每組6個(gè)）在鋼閘門(mén)迎水側(cè)和背水側(cè)平均布置（間隔約18 m），12個(gè)千斤頂?shù)目刂撇捎每偪匾簤罕谜緦?shí)現(xiàn)。液壓千斤頂和液壓泵站的布置圖見(jiàn)圖6。

圖6 液壓千斤頂和液壓泵站布置示意圖Fig.6 Layou t of hydraulic jack and power pack

3）U形管水平姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換需保證整體相對(duì)平穩(wěn)，各千斤頂受力均勻，否則會(huì)對(duì)鋼閘門(mén)的結(jié)構(gòu)造成較大影響，同時(shí)也會(huì)影響液壓千斤頂受力不均，千斤頂易損壞，故需設(shè)置鋼閘門(mén)水平姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼閘門(mén)水平姿態(tài)，調(diào)節(jié)各千斤頂受力，以保證鋼閘門(mén)的平穩(wěn)抬升或下降。

采用U形管水平姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，以細(xì)長(zhǎng)水管為U形管，水為液體，一端為監(jiān)測(cè)端，另一端為顯示端。監(jiān)測(cè)端設(shè)置在各千斤頂位置處，布置圖如圖7，圖中1～為12個(gè)液壓千斤頂位置，為鋼閘門(mén)頂升千斤頂泵站位置，為U形管顯示面板位置。顯示端置于泵站處，在標(biāo)有水平線的顯示面板上設(shè)置12根細(xì)長(zhǎng)試管，與各監(jiān)測(cè)端連接構(gòu)成U形管水平姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，顯示面板如圖8，編號(hào)與千斤頂編號(hào)、監(jiān)測(cè)端編號(hào)相匹配。液壓總控泵站操作人員可以根據(jù)顯示面板的液位水平來(lái)調(diào)整各液壓千斤頂?shù)牧髁?，控制液壓千斤頂?shù)纳担瑥亩鴾?zhǔn)確控制鋼閘門(mén)的平穩(wěn)升降，確保鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換正常。

圖7 鋼閘門(mén)U形管監(jiān)測(cè)端布置圖Fig.7 Steelgate U tubemonitor layout

圖8 鋼閘門(mén)U形管顯示面板實(shí)體圖Fig.8 Entity pictureof steelgate U tube disp lay panel

3 波形橡膠止水帶的安裝

鋼閘門(mén)體系轉(zhuǎn)換后，需進(jìn)行波形橡膠止水帶的安裝來(lái)滿足閘門(mén)的止水功能。止水帶安裝在迎水面?zhèn)?，采用鋼壓板及螺栓固定方式，一端固定在鋼閘門(mén)上，另一端固定于軌道及側(cè)墻攔水壩沉箱上，保證15 m水頭壓力下不滲漏[5]。波形止水帶如圖9所示。

圖9 止水帶安裝示意圖Fig.9 Water-stop belt installation

4 結(jié)語(yǔ)

大跨度自穩(wěn)式橫拉鋼閘門(mén)有效地解決了工廠法沉管預(yù)制中廠房區(qū)和淺塢區(qū)的隔離，具有操作簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在港珠澳大橋沉管隧道沉管預(yù)制中已成功完成13次啟閉過(guò)程，施工工藝也得到了不斷提升和改進(jìn)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

[1]毛劍峰，鄧濤.沉管隧道管節(jié)預(yù)制方法綜述[J].交通科技，2013（6）：79-82. MAO Jian-feng,DENG Tao.Comprehensive summary of precast method of immersed tube section[J].Transportation Science& Technology,2013(6):79-82.

[2] 楊文武.沉管隧道工程技術(shù)的發(fā)展[J].隧道建設(shè)，2009，29（4）：397-404. YANGWen-wu.Developmentof immersed tube tunneling technology[J].TunnelConstruction,2009,29(4):397-404.

[3] 李海峰，劉遠(yuǎn)林.沉管頂推施工的保障措施[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2015，35（7）：105-109. LIHai-feng,LIUYuan-lin.Safeguardmeasures for immersed tube pushing construction[J].China Harbour Engineering,2015, 35(7):105-109.

[4]肖曉春.大型沉管隧道管節(jié)工廠化預(yù)制關(guān)鍵技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2011，31（6）：701-705. Xiao Xiao-chun.Key technology formanufactory prefabrication of tube elements of large-scale immersed tunnels[J].Tunnel Construction,2011,31(6):701-705.

[5] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.港珠澳主體島隧工程施工圖設(shè)計(jì)：淺塢鋼閘門(mén)止水布置圖[R].2011. CCCCHighway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnel project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:layoutdrawingofsteelgatewaterstop[R].2011.

App lication of large span self-stabilized transverse stretching steel gate

DONGZheng,WANGXiao-dong,LIUYuan-lin
（No.2 Eng.Co.,Ltd.of CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510300,China）

Based on the manufactory prefabrication of the tube elements in immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island&tunnel project,we introduced the open/close construction technology of large span self-stabilized transverse stretching steel applied to segregate workshop area and shallow dock area,expounded the hydraulic lifting system and U tube levelposturemonitoring system used for the transformation ofsupportsystem.The actualengineering hasbeen applied to open/ close processof steelgate 13 times,it is safe and reliable,and hasbroad application prospects.

large span steel gate;transformation of system;hydraulic synchronous lifting;law of connected vessels;level posturemonitoring

U655.4；U641.33

B

2095-7874（2015）11-0102-04

10.7640/zggw js201511027

2015-10-19

董政（1983— ），男，江蘇連云港人，工程師，從事技術(shù)管理工作。E-mail：272930933@qq.com