里底水電站大型溢流表孔弧形工作閘門(mén)快速施工技術(shù)

苗艷發(fā)，彭?xiàng)盍?/p>

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 工程概況

里底水電站溢流表孔弧形工作閘門(mén)布置于大壩左岸，主要包括門(mén)葉、支臂、支鉸、啟閉系統(tǒng)、止水系統(tǒng)、二期埋件及其附件。

按原施工進(jìn)度計(jì)劃要求，原計(jì)劃溢洪道弧門(mén)安裝開(kāi)始時(shí)間為2018年3月03日，在2018年5月31日前必須完成溢洪道弧門(mén)的安裝以滿足電站防洪渡汛要求，安裝工期90 d。后溢洪道進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，到2018年4月02日才能具備安裝條件，為滿足電站防洪渡汛要求，完工日期不變，安裝工期由原計(jì)劃的90 d縮短為60 d，整個(gè)縮短了1/3，因計(jì)劃工期大幅縮減，原計(jì)劃施工工藝難以滿足要求，只能通過(guò)優(yōu)化、修改施工工藝保證工程按期完工。

2 施工工藝

2.1 施工方法簡(jiǎn)述

如何快速進(jìn)行水電站大型溢流表孔工作閘門(mén)安裝，有如下解決方案：

（1）選擇全站儀輔助測(cè)量代替?zhèn)鹘y(tǒng)測(cè)量工具，解決大型弧形閘門(mén)測(cè)量不便和誤差大的問(wèn)題，需應(yīng)用CAD等制圖軟件標(biāo)注測(cè)量點(diǎn)的方位高程數(shù)據(jù)。

（2）使用自制安全快速施工平臺(tái)，解決弧形閘門(mén)高空作業(yè)安全問(wèn)題，提高施工效率。

（3）盡量?jī)?yōu)化其他施工工序，保證各工序無(wú)縫銜接。

通過(guò)上述3個(gè)方法整個(gè)溢洪道弧門(mén)安裝工程于2018年5月30日完工，較計(jì)劃完工日期提前1 d完成，總工期較原計(jì)劃縮短31 d。其中方法（1）縮短側(cè)軌安裝、二期混凝土施工工期約14 d，方法（2）縮短門(mén)葉焊接工期約10 d，方法（3）縮短工期約7 d。

2.2 施工方法

2.2.1 吊裝方案

根據(jù)設(shè)備部件的單件重量，吊裝最重部件為門(mén)葉結(jié)構(gòu)1，單重28.546 t，利用D1500-63塔吊進(jìn)行吊裝。最重部件吊裝位置為：壩下0+19.70 m，壩左0+110.80 m。D1500-63塔機(jī)布置樁號(hào)為：壩下0+12.00 m，壩左0+143.34。吊裝距離約33.327 m，查D1500-63塔機(jī)起重特性圖，此情況選用4倍率吊裝重量約為42 t，滿足施工吊裝需要。

根據(jù)上述設(shè)備部件的單件重量，吊裝最遠(yuǎn)部件為右孔右側(cè)支鉸座，單重25.863 t，利用D1500-63塔吊進(jìn)行吊裝。最遠(yuǎn)部件吊裝位置為：壩下0+41.724 m，壩左0+104.80 m。D1500-63塔機(jī)布置樁號(hào)為：壩下0+12.00 m，壩左0+143.34。吊裝距離約48.847 m，查D1500-63塔機(jī)起重特性圖，此情況選用4倍率吊裝重量約為28 t，滿足施工吊裝需要。吊裝示意圖及D1600-63塔機(jī)特性圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 D1500-63塔機(jī)吊裝示意圖

圖2 D1500-63塔機(jī)特性圖

2.2.2 弧門(mén)門(mén)槽埋件的安裝

（1）底檻安裝

按測(cè)量放樣的底檻中心線、高程控制點(diǎn)，吊入底檻，使用千斤頂、拉緊器等調(diào)整、精確定位。定位后檢查底檻中心線到支鉸座中心距離滿足設(shè)計(jì)要求后與一期插筋進(jìn)行焊接加固。

（2）全站儀輔助側(cè)軌安裝

大型溢流表孔弧形工作閘門(mén)側(cè)軌一般分節(jié)制作，傳統(tǒng)的安裝方式是使用經(jīng)緯儀和鋼卷尺配合進(jìn)行定位安裝，由于大型弧門(mén)軌道中心至支鉸中心距離較遠(yuǎn)，支鉸懸空，需在邊墻上搭設(shè)平臺(tái)進(jìn)行支鉸中心和側(cè)軌中心的距離測(cè)量，確定側(cè)軌的安裝半徑，測(cè)量難度極大且誤差較大，搭設(shè)平臺(tái)浪費(fèi)人力、物力及時(shí)間，為克服上述問(wèn)題，使用全站儀輔助測(cè)量定位側(cè)軌安裝位置，無(wú)需搭設(shè)平臺(tái)，測(cè)量方便且準(zhǔn)確度高。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，單節(jié)側(cè)軌兩端頭工作面中心點(diǎn)位置坐標(biāo)作為側(cè)軌安裝時(shí)的基準(zhǔn)坐標(biāo)。側(cè)軌安裝前在單節(jié)側(cè)軌兩端頭打磨光潔，并在工作面中心點(diǎn)位置做好標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)清晰、準(zhǔn)確，以便全站儀進(jìn)行測(cè)量。側(cè)軌安裝時(shí)，側(cè)軌吊裝就位后，用拉緊器進(jìn)行粗調(diào)，基本就位后，使用調(diào)整好的全站儀測(cè)量軌道兩端標(biāo)記點(diǎn)方位坐標(biāo)，與設(shè)計(jì)值比較，安裝調(diào)整螺栓，根據(jù)差值進(jìn)行精確調(diào)整，調(diào)整側(cè)軌面對(duì)孔口中心的偏差、垂直度和扭曲度，滿足要求后進(jìn)行加固焊接。加固完成后，復(fù)測(cè)側(cè)軌安裝尺寸、側(cè)軌跨距等幾何尺寸應(yīng)滿足規(guī)范要求，第1套弧門(mén)復(fù)測(cè)時(shí)先采用傳統(tǒng)方法復(fù)測(cè)，并將復(fù)測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)坐標(biāo)值，再采用全站儀復(fù)測(cè)，將兩種復(fù)測(cè)結(jié)果對(duì)比，若偏差值小于0.5 mm（因傳統(tǒng)測(cè)量方法采用鋼板尺測(cè)量，最大精度為0.5 mm），則可進(jìn)行后續(xù)側(cè)軌安裝，驗(yàn)收可以使用全站儀完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法。側(cè)軌安裝測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖3。

圖3 側(cè)軌端頭測(cè)點(diǎn)示意圖

側(cè)軌安裝檢測(cè)記錄見(jiàn)表1。

表1 側(cè)軌安裝檢測(cè)記錄表 單位：m

通過(guò)表1測(cè)量結(jié)果對(duì)比可看出：傳統(tǒng)方式驗(yàn)收值與全站儀驗(yàn)收值僅有2個(gè)測(cè)點(diǎn)最大偏差為0.5 mm，偏差值在允許范圍內(nèi)。后續(xù)施工直接采用全站儀進(jìn)行安裝、驗(yàn)收。

（3）支鉸座板安裝

投放安裝所需的高程點(diǎn)、里程線和孔口中心線。據(jù)此基準(zhǔn)點(diǎn)推算支鉸中心的高程、里程和中心，并明顯標(biāo)識(shí)于支鉸座安裝位置附近，在后續(xù)安裝過(guò)程中均以此作為基準(zhǔn)。焊制線架并將相應(yīng)的高程、中心及里程測(cè)放至線架上并懸掛鋼琴線。鉸座基礎(chǔ)板吊裝到位后，以支鉸中心為基準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)調(diào)，鉸座基礎(chǔ)板的傾斜角度利用吊線錘計(jì)算其投影距離進(jìn)行控制并用調(diào)節(jié)螺栓加以調(diào)整。驗(yàn)收合格后進(jìn)行加固，加固時(shí)嚴(yán)格遵循焊接工藝，避免因焊接引起的變形，并適時(shí)利用全站儀監(jiān)測(cè)支鉸座尺寸的變化，以防誤差超出規(guī)范。

2.2.3 工作弧形閘門(mén)的安裝

（1）支鉸的安裝、調(diào)整

1）鉸座和鉸鏈一般組合成整體到貨，到貨后檢查支鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，用樣沖作出支鉸結(jié)構(gòu)中心線，對(duì)支鉸加注潤(rùn)滑脂，同時(shí)清理、試裝緊固件。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在弧門(mén)全關(guān)位置時(shí)固定鉸鏈和鉸座，同時(shí)需將鉸鏈與鉸座間的間隙調(diào)整均勻，固定方式采用槽鋼在鉸軸的位置處與鉸座焊接牢固，在相鄰位置處以框架的方式固定好鉸鏈?？紤]到鉸鏈較重（一般30 t左右），可在鉸軸位置加焊鋼板做成的擋塊，將支鉸固定牢固。

3）待支鉸加固，檢查無(wú)誤后，利用起重設(shè)備，將支鉸角度調(diào)整到位。

4）待支鉸對(duì)孔口中心線、高程滿足設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)規(guī)范要求后，對(duì)地腳螺栓采用對(duì)稱緊固，緊固時(shí)利用塞尺檢測(cè)鉸座與支承梁的間隙。

（2）門(mén)葉的吊裝、組拼

1）大型弧形閘門(mén)門(mén)葉結(jié)構(gòu)一般分為多節(jié)，單節(jié)重量較重，使用足夠安全的起重設(shè)備進(jìn)行吊裝。

2）起吊前在拼裝場(chǎng)對(duì)分瓣面按高強(qiáng)螺栓連接，要求進(jìn)行清掃、防護(hù)。

3）待清掃合格后，利用起重設(shè)備吊至孔口，將門(mén)葉立起進(jìn)行粗調(diào)，門(mén)葉立起的位置應(yīng)向上游偏10～20 mm，確保滿足支臂的就位空間。

4）門(mén)葉初調(diào)完成后，在門(mén)葉上游面，即底檻、側(cè)軌等位置用型鋼進(jìn)行支撐、加固，用鋼板沿弧形門(mén)葉上游面弧線點(diǎn)焊在側(cè)襯上作為擋塊，同時(shí)在門(mén)葉上點(diǎn)焊擋塊，可以防止側(cè)軌澆筑時(shí)偏移。

5）待第一瓣門(mén)葉調(diào)整固定好后，將另一瓣吊裝就位，用到貨高強(qiáng)螺栓將兩瓣門(mén)葉連接成整體。

6）需在就位后細(xì)微調(diào)整門(mén)葉位置。

（3）支臂的組裝、吊裝、連接

1）大型弧形閘門(mén)一般分上、中、下支臂制造，支臂到貨后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢驗(yàn)支臂的外形尺寸，尺寸檢查無(wú)誤后，將支臂拼裝，并至檢驗(yàn)合格。

2）支臂吊裝前，先在底檻上以孔口中心線為基準(zhǔn)，測(cè)出下支臂與門(mén)葉連接位置的高度，并自制支臂支架，便于支臂的安裝和調(diào)整。

3）先將右側(cè)支臂吊裝就位，下游側(cè)與支鉸采用螺栓聯(lián)接，上游側(cè)放于支臂支撐架上，支鉸與支臂連接牢固；按同樣的方法吊裝左側(cè)支臂（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可將下支臂與支絞組成整體后吊裝就位）。

4）待左側(cè)支臂吊裝就位并緊固后，再將門(mén)葉與支臂相連接，把緊把合螺栓，點(diǎn)焊抗剪板。

5）待緊固檢驗(yàn)合格后，將兩支臂及抗剪板現(xiàn)場(chǎng)施焊；施焊完后再安裝支臂的水平支撐和斜撐。

（4）自制安全快速施工平臺(tái)輔助弧形閘門(mén)門(mén)葉焊接

1）門(mén)葉焊接前，按規(guī)范要求清理打磨坡口。門(mén)葉焊縫焊接時(shí)，安排4名焊工采取分段對(duì)稱退步焊的方式進(jìn)行。焊條采用E5015，第一層采用φ3.2焊條施焊，焊接電流為120～130 A；后各層采用φ4焊條施焊，焊接電流為140～170 A。背縫清根打磨后焊接。在焊接過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)門(mén)葉垂直方向的變形情況，及時(shí)、合理地調(diào)整焊接工藝。

2）由于大型弧形工作閘門(mén)一般上游側(cè)是弧形的混凝土結(jié)構(gòu)底板，工作面很窄，傳統(tǒng)的施工焊接平臺(tái)是搭設(shè)腳手架，這樣不僅浪費(fèi)人力物力，而且存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，為了高效、安全的進(jìn)行閘門(mén)門(mén)葉焊接作業(yè)，可以采用自提升式安全吊籠，作為快速施工平臺(tái)，其具有多種防墜落措施，方便快捷，安全性能高，但自提升式安全吊籠使用前應(yīng)驗(yàn)收合格。安全吊籠荷載計(jì)算按設(shè)備材料200 kg（工器具、施工材料等）、人員 300 kg（4 人，單人 75 kg），合計(jì) 500 kg計(jì)算，安全系數(shù)按8.0計(jì)算。安全吊籠在門(mén)葉頂部位置對(duì)稱設(shè)置2個(gè)吊點(diǎn)，兩側(cè)各設(shè)置2個(gè)滾輪、靠近門(mén)葉一側(cè)設(shè)置4個(gè)滾輪保證吊籠起升過(guò)程平穩(wěn)。從門(mén)葉頂部設(shè)置4根安全繩，4名施工人員各1根用于吊掛安全帶。

圖4 快速施工平臺(tái)施工示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

里底水電站大型溢流表孔弧形工作閘門(mén)快速施工技術(shù)，是綜合了國(guó)內(nèi)大型水電站工程施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合里底水電站溢流表孔弧形工作閘門(mén)施工條件（復(fù)雜、交叉作業(yè)、汛期緊迫），創(chuàng)精品工程高質(zhì)量要求下組織施工完成的，該施工技術(shù)具有易于操作，施工效率高、測(cè)量精度高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)的應(yīng)用，解決了二期混凝土澆筑與安裝同步進(jìn)行的困難，為防洪度汛、按期下閘蓄水提供條件，得到了業(yè)主的好評(píng)；節(jié)約了施工成本，縮短了施工工期，提高了安裝精確度，符合環(huán)境和資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，值得類(lèi)似工程借鑒。