蒙城樞紐船閘人字門安裝要點分析

林華虎 孟祥熙 王宇琨

（1.中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300202 2.浙江省第一水電建設集團股份有限公司杭州 310051）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，水運交通作用越來越重要?！笆奈濉币?guī)劃中涉及大量內(nèi)河航運設施的新建及重建，剛性人字門閘門的使用將越來越廣泛。閘門安裝多采用現(xiàn)場整體安裝工藝，這種工藝具有流程清晰順暢、施工速度快、環(huán)境污染小、安裝精度高等優(yōu)點。本文結合工程實例，介紹船閘人字閘門制造安裝的關鍵技術，包括超大型人字門H 梁焊接工藝改進，平衡梁式預應力拉桿拉伸調(diào)節(jié)裝置的研制與應用，環(huán)氧樹脂易拆裝封堵技術等。蒙城樞紐船閘尺寸大，各項水力指標高，隨著新技術新設備的應用，其性能除設計時需充分論證外，船閘人字門安裝過程中需嚴格執(zhí)行相關工藝要求，按照規(guī)范進行安裝，以充分保證工程質(zhì)量。

1 工程概況

渦河蒙城樞紐是一座集防洪、排澇、蓄水灌溉、交通航運于一體的大型樞紐工程。主體工程包括船閘、節(jié)制閘和影響處理工程，其中，船閘布置在左岸，為IV 級船閘，由上下游引航道、上下閘首及閘室組成，上閘首凈寬23.0m，底檻高程16.89m，門檻高程17.89m；下閘首凈寬23.0m，底檻高程11.10m，門檻高程12.10m。閘室有效長度240m，寬度23m，水深4.2m。船閘建成后，將有效改善渦河的通航條件，船閘等級由原來的5 級提升至4 級，設計船型由300t 級提升至500t 級，兼顧1000t 級。

根據(jù)船閘防洪、通航及閘室、閘門檢修條件，上、下閘首各設1 道船閘工作閘門，用來封閉或開啟航道；上、下閘首左、右輸水廊道各設1 道輸水工作閘門，以滿足閘室輸水平壓要求；上、下閘首各設1 道浮箱疊梁檢修門，以滿足閘室、閘門檢修要求。人字型閘門由門體結構、支承回轉(zhuǎn)構件、止水構件以及人行橋等幾部分構成。水壓力通過主橫梁系所組成的三角拱形式傳遞荷載，斜接柱及門軸柱通長布置，作為縱向支撐梁傳遞軸向力。閘門豎直方向載荷（重力與浮力合力）由蘑菇頭承擔。

上閘首單扇閘門外形尺寸（寬×高）14.069m×9.93m，下閘首單扇閘門外形尺寸（寬×高）14.069m×15.58m，分節(jié)情況如表1所示。人字門主材均為Q345B，背拉桿均為可調(diào)式預應力背拉桿。采用QRWY-630kN-4.5m 臥式人字門液壓啟閉機，輸水洞閥門采用QPKY-400kN-4.5m 快速液壓啟閉機，活塞桿均采用陶瓷桿。液壓泵站共設4 套，分別布置在上、下閘首左、右岸控制室內(nèi)。

表1 船閘上下閘首人字門分節(jié)情況表

2 人字門安裝

本工程人字閘門安裝的主要流程如圖1所示。

圖1 人字閘門安裝的主要程序圖

2.1 底樞支座安裝

人字閘門安裝的首道工序是底樞支座，后續(xù)所有構件的安裝均以此為基準，其安裝精度尤為重要，是整個人字閘門安裝質(zhì)量的保障。

首先利用經(jīng)緯儀測量放線，找出旋轉(zhuǎn)中心點控制線，隨后吊裝底樞支座，并完成粗調(diào)，最后吊裝底樞蘑菇頭，通過微調(diào)調(diào)整螺栓來確保蘑菇頭到位。安裝完成后，進行各項安裝尺寸檢查，如檢查無誤，進行二期混凝土澆筑。

2.2 枕墊座安裝

安裝時應將枕墊座中心調(diào)整到閘門全關時合力作用線上，將其工作面調(diào)整到與合力作用線相垂直的位置，同時亦應注意控制好工作面至旋轉(zhuǎn)中心的水平距離。

2.3 閘門吊裝

2.3.1 吊車選用的驗算

（1）起重高度的計算（按下閘首閘門計算）

H上≥H1+H2+H3+H4=15.58+0.5+5+4=25.08m

H—起重機的起重高度，停機面至釣鉤的距離；

H1—閘門門葉高度；

H2—吊鉤至定滑輪的安全距離，一般取0.5m；

H3—吊鉤至吊點的垂直距離；

H4—吊機高度；

（2）起重量計算

按上閘首最重計算（高4.3m，重46.568t）。

（3）選取吊車的工作性能

吊裝選取參數(shù)如下：

工作幅度：14m；起重臂長：15m，此處高度與工況要求的高度不一致；起重量：69t，起重量及起重幅度滿足吊裝要求。

2.3.2 鋼絲繩的受力分析

查鋼絲繩性能參數(shù)表，本次擬采用直徑為30.0mm 的鋼芯鋼絲繩作為起重繩。

吊裝閘門時采用4 根直徑30.0mm 的鋼絲繩，單根允許荷載53.5t。每根按夾角60°起吊時，每根鋼絲繩最大承重為14.5t，4 根的起重量為4×14.5=58t，滿足要求。

2.3.3 卸扣的選擇

選用D40 卸扣。

[Q]=17.15t ＞14.5t，故滿足要求?？凼褂秘摵杉耙匾姳?，截面圖見圖2。

表2 卡扣使用負荷及要素表

圖2 卡扣截面圖

2.3.4 吊裝流程

人字門門體最大吊裝單元（上閘首門葉二）重約46.568t，根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境條件，經(jīng)測量計算，采用260t 汽車吊。吊裝過程如下：

（1）上閘首人字門吊裝，260t 汽車吊停在閘首靠近檢修閘門側(cè)就位，尾端在下游，見上閘首吊裝示意圖3；下閘首人字門吊裝，260t 汽車吊停在閘室靠近閘門側(cè)就位，尾端在下游，見下閘首吊裝示意圖4。

圖3 上閘首吊裝示意圖

圖4 下閘首吊裝平面示意圖

（2）底節(jié)閘門運輸車首先沿著通道緩緩停到指定位置。

（3）利用260t 吊機緩緩將閘門吊離汽車（約200mm），運輸汽車駛離現(xiàn)場，然后將閘門緩緩落地。

（4）在原地更換吊點，系上纜風繩，將閘門緩緩立起，一段落入蘑菇頭，一段落入鋼支架。

（5）利用4 個150t 級千斤頂在靠近門軸柱段調(diào)整閘門水平及垂直，在縱梁前后位置和門軸柱位置（即臨時鋼支撐位置）用調(diào)整鋼板墊實，在分節(jié)位置將閘門與門庫內(nèi)調(diào)節(jié)拉桿連接加固好。

（6）閘門與固定臨時設施加固好后，經(jīng)檢查無誤后，緩緩松起吊鋼絲繩，剛剛處于不受力狀態(tài)，檢查閘門加固連接裝置的受力情況及閘門下沉情況，安全無誤后，撤離鋼絲繩，等待其他門葉吊裝。

具體步驟為：門葉的拼裝和焊接在底樞安裝合格并澆注二期混凝土后進行。人字門第1 節(jié)門葉吊裝前，將底樞軸瓦清洗干凈，涂上二硫化鉬鋰基潤滑脂，裝入油封。然后按人字門開啟方向與閘墻成10°夾角的位置吊裝落下，待底樞軸瓦與蘑菇頭周邊間隙為5mm 左右時，用4 個150t 千斤頂作為接應支承，讓門葉緩緩下降就位，避免軸瓦與蘑菇頭碰撞，損壞油封。

第1 節(jié)門葉就位后，在底主梁的中部和斜接柱端的下方分別設1 個箱形梁支墩，打入組合楔塊焊接固定，作為人字門安裝過程的主要支承點。另外在門葉的迎水面板和后翼板上各焊接2 個支承支腿，共設4 個150t 千斤頂作為輔助支承點。利用這些千斤頂分別調(diào)整底梁水平、斜接柱和門軸柱的端板面垂直。每節(jié)門葉的迎水面板與門龕閘墻內(nèi)的預埋檢修快之間焊接3 或4 根20#槽鋼，作為側(cè)固定支撐。做完上述焊接加固措施后，重新檢測底梁水平度和兩邊柱端板面垂直度，自始至終保持底梁水平。

第2 節(jié)門葉吊裝就位時，利用千斤頂、手拉葫蘆調(diào)整其兩邊柱端板中心線的端點與下節(jié)門葉的端板中心線端點重合，上、下節(jié)門葉端板面齊平。為預留一定的焊接反變形量，將上節(jié)門葉向背水側(cè)稍傾斜。上節(jié)門葉調(diào)整好后，以兩邊柱端板的中心線為基準，從上節(jié)門葉端板頂部各掛兩根鋼絲線；另外在門葉背水側(cè)的豎隔板后翼板上掛兩根鋼絲線，監(jiān)測下一步門葉焊接的變形量，以便門葉焊接過程中逐段控制門葉的寬度、對角線長度差、端板面垂直度和側(cè)向彎曲度。偏差大的要及時調(diào)整，保證整個門體的外形幾何尺寸在要求范圍內(nèi)。如此吊裝一節(jié)、調(diào)整一節(jié)、加固一節(jié)，逐段安裝至頂節(jié)門葉。頂節(jié)門葉安裝時，除按照上述方法控制各項尺寸外，還要校核頂梁水平，測量頂梁座板與臥式液壓啟閉機油缸中心線的高差，校核頂樞軸中心與頂樞旋轉(zhuǎn)中心的偏差在lmm 內(nèi)，以保證門體旋轉(zhuǎn)時的跳動量在允許范圍內(nèi)。在吊裝過程中，上下節(jié)門葉及與門庫內(nèi)調(diào)節(jié)拉桿連接加固好后，安全無誤后，撤離鋼絲繩，才能進行上節(jié)門吊裝。

在吊裝過程中注意用纜風繩穩(wěn)住閘門，確保吊機移動幅度不超過允許偏差，見表3。

表3 人字門安裝的允許偏差表

2.4 支枕墊的安裝

斜接柱支墊、門軸柱支墊及側(cè)枕枕墊的安裝精度直接影響人字閘門后續(xù)調(diào)試及使用壽命，調(diào)整需要分兩次進行。第一次是在斜接柱支墊、門軸柱支墊在門葉拼裝、焊接完成后掛裝，側(cè)枕枕墊在枕墊座安裝好后掛裝并初調(diào)到位，主要是調(diào)整中心直線度。第二次是在頂樞裝置安裝調(diào)整后，門葉進行啟閉試驗合格，按閘門全關時門軸線關閉門葉進行支墊間、支墊與枕墊間隙的精調(diào)。

2.5 底止水裝置和底止水埋件的安裝

底止水裝置和底止水埋件的安裝應在門體、頂?shù)讟泻椭д韷|安裝好后進行。先安裝底止水裝置，待底止水裝置安裝好后，利用手拉葫蘆將門葉調(diào)整到閉合位置，將底止水埋件止水工作面貼緊P 型水封，調(diào)整好間隙，待檢查合格后，焊接底止水埋件與錨筋，打開門葉，焊接底止水埋件對接接頭并磨平，符合要求后進行二期混凝土澆筑。

2.6 環(huán)氧樹脂灌注

為保障環(huán)氧樹脂灌注質(zhì)量，灌注前應首先對支墊與人字門端板、枕墊與枕墊座之間的灌縫進行徹底清掃，除去鐵銹、泥漿等雜物，然后采用壓縮空氣吹掃，清掃干凈后進行縫隙封堵，采用粘鋼型結構膠（涂布型）將縫隙處填充密實。因環(huán)氧樹脂初凝前滲透性較強，灌注前應采用膠水或膠帶對支枕墊節(jié)間間隙及螺栓與螺栓孔之間的間隙進行密封處理。

環(huán)氧樹脂灌注時，將改性環(huán)氧樹脂和固化劑按配比攪拌均勻，隨用隨拌，采用漏斗及導管從支枕墊側(cè)面的調(diào)節(jié)螺栓孔灌入。根據(jù)初凝時間、導管內(nèi)徑大小、灌注的截面積計算灌注高度，一般2m 左右為一個灌注段。

3 結語

通過對蒙城樞紐工程船閘上、下閘首人字閘門安裝要點進行歸納總結，進一步掌握了剛性止水人字閘門安裝技術，從而為今后同類型安裝工程提供了寶貴的經(jīng)驗■