超大型弧門洞內(nèi)吊裝安裝

呂慶龍

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

1 概述

涔天河水庫(kù)擴(kuò)建工程位于湘水支流瀟水上游涔天河峽谷出口處。其中1號(hào)泄洪洞工作閘門為潛孔弧門，其孔口尺寸10 m×8 m，底檻高程260 m，最高擋水位316.6 m，設(shè)計(jì)水頭56.6 m。該閘門結(jié)構(gòu)采用雙主橫梁直支臂型式，弧門半徑16.0 m，支鉸高程270 m?；￠T支臂采用箱形組合截面，支鉸采用圓柱鉸，鉸軸直徑約為Φ700 mm，軸承采用銅基自潤(rùn)滑軸套；弧門側(cè)止水采用方頭“P”形橡塑水封，頂止水采用活動(dòng)鉸頂止水，材料為橡塑水封，底止水采用“Ⅰ”形橡膠止水；側(cè)向支承采用簡(jiǎn)支式側(cè)輪。閘門操作方式為動(dòng)水啟閉，并且具有局部開(kāi)啟泄流功能。啟閉設(shè)備選用QHSY 2×2000 kN/2×315 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，弧門吊點(diǎn)距6.0 m。

閘門廠家制作完成后、進(jìn)行預(yù)組裝檢驗(yàn)、解體、防腐處理，零部件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。門葉最大運(yùn)輸單元尺寸約10.5 m×5 m×2.4 m，最大運(yùn)輸單元重量約65 t；支鉸為整體到貨，重量約為32 t，單個(gè)支臂分為2個(gè)運(yùn)輸單元，支臂最大運(yùn)輸單元重量約30 t。需要在泄洪洞內(nèi)吊裝安裝。支鉸安裝位置為33°斜面，上部為反斜面洞頂。作業(yè)空間狹小、大型起重設(shè)備施展不開(kāi)、常規(guī)的吊裝和安裝方法無(wú)法直接應(yīng)用；安裝時(shí)采用“土洋結(jié)合”的方法將弧門各部件吊裝到位并最終拼裝調(diào)整完成。

2 吊裝難點(diǎn)

洞內(nèi)作業(yè)空間受限，施工環(huán)境復(fù)雜，門葉、支鉸、及支臂等部件尺寸較大、重量較重，安裝精度要求高。1號(hào)泄洪洞洞頂是反斜面，距離支鉸安裝位置很近，上方?jīng)]有汽車吊大臂伸展的空間。另外，啟閉塔架與岸邊棧橋相連，不能布置汽車吊實(shí)現(xiàn)自上而下的吊裝，所有安裝件只能從洞口進(jìn)入。

如果采用常規(guī)的吊裝方法和安裝手段根本無(wú)法完成施工。必須另辟蹊徑，找到新的吊裝工藝。

3 吊裝技術(shù)措施

由于門體布置在泄洪洞內(nèi)，汽車吊進(jìn)入后多方作業(yè)空間受限。安裝前對(duì)各個(gè)突出部位、關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，建立洞內(nèi)空間的三維模型，規(guī)劃出每個(gè)工序吊車的站位、大臂的伸展位置和移動(dòng)軌跡等，才能保證吊裝的安全性以及吊裝過(guò)程順利進(jìn)行。

在洞頂合適位置設(shè)置天錨、地面布置地錨，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)與滑輪組進(jìn)行非常規(guī)方法吊裝，采取多元化起重方式，補(bǔ)充汽車吊不能就位的不足。

支鉸和支臂組裝成一體進(jìn)行整體吊裝。通過(guò)增加配重、改變起吊的重心位置，采用起重鋼絲繩加倒鏈調(diào)節(jié)吊裝角度，進(jìn)行定位吊裝。保證吊裝過(guò)程的穩(wěn)定性和安裝角度，實(shí)現(xiàn)預(yù)埋螺栓順利穿入支座螺栓孔。鉸座下方設(shè)置支架承重，作為支撐架和安裝平臺(tái)使用，方便作業(yè)人員的站位、安裝、調(diào)整、檢測(cè)等。安裝后通過(guò)洞頂預(yù)埋的錨鉤、布置起重倒鏈將支臂掛起，騰出地面作業(yè)空間用于另一側(cè)支臂安裝，做到了有限空間的合理利用。

上節(jié)門葉采用掛裝法完成門葉組拼。先將上節(jié)門葉倒運(yùn)至洞口，單節(jié)重量約為60 t，現(xiàn)場(chǎng)制作運(yùn)輸臺(tái)車，利用該小車將上節(jié)門運(yùn)輸至洞內(nèi)。然后在頂部啟閉平臺(tái)上架設(shè)2臺(tái)5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，布置兩套50 t滑輪組將上節(jié)門葉吊起鎖定在上面；再將下節(jié)門倒運(yùn)至洞內(nèi)，利用另一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)將下節(jié)門立起來(lái)，和支臂連接后進(jìn)行支撐加固，最后將上節(jié)門落下與下節(jié)門進(jìn)行組拼安裝。

4 弧門支鉸與支臂整體吊裝

4.1 支鉸與支臂拼裝

采取支鉸與支臂在底部平臺(tái)組拼，整體吊裝的方式，一方面減少了支臂與支鉸懸空對(duì)拼的難度，另一方面大大縮短了支臂吊裝調(diào)整的時(shí)間。

首先在洞內(nèi)布置一臺(tái)5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，先將洞口處支鉸托運(yùn)至洞內(nèi)，進(jìn)行平放調(diào)平、固定，之后采取同樣方式將支臂托運(yùn)至洞內(nèi)。支臂拼裝按工廠預(yù)裝標(biāo)記定位，先將支臂用鋼支墩及楔子板調(diào)平，支臂組對(duì)后，檢查支腿開(kāi)口弦長(zhǎng)及支臂的長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，然后利用50 t汽車吊進(jìn)行支臂與支鉸對(duì)拼，對(duì)拼完成，再次復(fù)核相關(guān)控制尺寸，確認(rèn)合格后，將支臂可靠加固，以確保在焊接過(guò)程中不發(fā)生變形。支臂焊接時(shí)，先焊立縫、后焊平縫，焊接過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查支臂的扭曲度及變形情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，最后利用180 t汽車吊將支鉸、支臂立起進(jìn)行臨時(shí)固定，見(jiàn)圖1。

圖1 支鉸與支臂拼接完成示意圖

4.2 支鉸與支臂整體吊裝

支鉸與支臂拼裝成整體，利用180 t汽車吊先將設(shè)備初步就位，具體汽車吊位置見(jiàn)圖2。

圖2 汽車吊及支臂平面布置圖（吊裝右側(cè)支鉸）

吊起安裝時(shí)需保證以下兩點(diǎn)：①支鉸斜向上，與地面夾角為設(shè)計(jì)角度。②吊鉤有足夠的空間起升。根據(jù)以上兩點(diǎn)，吊點(diǎn)位置選擇在距離支鉸上端面約5.5 m位置，既保證了吊裝空間，又保證了吊裝安全，但是該點(diǎn)不是起吊時(shí)的重心，根據(jù)討論研究，決定在支臂下部增加配重，吊起狀態(tài)見(jiàn)圖3。

圖3 支臂支鉸起吊狀態(tài)圖

根據(jù)重力矩平衡原理，可得出以下結(jié)論：M配＋M左＝M右，由此計(jì)算得出在支臂下部端頭處配重重量，可將支臂連同支鉸吊起并讓其傾斜角度達(dá)到設(shè)計(jì)角度，從而達(dá)到精確穿入支鉸螺絲的目的。安裝完畢后，考慮到現(xiàn)場(chǎng)空間限制，需將右側(cè)支臂吊起，便于汽車吊站位，右側(cè)支臂位置示意圖4。

圖4 汽車吊及支臂平面布置圖（吊裝左側(cè)支鉸）

右側(cè)支臂末端距地高度大于汽車吊自高時(shí)，右側(cè)支臂位置不影響汽車吊尾部旋轉(zhuǎn)。左側(cè)吊裝方法與右側(cè)相同。

4.3 支鉸與支臂加固

支鉸與支臂精確調(diào)整完畢后，螺母把至理論位置，校核鉸座尺寸符合要求后將背部預(yù)留定位板進(jìn)行割除，再次復(fù)核尺寸，考慮到二期混凝土澆筑過(guò)程中土建振搗對(duì)鉸座尺寸產(chǎn)生的偏差，在鉸座底部制作安裝臨時(shí)承重架，用來(lái)輔助固定鉸座與支臂，該支架應(yīng)提前制作完成，待支鉸精調(diào)完畢后，移至規(guī)劃位置，同時(shí)將頂部千斤頂進(jìn)行固定，并在承重架周邊埋設(shè)地錨（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理布置），采用鋼管與承重架相連，保證支架穩(wěn)定性，同時(shí)為保證千斤頂?shù)姆€(wěn)定性，在支鉸底部及兩側(cè)采用鋼管將鉸座與承重架進(jìn)行焊接，支鉸、支臂固定見(jiàn)圖5。

圖5 支鉸支臂加固圖

5 弧門吊裝

利用汽車吊卸車后，弧門門頁(yè)泄洪洞上游進(jìn)口端拖運(yùn)進(jìn)入門孔，在閘室內(nèi)進(jìn)行門頁(yè)的拼裝工作。

門頁(yè)拼裝采用在閘室內(nèi)橫向拼裝的方案，首先將上節(jié)門頁(yè)（面板朝下）運(yùn)進(jìn)閘室內(nèi)，門頁(yè)運(yùn)輸采用拖拉方式運(yùn)進(jìn)閘室，下面鋪設(shè)軌道或制作運(yùn)輸小車作為門頁(yè)運(yùn)輸方式。

首先利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將支臂提起，然后利用布置在弧門內(nèi)側(cè)的卷?yè)P(yáng)機(jī)將上節(jié)門頁(yè)一端提起、對(duì)正，利用側(cè)邊錨鉤將弧門固定到上游側(cè)。為便于支臂與門頁(yè)對(duì)裝，門頁(yè)可向上游方向傾斜一定角度，待支臂下落至安裝位置后，再將門頁(yè)擺正。門頁(yè)就位后，在門頁(yè)下游側(cè)底坎上焊接擋塊，防止門頁(yè)下滑位移。

按同樣方法吊裝另一瓣門頁(yè)，調(diào)整兩門頁(yè)對(duì)裝間隙及錯(cuò)位值符合要求，然后打入定位銷，將兩節(jié)門頁(yè)用高強(qiáng)度螺栓連接把緊，使門頁(yè)形成整體。檢查門頁(yè)對(duì)裝隙及錯(cuò)臺(tái)值應(yīng)符合規(guī)范及設(shè)備技術(shù)文件的要求。

圖6 上節(jié)門頁(yè)固定圖

將支臂落下與門頁(yè)對(duì)裝。支臂下落至安裝位置后，檢查門頁(yè)與支臂間的對(duì)間隙及縱橫向錯(cuò)位值，如發(fā)現(xiàn)兩支腿長(zhǎng)度偏差較大，此時(shí)切勿輕易移動(dòng)閘門來(lái)就合，因?yàn)檫@樣做會(huì)造成門頁(yè)在門槽內(nèi)的永久傾斜，而應(yīng)找出原因進(jìn)行正確處置。調(diào)整合格后，焊接連接法蘭板，對(duì)稱擰緊連接螺栓。

圖7 下節(jié)門頁(yè)固定圖

6 實(shí)施效果

涔天河水庫(kù)擴(kuò)建工程1號(hào)泄洪洞工作弧門的安裝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在弧門安裝前，汽車吊提前進(jìn)入洞內(nèi)進(jìn)行試吊，準(zhǔn)確判斷吊點(diǎn)和起升高度等各部位數(shù)據(jù)，在承重架運(yùn)輸?shù)蕉磧?nèi)安裝完成后，進(jìn)行支鉸支臂的拼裝，同時(shí)架設(shè)各部位卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑車，在吊裝支鉸支臂前計(jì)算配重，現(xiàn)場(chǎng)利用支臂連接支撐等進(jìn)行配重，有效的減輕了工作量，提高了工作效率，支鉸支臂吊裝完成后利用承重架進(jìn)行加固，減少了現(xiàn)場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。門頁(yè)安裝時(shí)汽車吊無(wú)法進(jìn)入洞內(nèi)，通過(guò)洞內(nèi)設(shè)置的卷?yè)P(yáng)機(jī)拖進(jìn)洞內(nèi)，利用啟閉機(jī)平臺(tái)的卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行翻身吊裝，充分利用了各個(gè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，減少了設(shè)備成本。

7 結(jié)束語(yǔ)

大型洞內(nèi)弧門吊裝工藝，明確了工序銜接順序及要求，使安裝作業(yè)程序化、模塊化，增強(qiáng)了系統(tǒng)性、計(jì)劃性，便于工程管理。特別是在洞內(nèi)空間狹小的情況下，可以按工序分塊采用不同吊裝方法施工，減少了工序間等待時(shí)間，縮短安裝工期，將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。