潛明水庫(kù)工程泄洪閘弧形閘門吊裝組織設(shè)計(jì)

劉建文，徐秀珍

(1．縉云縣水務(wù)投資有限公司，浙江 縉云 321400；2．縉云縣好溪水利樞紐潛明水庫(kù)開發(fā)有限公司，浙江 縉云 321400；3．縉云縣水利局，浙江 縉云 321400)

1 概 述

潛明水庫(kù)工程位于浙江省縉云縣，是1座以防洪、供水為主，兼顧灌溉和發(fā)電的中型水庫(kù)，其泄洪閘弧形工作閘門共5扇，采用2×375 kN_16 m雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行啟閉?；⌒伍l門孔口尺寸8.0 m×14.0 m，設(shè)計(jì)水頭14.0 m，閘門為露頂式弧形工作閘門，總重55 t，門葉總重27.1 t(見圖1)。

圖1 泄洪閘工作閘門立面

現(xiàn)場(chǎng)情況無法利用固定卷?yè)P(yáng)機(jī)和現(xiàn)有塔吊進(jìn)行吊裝，于是決定采用半掛車經(jīng)交通橋運(yùn)抵安裝位置，然后利用布置在交通橋上的汽車吊進(jìn)行卸車及吊裝。

2 作業(yè)計(jì)劃

2.1 器具、設(shè)備配置

現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械器具配置如下所示(見表1)，測(cè)量設(shè)備配置如下所示(見表2)。

表1 機(jī)械器具配置

表2 測(cè)量設(shè)備配置

2.2 進(jìn)度計(jì)劃

采用流水作業(yè)，5套閘門安裝計(jì)劃工期50 d，單套閘門安裝時(shí)間計(jì)劃如下所示(見表3)。

表3 進(jìn)度計(jì)劃

3 施工工藝

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

泄洪閘工作門單套門共5節(jié)門葉，絞支雙支臂，結(jié)構(gòu)主要尺寸和重量如下所示(見表4)。

表4 泄洪閘門參數(shù)

3.2 吊裝前的準(zhǔn)備

3.2.1 吊裝前現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

(1)設(shè)置吊裝警戒區(qū),與吊裝無關(guān)人員禁止進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，清除壩頂影響吊裝的物體。

(2)確保閘墩表面混凝土干凈無突出物，門槽底坎及側(cè)軌外觀及安裝符合要求。

(3)復(fù)測(cè)閘門埋件尺寸是否符合圖紙要求。在接到作業(yè)通知后，及時(shí)組織車輛和人員，按規(guī)定時(shí)間準(zhǔn)時(shí)到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。將作業(yè)所需的吊裝索具、起重工具等運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)并在吊裝現(xiàn)場(chǎng)選擇好位置。

(4)底節(jié)門葉完成吊裝后，應(yīng)在門槽底檻和側(cè)軌焊接可靠支撐，確保底節(jié)門葉支撐可靠、牢固。

3.2.2 作業(yè)人員安排

(1)組長(zhǎng)按崗分配作業(yè)任務(wù)，班前進(jìn)行安全技術(shù)交底，明確指揮、操作人員，安排專人負(fù)責(zé)吊裝工作時(shí)現(xiàn)場(chǎng)交通。起吊前檢查吊車、卸扣、鋼絲繩、葫蘆、門葉等是否安全。

(2)作業(yè)前了解氣象預(yù)報(bào)情況，如遇大風(fēng)、大雨、大雪等惡劣天氣，停止吊裝作業(yè)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)所有人員含輔助人員必須熟悉其工作內(nèi)容(見表5)。

表5 現(xiàn)場(chǎng)人員配備

3.3 工藝流程

泄水閘工作閘門及啟閉機(jī)安裝工藝流程為：施工準(zhǔn)備→支臂與活動(dòng)鉸組裝→下支臂吊裝→第五節(jié)門葉吊裝并鎖定→第四節(jié)門葉吊裝→節(jié)間焊縫焊接→第三節(jié)門葉吊裝→上支臂吊裝支臂與第三節(jié)吊裝連接→第二節(jié)門葉吊裝→節(jié)間焊縫焊接→第二節(jié)門葉吊裝→節(jié)間焊縫焊接→附件安裝→焊縫防腐→整體驗(yàn)收(見圖2、圖3)。

(1)首扇閘門吊裝平面 (2)閘門吊裝剖面示意圖2 單扇閘門吊裝示意

圖3 泄洪閘閘門吊裝總平面

3.4 門葉安裝

(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，首套閘門采用50 t汽車吊在左岸閘墩上將閘門門葉卸車吊至門槽底部，后通過頂部固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)配合將門葉豎立組裝。第二套至第四套閘門距離岸邊較遠(yuǎn)，汽車吊無法直接在岸邊吊裝，汽車吊通過現(xiàn)場(chǎng)交通橋行走至各孔口。吊裝時(shí)為保證安全，汽車吊前面兩支腿支撐在孔口旁閘墩上，后兩腿支撐在交通橋上，將閘門分節(jié)及支臂吊至底坎位置。為保證卸車吊裝過程中汽車式起重機(jī)支撐穩(wěn)定，特選用25 mm厚鋼板鋪設(shè)在支腿下作為支撐加固，保證支腿穩(wěn)固。

(2)對(duì)安裝好并澆筑完二期混凝土的門槽進(jìn)行復(fù)測(cè)，清除有礙閘門安裝的不利因素。安裝前，洞口至弧門安裝處，將管架及土石等所有物件都清理干凈。

(3)固定鉸與活動(dòng)鉸分開吊裝，先將固定鉸吊裝到位與預(yù)埋件連接，待支臂到位后將活動(dòng)鉸與支臂連接成整體吊裝，設(shè)置支鉸安裝控制線(用φ0.5 mm鋼絲線)控制支鉸圓心里程及支鉸高程,可采用掛線錘測(cè)量水平距離并比較理論值來確定。

(4)下支臂與活動(dòng)鉸鏈成整體吊裝，利用汽車吊與壩頂卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)配合將支臂吊入后與固定鉸穿裝鉸軸。

(5)門葉的吊裝。最重為底節(jié)6.5 t，運(yùn)輸車輛直接將門葉運(yùn)輸至泄洪閘支墩，利用汽車吊機(jī)從上方將門葉吊裝至安裝位置。吊裝過程中借用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)做配合，通過支鉸圓心測(cè)量面板弧度半徑，門葉底緣位置半徑放大10 mm左右，在側(cè)軌、底檻位置焊上擋塊鎖定門葉。

(6)門葉組裝完進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)形位尺寸無誤后，進(jìn)行整體焊接，焊接材料符合要求。焊接必須左右對(duì)稱，從中間往兩邊、四周擴(kuò)散；先焊左右支臂間的連接焊縫，再焊支臂與前端板的連接焊縫。門葉焊接依次為：邊梁腹板、邊梁后翼緣、門葉面板、主梁后翼緣板。施焊的焊接規(guī)范、焊條直徑、焊接電源、焊縫厚度、焊接層次、焊接速度、焊接方向都應(yīng)力求一致。焊接過程中注意控制焊接變形，如焊接變形過大，需有處理措施后，方可繼續(xù)焊接。焊后按要求進(jìn)行一、二類焊縫的超聲波檢測(cè)。

(7)水封安裝。將門葉頂起一定高程，以方便裝底水封為宜，用枕木墊好，按圖紙要求裝好底水封、側(cè)水封。底水封有5 mm壓縮量，側(cè)止水有4 mm壓縮量。安裝水封時(shí)先裝底水封，再裝兩側(cè)水封，應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。橡膠水封的螺栓孔采用專用鉆頭旋轉(zhuǎn)法加工，不準(zhǔn)采用沖壓法和熱燙法加工，其孔徑比螺栓直徑小1 mm，水封壓縮量符合圖紙要求。

(8)側(cè)輪安裝。側(cè)輪與側(cè)軌的間隙為4 m，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整橡皮墊，確保間隙不大于4 mm，以便閘門運(yùn)行過程中不使門葉面板與側(cè)軌相碰。

(9)清理與防腐。吊裝及焊按完成后，對(duì)閘門進(jìn)行整體清理與焊縫補(bǔ)漆。油漆質(zhì)量、涂刷遍數(shù)及涂層厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.5 檢查與啟閉試驗(yàn)

關(guān)閉閘門，檢查滾輪、軸套等是否注滿潤(rùn)滑脂，檢查橡膠水封淋水系統(tǒng)是否正常。試驗(yàn)時(shí)檢查滾輪的運(yùn)行情況，閘門升降過程中有無卡阻現(xiàn)象，止水橡皮有無損傷。在閘門全關(guān)位置，對(duì)閘門水封進(jìn)行漏光檢查(見表6)。

表6 閘門安裝質(zhì)量主要控制標(biāo)準(zhǔn)

4 施工安全保證措施

4.1 施工安全管理

作業(yè)前按照《水利水電工程施工安全管理導(dǎo)則》(SL 721—2015)，做好安全生產(chǎn)目標(biāo)、管理制度、重大危險(xiǎn)源分析與隱患排查、應(yīng)急救援預(yù)案、職業(yè)衛(wèi)生及環(huán)境保護(hù)等的編寫與報(bào)驗(yàn)，經(jīng)監(jiān)理審核通過后方可進(jìn)行作業(yè)。

4.2 施工安全防護(hù)

施工中按照《水利水電工程施工安全防護(hù)設(shè)施技術(shù)規(guī)范》(SL 714—2015),做好人員勞保用品落實(shí)管控，設(shè)備材料堆放、拼裝場(chǎng)地選址，施工安全標(biāo)志、腳手架、通道、爬梯、護(hù)欄、安全網(wǎng)、消防器材等安全防護(hù)設(shè)施設(shè)置。定期檢查、保養(yǎng)和率定相關(guān)施工儀器、施工設(shè)備。

4.3 施工現(xiàn)場(chǎng)安全技術(shù)

施工中按照《水利水電工程施工通用安全技術(shù)規(guī)程》(SL 398—2007)中要求執(zhí)行。做到指揮正確、操作正確，確保施工用電、吊裝、支撐點(diǎn)、加固安裝等作業(yè)過程中人員和設(shè)備安全。全過程進(jìn)行測(cè)量監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取處理措施。

5 計(jì)算分析

5.1 汽車吊選用

泄水閘工作閘門分5節(jié)進(jìn)行制造，最大單件重量約6.5 t。慮動(dòng)載系數(shù)后重量為6.5×1.1=7.2 t。首套門葉吊裝選用50 t汽車吊，工作半徑10 m，查汽車吊起重性能表參數(shù)為：主臂長(zhǎng)18 m，額定起重量約為9.2 t。大于7.2 t可以選用。

50 t汽車吊自重40 t，共4軸，第一、二軸前橋總重15 t，第三、四軸后橋總重25 t。交通橋采用T20掛100預(yù)制梁，滿足汽車吊行走運(yùn)輸條件。

第二扇閘門吊裝時(shí)，汽車式起重機(jī)行走至泄水閘第二孔安裝位置，吊裝半徑最大，作業(yè)半徑14 m，查汽車吊起重性能表參數(shù)為：主臂長(zhǎng)22.7 m，額定起重7.9 t，可以選用。

5.2 鋼絲吊繩選擇

判定公式：S=K1K2K3Q/n≤P/K

式中，S為鋼絲繩拉力；K1為動(dòng)載荷鋼絲繩，一般取K1=1.1；K2為不均衡系數(shù)，一般取K2=1.2～1.3；K3為整定系數(shù)，鋼絲繩與重心線所成夾角，K3=1/sinα；查表鋼絲繩的破斷拉力K2=1.2，α一般取65°；Q為吊裝設(shè)備的重量；n為吊索的分支數(shù)；P為鋼絲繩的破斷拉力；K為鋼絲繩安全系數(shù)，K=6。

泄水閘工作閘門最重分節(jié)門葉(底節(jié)門葉)6.5 t，當(dāng)α=65°，查表得K1=1.1，K2=1.2，K3=1.1；選用四股鋼絲繩吊裝，n=4；則每根鋼絲繩的拉力：S=1.1×1.2×1.1×6.5÷4=2.36 t，KS=6×2.36=14.16 t。

選用6×37+1—1550鋼芯鋼絲繩，直徑為26 mm，鋼絲繩的最小破斷拉力38.8 t>14.16 t，滿足泄水閘工作閘門最重單節(jié)門葉卸車吊裝要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

潛明水庫(kù)工程泄洪閘弧形閘門于2019年6月按照此組織設(shè)計(jì)完成安裝，已經(jīng)過試運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，在2019年的臺(tái)汛期發(fā)揮了調(diào)洪作用。9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”期間，調(diào)峰下泄流量保護(hù)了縉云縣2 320多戶5 760多人，產(chǎn)生了約1.23億元的間接經(jīng)濟(jì)效益。