王文忠
(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)
漢江崔家營(yíng)航電樞紐工程泄水閘采用平底閘型式設(shè)計(jì),共布置有 20m×15.0m(寬×高),門(mén)葉曲率半徑R =18.5m,超大型露頂式弧形閘門(mén)20孔,主要安裝工程量如下。
(1)弧形閘門(mén)安裝 4400.58t,側(cè)軌、底檻及支鉸座埋件安裝334.95t。
(2)上、下游檢修閘門(mén)門(mén)槽埋件安裝各20孔,827.40t。
(3)一門(mén)一機(jī)布置QHLY-2×2500kN-8.0型弧門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝20臺(tái)套。
合同安裝總工程量4879.40t,計(jì)劃安裝總工期為8個(gè)月。
崔家營(yíng)航電樞紐泄水閘金屬結(jié)構(gòu)安裝工程,計(jì)劃安裝工期為8月,20孔超大型弧形閘門(mén)安裝技術(shù)復(fù)雜、質(zhì)量要求高、施工難度大,要在如此短的時(shí)間內(nèi)完成如此多數(shù)量的超大型弧形閘門(mén)安裝,其安裝施工強(qiáng)度僅次于三峽工程,給安裝施工單位造成了很大的工期壓力。如何在這么短的時(shí)間內(nèi)安全、優(yōu)質(zhì)、高效的完成泄水閘金屬結(jié)構(gòu)安裝施工任務(wù),就成為一項(xiàng)重要的技術(shù)課題。
崔家營(yíng)泄水閘閘門(mén)槽及側(cè)軌預(yù)埋件安裝包括:上游平面檢修閘門(mén)門(mén)槽 20孔,弧形工作閘門(mén)側(cè)軌及支鉸座埋件20孔,下游浮式檢修閘門(mén)門(mén)槽20孔,及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)支座中心 20孔等。埋件安裝總工程量1162.35t,均為鋼板與型鋼焊接結(jié)構(gòu)件,設(shè)計(jì)安裝高程▽48.23~71.50m。
該安裝工程具有孔口數(shù)多,安裝精度要求高,單件重量較輕,安裝工作量大,高空作業(yè)多,與土建交叉施工,占用安裝工期時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。是按期為后續(xù)閘門(mén)設(shè)備安裝提供安裝工作面的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是保證整個(gè)泄水閘金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝工程按期完工的首要條件和重要前提。
鑒于泄水閘閘室數(shù)量較多,各閘室分段施工進(jìn)度先后不一,土石方開(kāi)挖與混凝土澆筑與金結(jié)安裝相互交叉施工,施工戰(zhàn)線長(zhǎng),現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜,較易造成金結(jié)安裝基準(zhǔn)測(cè)量放樣存在較大偏差的問(wèn)題。
泄水閘各閘室的金結(jié)安裝基準(zhǔn)的測(cè)量放樣工作均采取由較高水平的專業(yè)測(cè)量人員,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖樣要求,選用高精度全站儀、經(jīng)偉儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行門(mén)槽、孔口、底檻、鉸鏈、支座等安裝基準(zhǔn)中心點(diǎn)、線、里程、高程的測(cè)量和放樣。各閘室的安裝基準(zhǔn)測(cè)量放樣工作均要求一次放樣完成,并用紅色油漆作好醒目標(biāo)記,妥善保護(hù)至各項(xiàng)安裝工作完工驗(yàn)收結(jié)束。
高精度的安裝基準(zhǔn)為后續(xù)各項(xiàng)安裝調(diào)整的測(cè)量、定位和檢查工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),減少了安裝過(guò)程中的累積測(cè)量誤差,避免了因此造成返工和精度超差現(xiàn)象,為各預(yù)埋件安裝一次通過(guò)檢查、驗(yàn)收和復(fù)檢提供了技術(shù)支撐和保障。同時(shí),也較大的縮短了各安裝工序之間銜接和驗(yàn)收時(shí)間,避免了二次放樣帶來(lái)的誤差影響和時(shí)間上的浪費(fèi)。
閘門(mén)槽及側(cè)軌預(yù)埋件安裝涵蓋整個(gè)泄水閘壩段,需使用起重設(shè)備進(jìn)行起重吊裝的單件數(shù)量達(dá)1260余件。土建施工布置有二臺(tái) SCMM1500型和K80/115型塔式起重機(jī),基本可覆蓋泄水閘壩段大部分區(qū)域。
為減少埋件起重吊裝作業(yè)占用時(shí)間,提高吊裝效率和安全性,對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)塔式起重機(jī)能夠有效覆蓋的埋件安裝部位和區(qū)域,原則上均盡可能的采用塔式起重機(jī)進(jìn)行起重吊裝。只有在土建塔式起重機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法提供埋件起重吊裝作業(yè)或無(wú)法有效覆蓋的區(qū)域和部位時(shí),才采用臨時(shí)調(diào)配25t汽車式起重機(jī)或采用 5t卷?yè)P(yáng)機(jī)與導(dǎo)向滑輪配合方式等臨時(shí)起重吊裝措施,作為輔助補(bǔ)充手段。以避免因起重吊裝作業(yè)停滯,而造成后續(xù)埋件安裝工序的停頓。
對(duì)于單件重量相對(duì)較輕,需連續(xù)進(jìn)行安裝的主、反(側(cè))軌埋件,則采取按埋件出廠編號(hào)安裝順序,由下至上,一次依次吊裝 2~3節(jié)埋件,臨時(shí)懸掛固定于設(shè)計(jì)安裝部位上方0.3~0.5m處,然后再由下至上,依次進(jìn)行各節(jié)吊裝埋件的安裝和調(diào)整的方法,以盡量減少埋件起重吊裝作業(yè)對(duì)土建門(mén)塔機(jī)的占用時(shí)間,壓縮吊裝環(huán)節(jié)和周期。
水電站門(mén)槽埋件的功能和作用決定了,其 70%以上的安裝施工工作量是在施工高度超過(guò) 2m以上的高空作業(yè)。傳統(tǒng)門(mén)槽埋件安裝施工方法,多采用搭設(shè)臨時(shí)鋼管腳手架進(jìn)行高空安裝施工作業(yè),腳手架搭設(shè)、拆除危險(xiǎn)性高、工作量大,需專業(yè)工種進(jìn)行施工,材料使用量大、成本高,需占用較多安裝人工和時(shí)間,且人員上下不便,防護(hù)能力差,安全隱患較大。
崔家營(yíng)門(mén)槽、側(cè)軌及鉸鏈埋件安裝施工腳手架,采用在民用建筑施工領(lǐng)域已廣泛使用的組合式腳手架,具有重量輕、安裝拆卸簡(jiǎn)單,占用安裝施工人員和時(shí)間少,使用費(fèi)用低,人員上下方便,便于安裝施工人員高空作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。既減少了安裝腳手架搭拆時(shí)間,提高了安全防護(hù)水平,又提高了安裝施工速度和工效。
底檻等水平度和高程要求較高的埋件,采用與正式驗(yàn)收同一等級(jí)的水準(zhǔn)儀,直接用水準(zhǔn)儀進(jìn)行埋件安裝水平度和高程的調(diào)整和檢測(cè),既減少了安裝過(guò)程中重復(fù)架設(shè)儀器可能造成的誤差,節(jié)約了時(shí)間,又提高了安裝工效和安裝質(zhì)量。
門(mén)槽主、反軌及側(cè)軌等對(duì)垂直度要求較高的埋件,采用高精度等級(jí)的電子經(jīng)偉儀,直接用電子經(jīng)偉儀進(jìn)行主、反軌及側(cè)軌埋件安裝垂直度、平面度的調(diào)整和檢測(cè)讀數(shù),避免了采用傳統(tǒng)吊線方法檢測(cè)時(shí),宜受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、風(fēng)力和操作人員技能水平等因素對(duì)檢測(cè)精度的影響和干擾,減少了安裝施工人員需多次反復(fù)上下次數(shù),提高了安裝檢測(cè)精度和工效。
弧形閘門(mén)固定鉸座承重鋼梁埋件既是承載弧形閘門(mén)運(yùn)行過(guò)程中全部水壓力和剪力的傳力部件,又是保證弧形閘門(mén)鉸鏈裝置安裝精度和質(zhì)量的重要基礎(chǔ),安裝精度要求很高。
為保證固定鉸座承重鋼梁埋件安裝精度,傳統(tǒng)安裝施工方法,一般多采取將鉸鏈裝置現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解體,然后將固定支鉸座與承重箱梁埋件連接成一整體后,閘室左右兩側(cè)固定鉸座與承重鋼梁整體同步進(jìn)行安裝和調(diào)整。此法具有安裝精度高的優(yōu)點(diǎn),但鉸鏈裝置需進(jìn)行地面拆解和空中回裝,費(fèi)工費(fèi)時(shí),且單件起重吊裝次數(shù)較多,施工難度大,安裝調(diào)整施工周期較長(zhǎng),工效較低。
崔家營(yíng)固定鉸座承重鋼梁埋件安裝,采取用模擬固定支鉸座替代永久固定支鉸座,與承重鋼梁埋件連接后,整體進(jìn)行安裝調(diào)整方式。具有不需要進(jìn)行鉸鏈裝置拆解和回裝,安裝調(diào)整空間大,檢測(cè)加固方便、易操作,安裝精度高,省時(shí)省力,安裝調(diào)整施工周期短,施工難度小,工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。極大的縮短了固定鉸座承重鋼梁埋件安裝施工周期,同時(shí)也為后續(xù)鉸鏈裝置采取整體安裝方案,奠定了基礎(chǔ)。且模擬固定支鉸座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕,安裝拆除簡(jiǎn)單靈活,可多次重復(fù)使用。
為加快安裝施工進(jìn)度,減少土建二期混凝土施工工作量,保證弧形閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸支座中心安裝精度,崔家營(yíng)弧形閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸支座中心安裝,采取預(yù)留一期混凝土直接安裝施工方式,即提高了支座中心的安裝精度和工效,又縮短了安裝時(shí)間。
門(mén)槽及側(cè)軌埋件二期混凝土施工,一般在門(mén)槽及側(cè)軌埋件全部安裝驗(yàn)收完成后進(jìn)行。常規(guī)施工方法,多為按 3m一個(gè)分層,分多層依次進(jìn)行二期混凝土的澆筑施工。當(dāng)門(mén)槽或側(cè)軌高度較高時(shí),往往導(dǎo)致二期混凝土施工時(shí)間,短則數(shù)日、長(zhǎng)則十天半個(gè)月,無(wú)法向安裝單位提交安裝部位,既造成土建二期混凝土施工效率低下及資源浪費(fèi),又延誤了后續(xù)閘門(mén)安裝工期。
泄水閘門(mén)槽及側(cè)軌埋件二期混凝土施工,采取適當(dāng)提高門(mén)槽及側(cè)軌埋件安裝精度,增加埋件加固支撐剛度和數(shù)量,加大混凝土模板圍檁剛度和固定拉條數(shù)量,杜絕固定拉條及圍檁直接與埋件和加固支撐連接等措施,將門(mén)槽及側(cè)軌埋件二期混凝土澆筑施工方式,改進(jìn)為一次立模分次澆筑混凝土施工方式。施工時(shí),嚴(yán)格控制每次二期混凝土喂料速度和澆筑層高,增加現(xiàn)場(chǎng)對(duì)門(mén)槽埋件及模板變形監(jiān)測(cè)次數(shù),及時(shí)調(diào)整混凝土喂料和澆筑速度,既保證了門(mén)槽二期混凝土澆筑施工質(zhì)量,又有效提高了門(mén)槽二期混凝土的施工進(jìn)度,減少了金結(jié)安裝與混凝土施工重復(fù)交面次數(shù),縮短了二期混凝土施工時(shí)間。
崔家營(yíng)泄水閘弧形閘門(mén)為露頂式斜支臂結(jié)構(gòu)型式,門(mén)葉外形尺寸 19.960×17.355m(面板寬度×弧長(zhǎng)),面板曲率半徑R=18.5m,單孔弧門(mén)總重量約220t。門(mén)葉分四節(jié)制造,最大單件重量約30.33t。支臂為二支臂結(jié)構(gòu),分二節(jié)上下支臂散件到貨,現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接,單側(cè)支臂總重量約30.39t。鉸鏈裝置為球形鉸結(jié)構(gòu)型式,整體到貨,單側(cè)鉸鏈裝置總重量20.10t。合同總安裝工程量約4400.58t
弧形閘門(mén)支鉸鏈裝置安裝,一般多采用整體安裝和解體安裝二種方式。
整體安裝方式,適用于現(xiàn)場(chǎng)起重手段和吊裝空間較好的場(chǎng)所,具有無(wú)需將鉸鏈裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解體,避免了二次回裝工作量,安裝工效較高,高空作業(yè)量小的優(yōu)點(diǎn)。但一般需在鉸鏈裝置安裝位置頂部適當(dāng)位置,架設(shè)或預(yù)埋一臨時(shí)起重吊裝鋼梁,用于鉸鏈裝置活動(dòng)支鉸的角度調(diào)整和與支臂進(jìn)行對(duì)接時(shí)的起重吊點(diǎn)使用。
解體安裝方式,需將鉸鏈裝置在現(xiàn)場(chǎng)地面進(jìn)行解體,然后在混凝土牛腿鉸鏈裝置安裝部位再依次進(jìn)行回裝,鉸軸和抗磨板等部件安裝需專門(mén)加工專用工裝,需搭設(shè)較大面積的安裝操作平臺(tái),高空作業(yè)量和安全風(fēng)險(xiǎn)較大,安裝工效較低,且需用的輔助材料、設(shè)備和工器具較多,一般只在安裝現(xiàn)場(chǎng)不具備進(jìn)行整體起重吊裝條件時(shí)才采用。
崔家營(yíng)弧形閘門(mén)支鉸鏈裝置為整體到貨,單臺(tái)安裝重量21.10t。崔家營(yíng)弧形閘門(mén)鉸鏈裝置安裝,采取先在地面將鉸鏈裝置的活動(dòng)支鉸和固定支鉸座調(diào)整至弧門(mén)門(mén)葉全關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的位置和角度,選用型鋼將活動(dòng)支鉸與固定支鉸座臨時(shí)進(jìn)行固定牢固,然后采用 SCMM1500塔式起重機(jī)與手拉葫蘆配合進(jìn)行整體起吊安裝方式。該方法取消了頂部輔助吊裝和調(diào)整臨時(shí)起重鋼梁,不僅減少了高空安裝作業(yè)工作量和活動(dòng)支鉸二次調(diào)整工作量,節(jié)約了大量的人力、材料和設(shè)備機(jī)具投入,提高了鉸鏈裝置起重安裝工作效率,同時(shí)也為下一步的支臂安裝創(chuàng)造了極為有利的條件。
弧形閘門(mén)支臂裝置安裝分為整體吊裝和現(xiàn)場(chǎng)空中散件組裝二種方式。散件空中組裝方式,一般只在安裝現(xiàn)場(chǎng)不具備進(jìn)行整體起重吊裝條件或吊裝空間不夠時(shí)才采用,其安裝高空作業(yè)較多,安全風(fēng)險(xiǎn)較大,工效相對(duì)較低,且所需輔助材料、設(shè)備和機(jī)具較多。
崔家營(yíng)弧形閘門(mén)支臂裝置為分節(jié)散件到貨,單個(gè)支臂安裝重量30.39t。為減少支臂裝置安裝高空作業(yè)工作量和占用起重設(shè)備時(shí)間,提高起重安裝工作效率,降低高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。崔家營(yíng)支臂裝置安裝,采取先在閘室內(nèi)地面將支臂進(jìn)行整體組裝焊接驗(yàn)收完成后,再進(jìn)行整體吊裝安裝方式。
先將支臂后端板側(cè)與活動(dòng)支鉸法蘭面直接進(jìn)行連接,把緊連接螺栓;然后將支臂另一端前端板側(cè)放置于閘室孔口溢流頂上與弧門(mén)門(mén)葉主梁對(duì)接處位置,采用臨時(shí)鋼支撐進(jìn)行臨時(shí)支撐固定。
崔家營(yíng)弧形閘門(mén)門(mén)葉分四節(jié)到貨,最大單節(jié)重量(底節(jié))30.33t,最小單節(jié)重量(頂節(jié))21.66t。起重吊裝主要手段采用SCMM1500塔式起重機(jī)進(jìn)行,個(gè)別塔機(jī)無(wú)法覆蓋的部位采用 200t汽車起重機(jī)進(jìn)行吊裝。
傳統(tǒng)大型弧形閘門(mén)分節(jié)門(mén)葉安裝和弧形面板弧度半徑控制定位,多采取每吊裝一節(jié)門(mén)葉就位后,先將單節(jié)門(mén)葉左右側(cè)間隙調(diào)整均勻,然后用20m或30m鋼卷尺由支鉸中心對(duì)門(mén)葉弧度半徑進(jìn)行調(diào)整和控制,采取臨時(shí)型鋼支撐固定后,再進(jìn)行下一節(jié)門(mén)葉的吊裝和調(diào)整。
此安裝方法需占用起重吊裝設(shè)備時(shí)間較長(zhǎng),高空測(cè)量和調(diào)整作業(yè)量較大,所需臨時(shí)支撐固定材料較多,且臨時(shí)固定支撐安裝拆除和焊疤清除打磨工作量較大,易損傷門(mén)葉原有防腐涂層,整體安裝工效較低。
崔家營(yíng)弧形門(mén)葉安裝弧度半徑控制和定位,采取先將弧形門(mén)葉位于全關(guān)位置時(shí)的面板底邊和外弧設(shè)計(jì)半徑輪廓線,測(cè)量放樣在弧門(mén)底檻和側(cè)軌埋件表面上,然后按設(shè)計(jì)門(mén)葉分節(jié)弧長(zhǎng)和位置,分別在底檻和側(cè)軌埋件表面非止水工作面上適當(dāng)位置,設(shè)置一定數(shù)量的門(mén)葉位置和弧度半徑控制定位臨時(shí)擋鐵。各節(jié)門(mén)葉在依次進(jìn)行吊裝就位時(shí),只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的左右兩側(cè)間隙的調(diào)整,底節(jié)門(mén)葉位置的安裝定位和整扇門(mén)葉弧度半徑的控制均靠預(yù)設(shè)臨時(shí)擋鐵一次進(jìn)行定位。
該方法不僅大幅度縮短了門(mén)葉安裝定位和弧度半徑調(diào)整控制時(shí)間,節(jié)省了大量臨時(shí)支撐固定材料和安裝人工投入,提高了門(mén)葉定位和弧度半徑控制安裝精度,而且減少了門(mén)葉起重吊裝對(duì)起重設(shè)備的占用時(shí)間和門(mén)葉安裝定位調(diào)整工作量,降低了高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)門(mén)葉原有防腐涂層的損傷。采用此方法,崔家營(yíng)弧門(mén)安裝施工高峰時(shí),曾創(chuàng)造了單扇超大型弧形閘門(mén)分節(jié)(四節(jié))門(mén)葉一天全部吊裝就位的施工記錄。
全部采用焊接效率高、質(zhì)量好、成本低、焊接變形小的 CO2氣體保護(hù)焊工藝進(jìn)行焊接,極大的提高了閘門(mén)的焊接質(zhì)量和效率。
閘門(mén)焊接總體遵循“由下向上,先內(nèi)后外,先隔板邊梁后面板,先門(mén)葉后支臂,力求對(duì)稱、均勻”的原則和順序,依次進(jìn)行焊接。具體施焊采用分段退步焊法,左、右同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行焊接。
采取先在平坦地面將水封橡膠按設(shè)計(jì)尺寸要求進(jìn)行粘結(jié)好,再與對(duì)應(yīng)水封壓板一起進(jìn)行配鉆螺栓孔,然后使用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉進(jìn)行門(mén)葉啟閉與吊藍(lán)相互配合的方法,進(jìn)行水封及側(cè)輪裝置等附件的安裝和調(diào)整。既提高了水封及側(cè)輪裝置等附件的安裝質(zhì)量和工作效率,又有效降低了安裝施工人員高空作業(yè)工作量和安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
采取先在水平位置將油缸缸體和活塞桿總體長(zhǎng)度按略短于弧形閘門(mén)門(mén)葉處于全關(guān)位置時(shí)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行臨時(shí)固定,然后使用土建 SCMM1500型和K80/115型塔式起重機(jī)整體進(jìn)行起重吊裝安裝方式;油缸上下兩端與油缸支座和門(mén)葉吊點(diǎn)支座連接,采用手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)整方式。
液壓動(dòng)力泵站安裝采取先將泵站整體安裝就位,后進(jìn)行二期混凝土回填澆筑施工方法。此方法具有操作簡(jiǎn)單易行、安裝成本低、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。
崔家營(yíng)航電樞紐泄水閘金屬結(jié)構(gòu)安裝工程,自2008年4月開(kāi)始正式安裝至2008年10月最后一孔弧形閘門(mén)安裝完成,前后歷時(shí)8個(gè)月,圓滿的按照合同工期要求完成了 20孔超大型弧形閘門(mén)的安裝施工任務(wù),創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同類型水電工程安裝施工的新紀(jì)錄。
泄水閘金屬結(jié)構(gòu)安裝工程共完成門(mén)槽及側(cè)軌預(yù)埋件安裝單元工程 60個(gè),單元工程質(zhì)量評(píng)定驗(yàn)收合格率 100%,優(yōu)良率 100%,二期混凝土施工后復(fù)檢優(yōu)良率100%。
完成弧形閘門(mén)安裝單元工程 60個(gè),單元工程質(zhì)量評(píng)定驗(yàn)收合格率 100%,優(yōu)良率 100%。全部各類一二類焊縫無(wú)損探傷檢測(cè)一次驗(yàn)收合格率100%,業(yè)主委托第三方復(fù)檢合格率100%。且實(shí)現(xiàn)了安裝施工全過(guò)程安全事故率為“0”的目標(biāo)。真正實(shí)現(xiàn)了安全、優(yōu)質(zhì)、高效的工程目標(biāo)。
崔家營(yíng)航電樞紐泄水閘金屬結(jié)構(gòu)安裝工程,特別是20孔超大型弧形閘門(mén)的快速安裝技術(shù)與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了安全、優(yōu)質(zhì)、高效的工程目標(biāo),受到工程業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位和相關(guān)專家的高度贊譽(yù),取得良好的社會(huì)效果和經(jīng)濟(jì)效益,也為今后其它類似安裝工程探索了成功經(jīng)驗(yàn)。