陳萬需 杜奇奮

(浙江省第一水電建設集團股份有限公司 杭州 310051)

1 前言

不銹鋼有弧體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、雙向不銹鋼四種;奧氏體型不銹鋼是一種含有鐵、碳、鎳和鉻的合金材料，一種無磁性的不銹鋼材料，由于其奧氏體結構，具有很強的抗高溫氧化能力，因此在許多環(huán)境中有很強的抗腐蝕性能，且能夠很好地抵抗金屬超應力引起的腐蝕所造成的斷裂。所以在翻板閘門的閘墻側設置不銹鋼板，能減少閘門啟閉的摩阻力和增加止水功能。瑞安下埠水閘工程的閘墻兩側也設置了扇形不銹鋼板水封座板，該結構設計為浙江省首次運用，施工面積單塊達到約70m2，最大高度達9.85m，制作和安裝均有一定難度。翻板閘門安裝后，在啟閉過程中，開啟平穩(wěn)，沒有尖銳聲響，沒有卡阻現象，水密性好，達到了預期目標。本文將該施工工法總結如下。

2 工法特點

a.閘門啟閉過程中密封性好，平整度高。

b.具有很強的抗腐蝕性能，不易磨損，止水效果好，能夠很好地抵抗金屬超應力引起的腐蝕所造成的斷裂。

3 適用范圍

本施工工法適用于閘門形式為臥倒翻板門的閘門。

4 工藝原理

閘門型式為臥倒翻板門，閘門啟閉過程中為保持兩側水封的水密性，減少摩阻和增加止水功能，在閘墻兩側設置了扇形不銹鋼板水封座板。這種結構設計和空間布置方式為浙江省首次運用，設計采用的316L 不銹鋼板，厚6mm，型號00cr17Ni14MO2，為奧氏不銹鋼板的一種，特點為:316 鋼種的低C 系列，除與316 鋼有相同特性外，還具有抗晶界腐蝕性狀的性能，非磁性，規(guī)格為1500mm 寬×6mm 厚的卷板，經計算切割成規(guī)格板。不銹鋼板位于翻板閘門兩側，起減少摩阻和增加止水功能的作用(如圖1 所示)。設計要求:不銹鋼板護面要光滑垂直、鉛垂度1/1000，平整度不大于2mm/m，粗糙度12.5。

鋼骨架由主梁和櫞梁組成，主梁采用［12 槽鋼，櫞梁采用［10 槽鋼。主梁［12 槽鋼通長，每塊板4 條，約隔500mm 間距布置。主梁間用［10 槽鋼以間隔500mm 距離焊接成骨架(即［10 橫檔)，兩個寬側邊用［12 槽鋼焊接。為確保鋼骨架的平整度，并防止鋼骨架的焊接變形，采取20號乙工字鋼焊成兩個工作平臺，上鋪30 厚鋼板，每塊規(guī)格為4000×2210，一個焊骨架，一個焊不銹鋼板。鋼骨架放在工作平臺上先點焊，再上模壓梁，旋轉調校螺絲，使螺絲緊緊頂住鋼骨架，然后滿焊鋼骨架，待所有焊接點充分冷卻后方可卸模壓梁，模壓梁卸畢，檢查鋼骨架的平整度，如發(fā)現局部扭翹，用大錘調平。待一層不銹鋼板制作完成，應盡快安裝，防止久放變形。

圖1 單塊不銹鋼板制作

在安裝跨間搭建滿堂腳手架，用人工運不銹鋼板到安裝處，立鋼板，使鋼板的外側面緊挨墨線，底層一排4 塊都放置后，調整平直度和垂直度，用φ28 鋼筋固定，完畢后再安裝上一層不銹鋼板，調整后把所有定型不銹鋼板背后的槽鋼骨架點焊固定，再在上層背面用［8 斜撐槽鋼固定。在地上緊挨不銹鋼板板面安裝一條通長的20號乙工字鋼，工字鋼與底板混凝土中的預埋鐵件焊接固定。調整不銹鋼板，與工字鋼點焊。

為確保不銹鋼板的安裝質量，防止因加固支撐或受變形壓力過大等原因而造成板材變形，決定每次安裝兩層，即3.0m 高，下閘首和泄水閘分3 次安裝，上閘首分兩次安裝。翻板閘門側視圖見圖2。

圖2 水閘金屬結構布置

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

施工工藝流程如圖3 所示。

5.2 操作要點

5.2.1 不銹鋼下料

為減少浪費，要按板材的規(guī)格下料，板寬1500mm，按每塊3000mm 下料。

5.2.2 型鋼骨架制作

圖3 工藝流程

為減少焊接變形，必須要在每塊板材加焊鋼骨架，增加每塊規(guī)格板的鋼度。鋼骨架由主梁和櫞梁組成，主梁采用［12 槽鋼，櫞梁采用［10 槽鋼。主梁［12 槽鋼通長，為3002mm 長，每塊板4 條，約隔500mm 間距布置。主梁間用［10 槽鋼以間隔500mm 距離焊接成骨架(即［10 橫檔)，兩個寬側邊用［12 槽鋼焊接。為確保鋼骨架的平整度，并防止鋼骨架的焊接變形，采取如下措施:用20號乙工字鋼焊成兩個工作平臺，上鋪30 厚鋼板，每塊規(guī)格為4000×2210，一個焊骨架，一個焊不銹鋼板。預先制作20號乙工字鋼模壓梁，梁兩頭有長頭可鉤住工作平臺，梁中間間隔500m 焊接調校螺絲。鋼骨架放在工作平臺上先點焊，然后上7 條模壓梁，旋轉調校螺絲，使螺絲緊緊頂住鋼骨架，然后滿焊鋼骨架，待所有焊接點充分冷卻后方可卸模壓梁，防止鋼骨架未定型而卸梁后發(fā)生扭曲(如圖4)。模壓梁卸畢，檢查鋼骨架的平整度，如發(fā)現局部扭翹，用大錘調平。

5.2.3 不銹鋼板與型鋼骨架焊接成整體(定型板)

a.鋼骨架槽鋼的焊接:中板規(guī)格板兩條［12 長度為3002mm，另2 條［12 長度為2762mm，寬邊［12 長度為1262mm，頂部和一個寬邊的連接檔槽鋼實面向著不銹鋼焊接面，其余的包括［10 櫞梁的腳口面與不銹鋼板焊接，使槽鋼形成方管，增強其鋼度，減少變形。

圖4 不銹剛板骨架成型

b.邊板:底中板、長度不變，寬度1500+30;底邊板:長度3000－28，寬度1500+30;頂中板，長度不變，完成1500－28;頂邊板:長度3000－28，寬度1500－28;側邊板:長度3000－30，寬度:1502。

c.鋼骨架的每個焊接點必須滿焊，焊縫的質量必須符合《碳素結構鋼》(GB/T 700—2006)中規(guī)定的焊接質量標準和《水電水利工程鋼閘門制造安裝及驗收規(guī)范》(DL/T 5018—2004)中的規(guī)定。焊縫要透焊飽滿，無氣孔夾渣現象;表面的焊渣要清除干凈，不銹鋼板連接面的焊縫要磨平。鋼骨架制作完成，在另一塊工作平臺上焊接不銹鋼板。先制作好最底層的不銹鋼骨架，共4 塊，其中A號2 塊，Aa號1 塊，C號1 塊，在地上一字形排開，拉直線調直鋼骨架的邊緣，用墨線彈出30mm 寬的連接線，不銹鋼板按連接線蓋在鋼骨架上并點焊固定。點焊時必須在不銹鋼板上放置橫檔并堆重，使不銹鋼緊貼鋼骨架，防止中部隆起。把固定好的一塊規(guī)格板移到工作平臺上，翻轉放置，使不銹鋼板面朝下平貼在工作平臺的鋼板上，上面放置模壓梁，旋轉調正螺絲，把不銹鋼板壓緊固定，然后用不銹鋼焊條進行點焊，把不銹鋼板焊在槽鋼骨架上。點焊位置:主梁和櫞梁的兩側和各處轉角，間距100mm，點焊長度:50mm，焊縫高度:6mm，焊縫形式:凸弧型。點焊完成，待焊點充分冷卻后除去焊渣，卸掉壓梁，用3m 鋁合金方管調正。一塊定型不銹鋼板制作完成，從平臺移到平整且硬實的混凝土地面上平整擺放，不允許重疊堆放。待一層不銹鋼板制作完成，應盡快安裝，防止久放變形。

d.不銹鋼板制作后經調整，還應檢查所有的焊縫焊點，如發(fā)現開裂，必須重新壓緊補焊。不銹鋼板熱導性能差，與骨架的焊接不能整塊滿焊，否則產生嚴重變形后就會因無法調整而作廢。

5.2.4 不銹鋼板安裝部位測量放線及不銹鋼板(骨架)安裝定位

不銹鋼板的安裝是難點，因其垂直度，大面平整度要求高，且不銹鋼板安裝時受支撐固定、錨筋焊接、混凝土澆筑影響，增加了安裝難度。每次安裝兩層，即3.0m高，下閘首和泄水閘分3 次安裝，上閘首分兩次安裝。

施工方法:清理基底測定安裝跨的中軸線和四個方向的邊線并用墨線彈出。用卷尺測量左右邊線到中線的距離和凈跨尺寸，丈量對角線的長度，經檢查均符合設計要求及規(guī)范規(guī)定，才能進行安裝。如果對角線和中軸線到邊線的距離有誤差，必須重新測量，直到符合要求為止。在安裝跨間搭建滿堂腳手架，立桿縱向間距0.5m，橫向間距1.0m?？v向、橫桿間距:1.0m×1.0m，橫向橫桿間距0.5m×0.5m，斜撐上下兩檔，間距2.0m，剪刀撐上下兩檔，間距3.0m，中軸線兩側各兩排。用人工運不銹鋼板到安裝處，立鋼板，使鋼板的外側面緊挨墨線，底層一排4 塊都放置后，用水準儀測每塊的高程，邊測邊調，使4 塊不銹鋼板的頂面高程一致，調整平直度和垂直度，用φ28 鋼筋固定，完畢后再安裝上一層不銹鋼板，調整后把所有定型不銹鋼板背后的槽鋼骨架點焊固定，再在上層背面用［8 斜撐槽鋼固定。在地上緊挨不銹鋼板板面處安裝一條通長的20號乙工字鋼，工字鋼與底板混凝土中的預埋鐵件焊接固定。預埋鐵件規(guī)格:250×200×10，預埋鐵件中心間距500mm，工字鋼與每塊預埋鐵板焊接。在工字鋼的中間和兩端緊挨板面處各立一條2.75m 高的20號乙工字鋼，對該3 條工字鋼的垂直度、直線度進行調整，并與相對的另一側進行上口凈空尺寸的控制，直到完全符合要求，然后用20號乙工字鋼外斜撐固定，在3條工字鋼頂部拉直線，并在該3 條固定工字鋼間按間隔500mm 加豎20號乙工字鋼，調整加豎工字鋼，使之與固定的工字鋼在同一平面(如圖5、圖6)。最后調整不銹鋼板，與工字鋼點焊。

5.2.5 不銹鋼板(骨架)支撐加固

不銹鋼板安裝完畢，經驗收，符合要求后對不銹鋼板進行支撐加固，首先在兩層鋼板接縫處焊接一條水平橫向20號乙工字鋼，豎立工字鋼頂部也用一條20號乙工字鋼橫向焊接，這兩條工字鋼位于豎直工字鋼的外側，使橫豎工字鋼聯成一個骨架，再用水平撐桿與橫豎工字鋼頂撐結實，水平撐桿的頂撐密度為垂直間距0.5m，水平間距0.5m，長度為4.5m 以上，每根立桿用扣件固定結實。

5.2.6 混凝土澆筑(跟蹤監(jiān)測)

監(jiān)測要點:

a.需要混凝土施工密切配合，控制混凝土上升速度，控制坍落度。

b.混凝土澆筑過程中，不銹鋼板外側派人噴水降溫，以免水泥水化熱過高引起變形，澆筑后繼續(xù)澆水。

c.墻體兩側掛線垂監(jiān)測，專人負責。

d.監(jiān)測加固裝置是否變形、移位。

6 材料與設備

6.1 材料

a.鋼骨架由主梁和櫞梁組成，主梁采用［12 槽鋼，櫞梁采用［10 槽鋼。主梁［12 槽鋼通長，為3002mm長，每塊板4 條，約隔500mm 間距布置。主梁間用［10槽鋼以間隔500mm 距離焊接成骨架(即［10 橫檔)，兩個寬側邊用［12 槽鋼焊接。為確保鋼骨架的平整度，并防止鋼骨架的焊接變形，用20號乙工字鋼焊成兩個工作平臺，上鋪30 厚鋼板，每塊規(guī)格為4000×2210，一個焊骨架，一個焊不銹鋼板。

b.跨間搭建滿堂腳手架，立桿縱向間距0.5m，橫向間距1.0m。縱向、橫桿間距:1.0m×1.0m，橫向橫桿間距0.5m×0.5m，斜撐上下兩檔，間距2.0m，剪刀撐上下兩檔，間距3.0m，中軸線兩側各兩排。

c.不銹鋼板采用316L 不銹鋼板(奧氏不銹鋼板)，厚6mm，型號00cr17Ni14MO2。

6.2 機具設備

a.不銹鋼焊接焊條為308 型，鋼骨架焊接用焊條為E4303 型;等離子切割機、電焊機、墨斗(彈線器)。

b.檢測工具:全站儀、3m 鋁合金管、塞尺、靠尺、鋼卷尺、線垂。

7 質量控制

不銹鋼板施工的質量控制分定型板制作控制，安裝過程中控制和混凝土施工階段質量控制3個階段。

7.1 定型板制作時的質量控制措施

a.鋼骨架制作和不銹鋼與鋼骨架焊接的質量控制:鋼骨架制作時外框尺寸必須準確，先按規(guī)格板的要求在工作平臺上放出各主架梁和櫞梁的邊樣，先點焊后讓櫞梁與主梁焊接，點焊完畢。為確保不銹鋼板(1500mm×3000mm 為標準板)的制作平整度，在制作時，加工兩個工作平臺(4m×2.2m)，用20號工字鋼焊接，上鋪30mm 鋼板，平整度為1mm。

b.焊接不銹鋼板和型鋼骨架時，用4 根模壓梁(20號工字鋼制成，可用螺絲調節(jié)高度)壓住型鋼骨架焊接，必須待焊縫充分冷卻后方可卸除模壓梁。不銹鋼定型板制作完成，用3m 鋁合金方管檢查其平整度，如有不符合的地方要及時調正，安裝前要檢查所有的焊縫，發(fā)現開裂的要及時補焊。

c.焊接，不銹鋼焊接焊條為308 型，鋼骨架焊接用焊條為E4303 型;制作型鋼骨架時為滿焊，不銹鋼板焊接時為點焊，長度50mm，間距100mm。焊接質量必須符合規(guī)定，不銹鋼板切割必須使用等離子切割機，嚴禁用氣割，以防變形。

d.定型板擺放:放在平整且硬實的混凝土地面上，不允許重疊堆放，嚴禁堆放重物和行人踩踏，并用土工布覆蓋，防止陽光照射，致不銹鋼板變形。

7.2 不銹鋼板安裝過程中的質量控制

a.測量放線，軸線定位:因全站儀的定位測量受大氣壓強、溫度、人工架設誤差等影響，多次定位必定存在一定的差別，為了確保不銹鋼板安裝的精度和相對尺寸準確，符合設計要求，采取一次定位測量，在閘底板上設置多個永久性標記(軸線控制點)。各道工序均按此標記控制或校核。嚴格按測定的軸線安裝，每安裝一次必須檢查上口的軸線偏差。

b.為確保不銹鋼板的鉛直度(1/1000)，固定不銹鋼板(定型板)的工字鋼，需選用20號、順直，且有足夠剛度的正品鋼材。

c.為保證不銹鋼板安裝后的整體剛度，每次安裝高度為3m(兩層)，相應混凝土澆筑高度也不超過3m。

d.兩側閘墻對稱安裝固定，每一安裝段完成，重新測量垂直度、平整度、凈空尺寸、軸線偏差、相鄰板高差。

e.固定和支撐是關鍵，搭設滿堂承重腳手架，采用工字鋼加密支撐，各搭接處焊接牢固，使不銹鋼板和支撐系統連成牢固的整體。

7.3 安裝完成后的質量控制

不銹鋼板安裝完成后還要保護好，免受外力的影響而變形。

a.嚴禁混凝土模板安裝時的拉條與不銹鋼板的鋼骨架焊接，混凝土模板必須進行背后支撐。

b.混凝土模板加固時要小心，避免加固鋼管時與鋼板接觸而受力不均產生變形。

c.鋼筋綁扎后保護層墊塊不得與鋼骨架靠得太緊。拉結筋不得太長，不銹鋼板背面的混凝土模板不能加固得太緊。

d.經驗收合格后，混凝土澆筑時必須派人值班，注意振動棒不能緊靠鋼骨架或不銹鋼板振搗。發(fā)現支撐架松動要及時加固?；炷翝矒v時必須派專人負責對不銹鋼板進行不間斷淋水，一來可沖洗掉表面水泥砂漿的污染，二來對不銹鋼板進行降溫，防止因混凝土水化升溫而變形。

7.4 軸線控制

為了確保不銹鋼板安裝的精度，其軸線位置的控制非常重要。因全站儀的定位測量受大氣壓強、溫度、前后視人工架設誤差、儀器精度等影響，每次定位必定存在一定的差別。為保證不銹鋼板安裝符合設計要求，采取如下控制措施:清理下閘首和泄水閘地面雜物，沖洗地面并曬干，使地面干凈、干燥、無塵、潮濕。下閘首和兩孔泄水閘同時放樣，與已完成部位的軸線進行復核，如誤差在允許范圍內，3 孔同時調整，放出每孔的中軸線，高處定兩個點，低處定兩個點，并作永久性的標記，測出上游段終點和后澆段邊線的位置及下游段控制點的位置，并延長到下游消力坎的中軸線，在消力坎頂上設中軸線點，每條中軸線共設5個控制點并作永久性標記。再以每條中軸線的5個控制點打90°角測出邊線控制點，也作永久性標記。經復核無誤后，把中軸線和上下游控制線用墨線彈出。閘墩各工序施工、防撞鋼板施工、不銹鋼板施工、預埋件安裝均由這些控制點和控制線來控制，不再用全站儀。施工到上部時，把底板上的控制線引到直墻上，并作好明顯的標記。上部軸線控制，可用全站或經緯儀把底板上的中軸線和上下游控制線引測到上部腳手架上進行定位校核。

注意:鋼板、不銹鋼板、鋼筋、模板等施工前都要進行定位測量，完畢后還要進行軸線復核，否則不得進行混凝土澆筑。

8 安全措施

a.施工中嚴格遵守《水利水電工程土建施工安全技術規(guī)程》(SL 399—2007)，機械的操作必須符合《建筑機械使用安全技術規(guī)程》(JGJ 33—2001)。

b.進行高空施工作業(yè)時，必須遵守國家現行標準《建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范》(JGJ 80—91)的規(guī)定。

c.現場設置的各種安全防護設施、安全警示標志不得擅自拆除、移動。如有變化須經工地負責人和安全部門同意，并采取相應措施。

d.施工人員進入現場，必須戴好安全帽和其他必要防護用品，嚴禁赤腳，穿拖鞋、高跟鞋進入工地。

e.混凝土澆筑前，項目安全員和技術員對所有支撐體系、臨時用電等進行安全檢查及整改，直至消滅安全隱患后才能進行混凝土澆筑。

f.運輸車輛倒退時，車輛應鳴后退警報，并有專人指揮和查看車后。

g.所有施工機械、電力、燃料、動力等的操作部位，嚴禁吸煙和任何明火。

h.施工機電設備應有專人負責保養(yǎng)、維修和看管，確保安全生產。施工現場的電線、電纜應盡量放置在無車輛、人、畜通行部位。開關箱應帶有漏電保護裝置。

i.混凝土振搗手在施工過程中應穿防滑膠鞋，戴上絕緣手套。

j.夜間施工時，應有足夠的照明，并防止眩光。

k.施工過程中，必須按規(guī)定使用各種機械，嚴防傷及自己和他人。焊接切割等明火作業(yè)必須在安全地點進行，或監(jiān)控下作業(yè)。

1.焊工持證上崗，且上崗證前期試焊焊件必須經檢驗合格。

m.專業(yè)電工持證上崗。電工有權拒絕執(zhí)行違反電氣安全的行為，嚴禁違章指揮和違章作業(yè)。

9 環(huán)保與資源節(jié)約

a.加強對作業(yè)人員的環(huán)保意識教育，鋼材運輸、裝卸、加工須防止不必要的噪音產生，最大限度地減少施工噪音污染。

b.為防止施工作業(yè)產生的灰塵污染，除在現場的作業(yè)人員配備必要的專用勞保用品外，還應隨時進行灑水以使灰塵污染減至最小程度。

c.廢舊模板、鋼筋頭、多余混凝土應及時收集清理，保持工完場清。

d.施工廢水應及時收集處理，未經處理不得排入農田、耕地、飲用水源、灌溉渠道和養(yǎng)殖場。

e.建立、健全工地保潔制度，設置清掃、灑水設備和各種防護設施，防止和減少工地內塵土飛揚，嚴禁向河道傾倒垃圾和排放污水。

f.合理調節(jié)作息時間，盡量減少夜間施工時間，不影響現場周圍居民的正常休息。

10 效益分析

通過不銹鋼板的施工情況可以看出，根據不銹鋼板的特性，制定合理的施工方法和施工工藝，從制作、加工、安裝到混凝土澆筑成型，全過程實施質量監(jiān)控，從而使得大面積不銹鋼板的平整度、垂直度等各項質量指標控制情況良好，為大面積不銹鋼止水墻制作、安裝、施工填補了空白。經過檢測，各項指標都達到要求，滿足設計標準，符合規(guī)范要求。翻板閘門安裝后，在啟閉過程中，開啟平穩(wěn)，沒有尖銳聲響，沒有卡阻現象，達到了預期目標。閘墻設置不銹鋼板，平整度質量較混凝土面好，止水效果顯著;閘門與不銹鋼板面的摩阻力較小，延長了橡膠止水帶的使用壽命，減少了閘門的檢修運行成本50%以上。

工程建成運行后，將對保護溫瑞塘河流域人民的生命財產，改善水環(huán)境，促進當地社會的發(fā)展和經濟建設起到重要作用。