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        淺析水下多節(jié)疊梁門快速關(guān)閉封水工藝措施

        2018-03-26 10:08:34
        四川水力發(fā)電 2018年3期
        關(guān)鍵詞:門葉楔塊槽內(nèi)

        蔣 承 鋒

        (中國水利水電夾江水工機(jī)械有限公司,四川 夾江 614100)

        1 概 述

        巴基斯坦塔貝拉(Tarbela)水電站4期擴(kuò)建項(xiàng)目是將原用于灌溉泄洪的4號隧洞擴(kuò)建為集發(fā)電、泄洪和灌溉為一體的發(fā)電引水隧洞,需在下游新增壓力鋼管和叉管群并新建1 410 MW的廠房,因此,必須在4號隧洞的原低位取水口(高水位時(shí)水下約120 m深)的門槽內(nèi)安裝疊梁門(一套4節(jié),2套8節(jié))進(jìn)行封堵,以便后續(xù)幾年內(nèi)新建的高位取水塔的豎井貫通以及下游廠房的開挖和混凝土施工。

        2 疊梁門具有的特點(diǎn)、安裝要求與快速關(guān)閉方案的比選

        2.1 疊梁門具有的特點(diǎn)

        該疊梁門是在下游側(cè)布置橡膠水封,受上游側(cè)水壓后封水。水下安裝后各節(jié)疊梁在門槽內(nèi)自由重疊,各節(jié)間與下游門槽的封水面存在較大的間隙,上游水流經(jīng)縫隙流入下游側(cè)后形成上游水壓才能不斷地將各節(jié)疊梁由下至上擠推并貼合到下游門槽的封水面上。但其下游已經(jīng)形成小圍堰并且已經(jīng)在進(jìn)行新廠房的地基開挖,因此,其泄水量必須降低至最低程度,以減少對下游小圍堰的施工影響。

        該疊梁門寬度為4 450 mm,從底到頂四節(jié)的高度和重量依次為:3 500 mm,28 t;3 240 mm,26 t;3 275 mm,26 t;4 250 mm,32 t,總高度為14 270 mm,總重量為112 t。

        各節(jié)疊梁依次安裝之后,因其尚未受到上游水壓、各節(jié)疊梁呈自由疊放狀態(tài),經(jīng)潛水員使用直尺并經(jīng)視頻錄像后發(fā)現(xiàn)2套疊梁門底節(jié)底檻處距離下游門槽封水面約0~5 mm,從底到頂,其間距不斷增大至58 mm(頂節(jié)安裝后,受門槽內(nèi)空間限制,潛水員無法進(jìn)入底部查探其它各節(jié))。

        2.2 疊梁門的安裝要求

        為推動該疊梁門向下游方向移動以達(dá)到封水密閉的目的,至少需要在下游隧洞內(nèi)形成2 000 m3/h的排水量。因疊梁門門葉與下游門槽的間距較大,需要在大量泄水之后才能完全封閉這2套疊梁門。一旦泄水流量過大,將會滿灌正在施工的下游小圍堰、增加下游的排水時(shí)間,延緩工程直線工期的進(jìn)度。

        為最小化泄水量,需要減小各節(jié)疊梁與下游門槽的封水面間距,要求在總高14 270 mm、寬度為4 450 mm的門框上總縫隙面積不得大于0.27 m2,底部第二至頂部第四節(jié)疊梁門與下游門槽的封水面間隙按2.5 mm控制。

        2.3 疊梁快速關(guān)閉方案的比選

        根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,項(xiàng)目部編制了以下兩套方案備選:

        (1)只提頂節(jié)后進(jìn)行頂推。

        鑒于各節(jié)疊梁已經(jīng)安裝,采用千斤頂推動各節(jié)疊梁向下游側(cè)移動,待減小間隙后再使用楔塊從上游側(cè)進(jìn)行鎖定,從下往上依次推動和鎖定以達(dá)到所要求的最小封水間距。

        為使?jié)撍畣T和千斤頂以及楔塊進(jìn)入門槽,首先需將頂節(jié)疊梁吊運(yùn)出水并安全放置到水上浮箱平臺的移動小車上。

        根據(jù)槽內(nèi)三節(jié)疊梁的重量和狀態(tài),計(jì)算推動單節(jié)門葉所需的推力至少為3.25 t,且門葉的左右兩側(cè)需同樣布置??紤]到一定的安全系數(shù),選用10 t千斤頂。

        該千斤頂在水下供潛水員使用,采用機(jī)械式千斤頂,潛水員可通過壓搖方式進(jìn)行推擠。

        千斤頂?shù)捻斖莆恢靡步?jīng)過謹(jǐn)慎選擇,以防止千斤頂未能推動門葉、反而會造成門體個(gè)別點(diǎn)位損傷。將頂推位置放在門葉后翼板(板厚58 mm)通過工裝傳導(dǎo)推力。在頂推過程中,對上游門槽的混凝土狀態(tài)也應(yīng)進(jìn)行觀察,防止由于混凝土損壞后造成意外回退。

        由于門葉向上游側(cè)傾斜,其后翼板有可能已經(jīng)與上游側(cè)墻緊靠在一起,沒有空間放置千斤頂和工裝頂推后翼板。作為備選方案,可以頂推門葉邊梁(板厚25.4 mm)位置的工裝也要被制作出來。

        下窄、上寬的鋼制楔塊將在潛水員完成頂推后放置在門葉與上游門槽側(cè),以防止門葉再次向上游側(cè)傾倒。

        底部三節(jié)疊梁頂推到位并放置鋼制楔塊之后,再將頂節(jié)疊梁下放入水進(jìn)入門槽。

        該方案只提出頂節(jié)疊梁,只增加了一次潛水員引導(dǎo)入槽的作業(yè),但水下約120 m深處的三節(jié)疊梁共6處的頂推和放置楔塊作業(yè)將考驗(yàn)潛水員的操作能力和身體極限。

        (2)全部提出各節(jié)疊梁后再進(jìn)行頂推。

        首先將上面三節(jié)疊梁依次提出水面并安全放置到水上浮箱平臺的移動小車上,然后將最底一節(jié)吊離底檻,使其脫離底檻的摩擦約束,同時(shí)采用千斤頂頂推裝置在底節(jié)門葉的2/5高度位置處向下游進(jìn)行頂推,頂推到位后,再按照同樣的程序依次安裝上面的三節(jié)疊梁。

        對于上面三節(jié)疊梁的側(cè)導(dǎo)向的上游側(cè)位置還需增加限位塊,以減小其向上游側(cè)傾倒的距離,并保證其更容易頂推到位。

        該方案將增加3次疊梁入槽時(shí)的潛水員引導(dǎo)作業(yè),并不能減少各節(jié)疊梁的頂推次數(shù)且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)——在門機(jī)吊住疊梁時(shí)潛水員在門槽內(nèi)實(shí)施頂推,故將其作為最后的方案備選。

        3 疊梁封水方案的實(shí)施

        項(xiàng)目部最終選擇了只提頂節(jié)的頂推方案并進(jìn)行實(shí)施,潛水員在水下頂推作業(yè)過程中發(fā)揮了積極和有效的作用,從開啟蓋板到抓梁入槽抓取頂節(jié)都需要潛水員的指引和水下確認(rèn)。

        提出頂節(jié)之后,潛水員能夠進(jìn)入門槽,在水下能見度幾乎為零的情況下通過探摸確定頂推位置、在水中漂浮無處借力的情況下放置千斤頂并手動頂推到位,再放入已經(jīng)預(yù)制好的楔形頂塊。閘門兩側(cè)的頂推只能先后進(jìn)行,先頂推一側(cè)通過探摸來觀察另一側(cè)的間隙情況,以確保兩側(cè)同時(shí)頂推到位并嵌入楔形頂塊。

        兩套閘門共需頂推6節(jié),每節(jié)需頂推左右兩側(cè),共需頂推12次。潛水員每天能否下潛尚需看水面的風(fēng)浪,且從下午大約16∶00開始就不能繼續(xù)潛水,因?yàn)槠渌噜彽乃矶磳⒆詣舆M(jìn)行發(fā)電操作,潛水員存在被吸入隧洞的風(fēng)險(xiǎn)。每次潛水員下降到水下120 m深處,其可供工作的時(shí)間長度不能超過10 min,否則在水下需要解壓的時(shí)間長度將會繼續(xù)延長,將會影響到潛水員出水時(shí)間的規(guī)定。專業(yè)的潛水隊(duì)伍克服了以上種種不利因素,確保了水下頂推工作的順利進(jìn)行。

        4 結(jié) 語

        塔貝拉項(xiàng)目采用只提頂節(jié)的頂推實(shí)施方案,在15個(gè)工作日內(nèi)完成了頂推。疊梁門下游側(cè)的隧洞中間豎井的工作門開啟,對洞內(nèi)形成排水流量,成功將封水流量降低至最小,將對下游的廠房施工區(qū)域小圍堰的影響降低至最低程度,為廠房開挖和混凝土施工的直線工期開啟了一個(gè)好的開端,所取得的經(jīng)驗(yàn)對后續(xù)其他類似項(xiàng)目是一個(gè)很好的啟發(fā)。

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