聶抗意　侯敏奇

摘 要：金屬結(jié)構(gòu)更換是大壩除險(xiǎn)加固中的重要建設(shè)內(nèi)容，許多高拱壩和小型水電站壩面狹窄，施工環(huán)境受限，無法使用常規(guī)起吊設(shè)備進(jìn)行閘門的吊裝施工。本文介紹一種利用自制的龍門吊和運(yùn)輸臺(tái)車配合中孔排架上方固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行閘門更新安裝的施工技術(shù)，解決了因運(yùn)輸?shù)缆藩M窄，施工場(chǎng)地有限，不能運(yùn)用常規(guī)起吊設(shè)備帶來的安裝困難，可為類似工程提供技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：受限環(huán)境 除險(xiǎn)加固 閘門更換 施工技術(shù)

一、石門水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程概況

石門水利樞紐工程由原國(guó)家電力公司西北勘察設(shè)計(jì)研究院勘察、設(shè)計(jì)，原水利部第三工程局施工，于1969年10月動(dòng)工興建，1972年4月下閘蓄水，1983年建成。該工程是以灌溉為主、結(jié)合發(fā)電等綜合利用的大（2）型水利工程，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，水庫(kù)總庫(kù)容為1.098億m3。2014年經(jīng)水利部大壩安全鑒定中心評(píng)定為“三類壩”，建議除險(xiǎn)加固。其中對(duì)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的現(xiàn)狀和安全進(jìn)行了比較全面的評(píng)價(jià)，除大壩表孔檢修門、左岸泄洪洞閘門及啟閉設(shè)備外（2001年10月第一次除險(xiǎn)加固新增項(xiàng)目），其余閘門從20世紀(jì)70年代開始，均超期服役，現(xiàn)閘門整體銹蝕嚴(yán)重，部分銹蝕坑達(dá)4mm，這類腐蝕會(huì)影響面板強(qiáng)度、主梁強(qiáng)度和剛度，因此對(duì)現(xiàn)狀閘門更新改造是需要的且是迫切的。

二、工程特點(diǎn)

石門大壩為混凝土雙曲薄拱壩，最大壩高為88.0m，壩頂寬度僅為5m，厚高比為0.31，壩頂高程620.0m。在壩體中部596.0m至604.0m高程處沿徑向開設(shè)6個(gè)泄洪孔口，每孔寬7.0m，高8.0m，最大泄洪為5350m3/s，在孔口出口設(shè)有平板鋼閘門。由于地形條件的限制，在閘門更換施工過程中，平板閘門進(jìn)場(chǎng)運(yùn)輸只有經(jīng)庫(kù)區(qū)右岸上壩公路至壩頂一條運(yùn)輸通道，途經(jīng)寬度僅為4m的隧洞到達(dá)壩頂，且壩頂寬度狹窄，施工空間有限，無法使用常規(guī)起吊設(shè)備進(jìn)行吊裝，因此泄洪中孔閘門在拆除和安裝中面臨著運(yùn)輸和吊裝困難的問題（大壩平面布置圖見圖1）。經(jīng)施工階段多次研究論證，結(jié)合石門水庫(kù)特殊的施工環(huán)境，提出了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案，即采用自制龍門吊、運(yùn)輸臺(tái)車以及布設(shè)臨時(shí)軌道的方式，將閘門運(yùn)送至中孔門槽孔口上方，利用中孔排架上方固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行吊裝拼接。

三、新閘門安裝施工

泄洪中孔工作閘門共6扇，為雙吊點(diǎn)平板鋼閘門，前止水形式，每扇閘門寬9000mm，高8295mm，重量約88t（含配重20.8t）。由于施工場(chǎng)地空間限制，每扇閘門在制造過程中分為上、中、下三節(jié)門葉，門葉高度依次為2720mm、2520mm、3055mm，其中重量最大一節(jié)約25t。

（一） 門葉卸車及運(yùn)輸

制造廠家用運(yùn)輸汽車依次按下節(jié)、中節(jié)、上節(jié)運(yùn)送至壩頂東側(cè)東干渠進(jìn)水口處。現(xiàn)場(chǎng)利用原泄洪中孔工作閘門的拉桿與定輪制作卸車專用龍門吊和運(yùn)輸專用的運(yùn)輸臺(tái)車，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。龍門吊凈高6500mm，跨距3400mm，低端布置有4個(gè)行走輪，起升機(jī)構(gòu)由側(cè)面卷?yè)P(yáng)機(jī)配合門梁中部動(dòng)滑輪組組成，用于吊起閘門門葉。運(yùn)輸臺(tái)車框架由4節(jié)舊拉桿焊接而成，下有車輪為鋼結(jié)構(gòu)焊接組成，可以360°旋轉(zhuǎn)。其輪距與大壩移動(dòng)門機(jī)的軌道間距保持一致，為2460mm，臺(tái)車基距為3500mm。

卸車時(shí)，龍門吊橫跨運(yùn)輸汽車上，將門葉吊起后，撤走運(yùn)輸汽車，將運(yùn)輸臺(tái)車移動(dòng)至門葉下方，接著把門葉放置在運(yùn)輸臺(tái)車上，固定牢靠，最后利用排架處卷?yè)P(yáng)機(jī)將運(yùn)輸臺(tái)車沿著門機(jī)軌道牽引至孔口排架處。

（二）門葉橫移至孔口上方

當(dāng)閘門運(yùn)至孔口正前方時(shí)，在門機(jī)軌道與閘門孔口之間用兩根20#工字鋼改造成臨時(shí)軌道，垂直于門機(jī)軌道布置，利用千斤頂及撬棍等工具把運(yùn)輸臺(tái)車的萬向輪轉(zhuǎn)90°，方向朝閘門孔口處，然后利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將臺(tái)車牽引至閘門孔口正上方。

（三）閘門拼裝及水封安裝

利用中孔排架上方固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行吊裝，三塊門葉依次吊入門槽內(nèi)，采用立式現(xiàn)場(chǎng)拼裝，根據(jù)定位卡板將門葉拼裝到位，穿入臨時(shí)螺栓再點(diǎn)焊固定。三節(jié)門葉全部拼接完成后，提升至孔口處，利用鎖定梁鎖住，在門葉及吊頭懸掛鋼線并采用水平儀等儀器進(jìn)行整體調(diào)整，檢查各項(xiàng)控制尺寸合格后，進(jìn)行門葉節(jié)間焊縫焊接。焊接過程中為防止焊接變形，采用偶數(shù)焊工同時(shí)對(duì)稱施焊，并在施焊過程中隨時(shí)檢測(cè)閘門各項(xiàng)形體尺寸，觀察閘門變形情況，以便及時(shí)調(diào)整焊接順序、焊接參數(shù)等。

完成焊接后，把閘門的配重塊整齊裝入閘門內(nèi)，最后按設(shè)計(jì)要求對(duì)閘門現(xiàn)場(chǎng)損壞部位及焊縫區(qū)進(jìn)行防腐處理，然后按規(guī)范要求進(jìn)行水封安裝。

（四）閘門試運(yùn)行及調(diào)試

以上工序完成后，對(duì)中孔平板閘門進(jìn)行安裝質(zhì)量評(píng)定，在各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時(shí)，進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)和無水、動(dòng)水起閉試驗(yàn)。

（五）增設(shè)導(dǎo)流板

閘門在進(jìn)行動(dòng)水起閉試驗(yàn)過程中，存在閘門局部開啟和關(guān)閉時(shí)，頂水封橡膠被向上翻滾的高速水流沖擊破壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致閘門再次關(guān)閉后不能完全止水，閘門頂部存在漏水情況。依據(jù)頂水封橡膠的破壞形式和原閘門的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在閘門頂水封處增加一道導(dǎo)流板保護(hù)裝置，同時(shí)增加閘門頂水封壓板及轉(zhuǎn)角水封壓板厚度。導(dǎo)流板采用兩塊厚度為10mm的鋼板焊接至閘門面板上，長(zhǎng)度7070mm，沿門體中心對(duì)稱布置，具體如圖4所示。轉(zhuǎn)角水封壓板厚度，由原來的20mm調(diào)整至30mm，具體截面尺寸如圖5所示。經(jīng)過增設(shè)導(dǎo)流板和加厚轉(zhuǎn)角水封壓板后，閘門在第二次動(dòng)水試驗(yàn)時(shí)，頂水封在閘門動(dòng)水局部開啟和關(guān)閉運(yùn)行中，未發(fā)生被高速水流沖擊破壞現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期效果。

四、舊閘門拆除

舊閘門的拆除方式是新閘門安裝的倒序方式，先用啟閉機(jī)把舊閘門吊起，固定在孔口處的運(yùn)輸臺(tái)車上，采用氣割把閘門分解為上、中、下三塊。依次沿臨時(shí)軌道、門機(jī)軌道運(yùn)至左壩肩，然后再利用龍門架裝上貨車運(yùn)到指定位置，避免了將舊閘門分割成更小的塊體，加快了閘門更換施工的進(jìn)度。

五、結(jié)語

第一，石門水庫(kù)泄洪中孔平面閘門更新改造，現(xiàn)場(chǎng)利用自制的龍門吊和運(yùn)輸臺(tái)車將三節(jié)門葉運(yùn)送至孔口上方，配合中孔排架上方固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行門葉吊裝拼接的施工方案，很好地解決了因運(yùn)輸?shù)缆藩M窄，施工場(chǎng)地有限，不能運(yùn)用常規(guī)的起吊設(shè)備帶來的安裝困難，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第二，導(dǎo)流板的增設(shè)和轉(zhuǎn)角水封壓板厚度的調(diào)整很好地解決了頂水封在閘門動(dòng)水局部開啟和關(guān)閉運(yùn)行時(shí)被向上翻滾的高速水流沖擊破壞的現(xiàn)象，可為其他工程存在類似情況提供參考。第三，受限環(huán)境下，石門水庫(kù)閘門更新施工方案的成功運(yùn)用不僅保證了6孔閘門的及時(shí)更換和其他項(xiàng)目的順利實(shí)施，而且為類似條件下大型金屬結(jié)構(gòu)改造升級(jí)的施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)、提供了技術(shù)借鑒，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

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