摘要：夾巖電站進(jìn)水口門機(jī)存在安裝場(chǎng)地狹小、預(yù)留孔洞密集、高空臨邊作業(yè)多等不利因素，施工難度較大。針對(duì)該難點(diǎn)問題，對(duì)門機(jī)拼裝的技術(shù)參數(shù)和安裝場(chǎng)地條件進(jìn)行了分析，制定了設(shè)備進(jìn)場(chǎng)順序，提出構(gòu)件按程序拼裝，確定了吊車型號(hào)和吊裝位置以及門形架內(nèi)側(cè)加固方式。結(jié)果表明：按照設(shè)計(jì)的安裝程序和吊裝、臨時(shí)加固方案，施工方順利高效完成巖水利樞紐工程引水發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門機(jī)拼裝工作。研究成果可為其他類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：大型門機(jī)拼裝； 技術(shù)方案； 夾巖電站

中圖法分類號(hào)：TV547文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S2.009

文章編號(hào)：1006-0081（2024）S2-0029-04

0引言

大型水利水電工程一般修建在高山峽谷中，受地形地理?xiàng)l件限制，大型設(shè)備尤其是雙向門機(jī)安裝施工難度較大。其中門形架拼裝尤為關(guān)鍵，安裝過程中的難點(diǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)基本集中在該階段，主梁吊裝、門腿豎起后的臨時(shí)加固措施是重中之重，是門機(jī)安裝的核心技術(shù)，也是方案評(píng)審、現(xiàn)場(chǎng)管控的重點(diǎn)。夾巖水利樞紐工程壩后電站引水發(fā)電洞進(jìn)水口門機(jī)安裝的構(gòu)件尺寸大、重量大，存在安裝場(chǎng)地狹小、預(yù)留孔洞密集、高空臨邊作業(yè)多等不利因素，需因地制宜制定科學(xué)的運(yùn)輸、吊裝、臨時(shí)加固方案，才能順利安全完成門機(jī)安裝任務(wù)。本文針對(duì)該問題，對(duì)夾巖電站進(jìn)水口門機(jī)拼裝方案進(jìn)行了分析，提出了安裝對(duì)策。

1工程概況

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程壩址位于貴州省西北部的長(zhǎng)江流域?yàn)踅盗鶝_河中游河段，工程開發(fā)任務(wù)以供水和灌溉為主，兼顧發(fā)電。水庫(kù)壩址控制流域面積為4 312 km2，夾巖水庫(kù)正常蓄水位1 323.0 m，死水位1 305.0 m，水庫(kù)總庫(kù)容13.23億m3，興利調(diào)節(jié)庫(kù)容4.34億m3，電站總裝機(jī)容量為90 MW，年均發(fā)電量2.20億kW·h，工程總體等別為Ⅰ等，屬大（1）型工程［1］。壩后電站發(fā)電引水系統(tǒng)布置在右岸山體中，進(jìn)水口底板高程1 292.0 m，進(jìn)水塔高37.2 m，平面尺寸30.0 m×18.8 m（長(zhǎng)×寬），內(nèi)設(shè)兩扇孔口尺寸5.4 m×37.2 m（寬×高）攔污柵和兩扇孔口尺寸6.8 m×6.8 m（寬×高）隔水門。引水發(fā)電洞進(jìn)水口布置1臺(tái)雙向門式啟閉機(jī)，主要用于檢修閘門及液壓?jiǎn)㈤]設(shè)備（如拉桿、液壓桿、機(jī)架等）的安裝和檢修，也兼用于清污機(jī)清污、攔污柵檢修提升及臨時(shí)設(shè)備的吊運(yùn)等。門機(jī)型號(hào)為QPM 2×800 kN，主梁高13 m（小車軌道離地面距離），門機(jī)起吊方式為雙吊點(diǎn)，起重容量為2×800 kN。

2門機(jī)拼裝難點(diǎn)分析

2.1技術(shù)參數(shù)分析

門機(jī)軌道跨距為17 m，“H”形門腿拼裝完成后外形尺寸為8.2 m×8.0 m×1.5 m（長(zhǎng)×寬×高），質(zhì)量為10.68 t，最大尺寸為主梁（含端梁），外形尺寸為18.67 m×5.80 m×2.34 m（長(zhǎng)×寬×高），質(zhì)量為28.79 t，主要構(gòu)件外形尺寸及質(zhì)量詳見表1。

2.2安裝場(chǎng)地條件分析

（1） 安裝平臺(tái)寬度為21 m，門機(jī)軌道寬17 m，軌道外側(cè)僅有2 m的安全距離。

（2） 平臺(tái)長(zhǎng)31.8 m，布置有閘門孔、攔污柵孔、通氣孔、進(jìn)人孔、電纜溝，右側(cè)布置液壓?jiǎn)㈤]機(jī)室，檢修平臺(tái)有效使用空間為8 m×14 m。

（3） 交通橋?qū)? m，承載能力50 t，交通橋是設(shè)備運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌ǖ馈?/p>

受上述構(gòu)件尺寸較大及安裝場(chǎng)地條件限制，門機(jī)拼裝的難點(diǎn)有：① 吊裝設(shè)備選型不僅需滿足安全承載能力，還需滿足站位空間；② 門腿豎起后只能從內(nèi)側(cè)單邊臨時(shí)加固，安全風(fēng)險(xiǎn)大；③ 主梁只能選擇在交通橋與檢修平臺(tái)直角區(qū)域挑空拼裝，安全風(fēng)險(xiǎn)大；④ 進(jìn)水塔高37 m，臨邊作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大。門機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工面貌見圖1。

3安裝對(duì)策措施

3.1構(gòu)件按順序進(jìn)場(chǎng)

受拼裝場(chǎng)地限制，到場(chǎng)設(shè)備均只能臨時(shí)堆放在安裝場(chǎng)地之外，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行二次轉(zhuǎn)運(yùn)，大型構(gòu)件如門腿、主梁等受場(chǎng)地及交通橋承載能力限制，運(yùn)輸車和吊車不能同時(shí)停放在安裝平臺(tái)，只能卸在交通橋上，采取卷?yè)P(yáng)機(jī)配合滾筒方式拖入拼裝場(chǎng)地。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及“H”形門腿等構(gòu)件各側(cè)擴(kuò)大單元拼裝完成后，必須進(jìn)行安裝及臨時(shí)加固，以騰出空間進(jìn)行下一構(gòu)件的拼裝。因此應(yīng)制定周密的設(shè)備進(jìn)場(chǎng)順序、拼裝程序，并對(duì)作業(yè)人員、吊車進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，避免相互干擾、返工及吊車、人員窩工等。

根據(jù)拼裝程序，制定設(shè)備進(jìn)場(chǎng)順序如下：① 左右兩側(cè)大車運(yùn)行臺(tái)車及下橫梁為整體拼裝后安放在軌道上進(jìn)行臨時(shí)加固，尺寸較小，可利用廠家的運(yùn)輸車直接運(yùn)到安裝場(chǎng)地，用35 t吊車卸車到拼裝位置；② 門腿及中橫梁外形尺寸較大，卸車至場(chǎng)外，先運(yùn)入一側(cè)的兩根門腿及一根中橫梁進(jìn)行拼裝、安裝、臨時(shí)加固，再安裝另一側(cè)；③ 主梁運(yùn)入進(jìn)行拼裝、吊裝、焊接；④ 小車運(yùn)入進(jìn)行拼裝、吊裝。

方軍 等狹窄場(chǎng)地下夾巖電站進(jìn)水口大型門機(jī)拼裝設(shè)計(jì)研究3.2構(gòu)件按程序拼裝

（1） 運(yùn)行機(jī)構(gòu)拼裝。單側(cè)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由2個(gè)臺(tái)車（行走機(jī)構(gòu)）、1根下橫梁組成。首先根據(jù)左右輪距及上下游位置在軌道上放點(diǎn)，并測(cè)量平面位置4個(gè)點(diǎn)的對(duì)角線，合格后依次將4個(gè)行走機(jī)構(gòu)吊裝到位并采用工字鋼與預(yù)埋板臨時(shí)焊接定位，再將下橫梁與行走機(jī)構(gòu)連接螺栓擰緊［1］。以同樣的方法將另一側(cè)的行走機(jī)構(gòu)與下橫梁組裝好。

（2） “H”形門腿安裝。① “H”形門腿在地面組裝成一體，選用35 t汽車吊進(jìn)行吊裝；② 由于安裝場(chǎng)地狹窄，先將一側(cè)門腿構(gòu)件吊運(yùn)至檢修平臺(tái)上拼裝成一體，拼裝完成后吊起與行走機(jī)構(gòu)下橫梁連接，利用鋼管將門腿支撐牢固，同樣方式安裝另一側(cè)門腿；③ 門腿在吊裝之前，先在離門腿上連接面下及中、上橫梁1 m的位置搭設(shè)焊接平臺(tái)；④ 支撐只有在主梁與門腿高強(qiáng)度螺栓擰緊后，且相應(yīng)尺寸調(diào)整合格，行走機(jī)構(gòu)與軌道錨固后才能割除。

（3） 主梁（含端梁）安裝。① 主梁和端梁在檢修平臺(tái)上組拼成一個(gè)吊裝單元，采用100 t汽車吊進(jìn)行組拼。由于受場(chǎng)地限制，主梁拼裝只能在交通橋與進(jìn)水塔三角區(qū)域進(jìn)行拼裝，一端搭設(shè)在交通橋上，另一端搭設(shè)在進(jìn)水塔檢修平臺(tái)上，中間懸空，見圖2；② 待門腿調(diào)整合格并將支撐鋼管及纜風(fēng)繩固定好后，方可吊裝至門腿上；③ 主梁（含端梁）吊裝調(diào)整就位并經(jīng)檢測(cè)合格后進(jìn)行焊接固定，未加固完成不得松鉤。

3.3吊車選型及站位

（1） 大車行走機(jī)構(gòu)及下橫梁吊裝。門機(jī)安裝需利用預(yù)埋板進(jìn)行支撐固定，大車行走機(jī)構(gòu)吊裝位置應(yīng)按一期埋板橫向中心線對(duì)稱布置。采用1臺(tái)35 t汽車吊吊裝，吊機(jī)靠近軌道布置，其軸線與軌道角度呈約30°。先吊一側(cè)，調(diào)整支撐固定好，按同樣方法吊裝另一側(cè)。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，汽車吊站位應(yīng)嚴(yán)格按安裝方案設(shè)定的位置停放。35 t汽車吊支腿全伸尺寸為5.33 m×6.02 m，100 t汽車吊支腿全伸尺寸為6.74 m×7.80 m。大車行走機(jī)構(gòu)及門架下橫梁卸車及吊裝：最遠(yuǎn)工作半徑10 m，主臂長(zhǎng)22 m，額定起重量為7.6 t，大于大車行走機(jī)構(gòu)（4.964 t）或門架下橫梁（4.127 t），35 t汽車吊滿足卸車及吊裝要求。

（2）" “H”形門腿吊裝?！癏”形門腿由中橫梁及門腿組成，單件卸車后，在檢修平臺(tái)上層隔水閘門孔口下游側(cè)拼裝成整體，具體布置見圖3，采用35 t汽車吊配合進(jìn)行組拼。“H”形門腿卸車及組拼：最遠(yuǎn)工作半徑9 m，主臂長(zhǎng)22 m，額定起重量為9 t，大于門腿（3.878 t）或中橫梁（2.924 t），1臺(tái)35 t汽車吊滿足卸車及組拼要求；“H”形門腿吊裝：最遠(yuǎn)工作半徑6.5 m，主臂長(zhǎng)22 m，額定起重量為15 t，大于“H”形門腿（10.680 t），1臺(tái)35 t汽車吊滿足吊裝要求。

（3） 門機(jī)主梁、端梁吊裝。門機(jī)主梁、端梁組合體采用100 t汽車吊吊裝，汽車吊縱向中心線與孔口中心線距離宜大于2 m，4條支腿避開樓板處。門架主梁、端梁卸車及組拼：最遠(yuǎn)工作半徑14 m，主臂長(zhǎng)32.25 m，額定起重量為20.3 t，大于主梁（11.105 t）或端梁（3.29 t），1臺(tái)100 t汽車吊滿足卸車及組拼要求。門架主梁、端梁吊裝：最遠(yuǎn)工作半徑9 m，主臂長(zhǎng)22.88 m，額定起重量為35.8 t，大于門架主梁、端梁組合體（28.790 t），1臺(tái)100 t汽車吊滿足吊裝要求［2］。

汽車吊選型需滿足吊裝承載及場(chǎng)地布置要求，型號(hào)盡可能少，避免吊車反復(fù)進(jìn)場(chǎng)增加成本。因此該方案僅選用了35 t和100 t兩種型號(hào)的吊機(jī)。受場(chǎng)地狹小限制，吊車應(yīng)嚴(yán)格使用方案中確定的型號(hào)并按劃定的位置站位。

3.4門形架內(nèi)側(cè)剛?cè)峒庸?/p>

（1） 加固方式。考慮取水進(jìn)口檢修平臺(tái)外側(cè)不能布置纜風(fēng)繩，因此，在門腿吊裝到位與下橫梁螺栓擰緊后，除在內(nèi)側(cè)布置纜風(fēng)繩外，還應(yīng)采用鋼管將門腿與檢修平臺(tái)上預(yù)埋鋼板支撐牢固［3］（圖4）。由于只能在內(nèi)側(cè)單邊進(jìn)行臨時(shí)加固，剛性加固防止門腿向內(nèi)側(cè)傾倒；采用柔性（即纜風(fēng)繩）加固防止向外側(cè)傾倒。門腿就位后，其頂部上端面中心水平偏差應(yīng)控制為100～300 mm，才允許支撐固定。單側(cè)鋼管支撐共設(shè)2處，鋼管支撐規(guī)格為168 mm×6，鋼管與門腿和地面基礎(chǔ)埋板間采用吊耳板與銷軸進(jìn)行鉸接，門腿一側(cè)加固在中橫梁與門腿立柱交匯處，并在鋼管端部設(shè)置一調(diào)節(jié)螺桿，用于調(diào)整門腿垂直度，另一側(cè)加固在一期預(yù)埋板上。

（2） 支撐桿受力計(jì)算。支撐管受力情況見圖5，支撐桿采用168 mm×6焊接鋼管制作而成，長(zhǎng)度L為8 020 mm，支撐管與地面埋板和門腿部位均采用鉸接。由于門腿就位后，內(nèi)側(cè)布置有纜風(fēng)繩控制其向外傾倒，支撐桿抗拉可忽略不計(jì)，受力計(jì)算僅考慮支撐桿受壓，假設(shè)門腿上端面中心吊裝就位后向內(nèi)側(cè)傾倒按最大水平位移300 mm控制，則支撐位置最大位移偏移為200 mm，門腿重心位移L1為190 mm，支撐桿力臂L2為4 333 mm。經(jīng)查設(shè)備廠家提供的施工圖，單側(cè)需支撐的重量分別為大車行走機(jī)構(gòu)、下橫梁、門腿及中橫梁，其質(zhì)量分別為9 967，4 127，3 878，2 924 kg，單根168 mm×6焊接鋼管支撐質(zhì)量為

G=（9967+4127+3878+2924）/2

=10448 kg（1）

根據(jù)GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，按b類，支撐桿穩(wěn)定性系數(shù)ψ=0.311，滿足規(guī)范要求，本設(shè)計(jì)參數(shù)取值見表2。

長(zhǎng)細(xì)比為λ=L/ρ=802/5.73=139.9＜200 （3）

門腿上端面中心向內(nèi)傾倒300 mm時(shí)，其支撐點(diǎn)位移為200 mm，支撐桿受力：

P=f₁×G×L₁/L₂

=1.2×10448×190/4333

=549.76 kN （4）

式中：f₁為風(fēng)荷載系數(shù)。

支撐桿的穩(wěn)定性校核：σ=P/（ψ×A）

=549.76×10³/（0.311×30.54×10^-4）

=5.79 MPa＜［σ］_{設(shè)計(jì)}（5）

式中：［σ］_{設(shè)計(jì)}為ф168 mm×6焊接鋼管最大理論抗彎剛度，為215 MPa。門腿上端面中心最大水平位移300 mm時(shí)，168 mm×6焊接鋼管受力符合要求。

4結(jié)語(yǔ)

按照以上安裝程序和吊裝、臨時(shí)加固方案，施工方順利高效地完成夾巖水利樞紐工程引水發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門機(jī)拼裝，為后續(xù)小車、電氣設(shè)備安裝及負(fù)荷試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。對(duì)臨時(shí)加固措施及起重設(shè)備的計(jì)算及選型降低了門機(jī)拼裝的安全風(fēng)險(xiǎn)，值得其他類似結(jié)構(gòu)及施工條件的門機(jī)安裝工程參考。

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（編輯：江燾，舒忠磊）