PAGE大型弧形鋼閘門安裝施工工法前言弧形鋼閘門是現代水利水電工程中使用較多的門型之一，它具有閘門門葉較輕、啟閉力小且運行速度快、操作靈活、運轉安全的特點，同時它所對應的閘墩高度和厚度也較小，是眾多的閘門中最為經濟的一種門型。雖然弧形鋼閘門在水利水電工程中被廣泛采用，但其結構上比平面鋼閘門復雜，特別是大型弧形鋼閘門，受運輸條件、安裝場地的限制較大，其安裝施工也較為困難。在云南昭通魯甸縣洪石巖水電站建設中，大壩攔水堰設計由5孔大型弧形鋼閘門承當蓄水和泄洪的功能，弧門孔口尺寸為14.0m×11.0m,設計水頭11.0m,閘門單重78t,總重量390t。閘門設計為斜支臂、圓柱鉸球面軸承連接，采用單缸雙作用液壓啟閉機操作運行。本文結合該工程弧形鋼閘門的安裝施工成功實踐，對施工中所采取的各種技術、工藝措施及施工過程進行分析、整理，形成本工法。工法特點由于大型弧形鋼閘門門體尺寸大，并受運輸條件、安裝場地的限制，本工法充分利用安裝現場的施工場地，在混凝土閘墩上部合理布置起重錨點，采用卷揚機組對弧形鋼閘門及附件進行分節、分組安裝施工，弧形鋼閘門門葉采用在閘室里安裝位置分節段豎式安裝施工。適用范圍適用于水利水電工程中的露頂式、潛孔式及其他大型弧形鋼閘門的現場安裝施工，液壓啟閉機操作運行。工藝原理將預拼合格后的弧形鋼閘門分節拆分后從泄洪孔道上、下游反弧段拖運至安裝部位，采用卷揚機組通過預埋在閘室側墻和頂部的預埋件，用卷揚機及滑車組對弧形鋼閘門門葉、支鉸座、支臂、油缸等進行安裝施工。分節段的閘門門葉采用在閘里自下往上的豎式安裝施工，并用臨時鋼支撐焊接加固。見圖4.1圖4.1弧形鋼閘門安裝施工示意圖施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程安裝施工準備安裝施工準備底坎、側軌等埋件安裝底坎、側軌等埋件安裝閘門門葉分節拼裝支臂與活動鉸鏈安裝支鉸支座安裝閘門門葉分節拼裝支臂與活動鉸鏈安裝支鉸支座安裝支臂開口處端板與上、下主梁安裝支臂開口處端板與上、下主梁安裝支臂與門體連接支臂與門體連接門體門葉按順序焊接門體門葉按順序焊接閘門水封安裝閘門水封安裝閘門與啟閉機聯動試驗、移交閘門與啟閉機聯動試驗、移交5.2操作要點5.2.1施工準備工作1、組織施工人員熟悉安裝圖紙與質量要求,進行施工技術交底、會審圖紙，熟悉設備說明書、了解設計意圖、消化各種技術資料；配備各種專業技術人員，對工人進行操作訓練，制定并優化施工方案等。2、對于分節制作的弧形閘門．要求制造廠家在出廠前進行整體預拼裝，對到貨設備及其零部件根據臺同文件進行認真的清點，檢查其出廠臺格證、閘門制造驗收資料和原材料的質量臺格證．3、檢查門槽中的模板等雜物是否清理干凈，一、二期混凝上結合面是否全部鑿毛．一期門槽部位的混凝土斷面尺寸是否合格．有無偏移等。4、搭設施工腳手架及安裝防護設施,布置起吊運輸設備、電纜、電焊機等。5、設置測量控制點，放閘室軸線、統一邊線、放底坎高程、里程線；側軌的半徑線(兩側至少各3條)；找準支鉸軸的中心座標點等，并反復核對鉸座、底檻和側軌的中心、高程和里程，清除誤差。5.2.2底坎、側軌的安裝1、底坎在安裝之前要重新檢查和清理，找出原制造時的中心線及軸線。底坎的安裝就位看起來比較簡單，但必須給以足夠的重視，因為它是整個安裝工作的基礎，軸線、里程線、高程若發生一點變化，都會引起連鎖反應，造成不堪設想的后果。所以，就位過程中必須找準各項尺寸，施工時可利用千斤頂及倒順螺栓調整水平位置，用水準儀多點反復測量控制高程，達到規定標準后，將錨筋和錨板焊牢，再進行二期混凝土的澆筑。2、側軌的安裝以閘墩上定出的支鉸軸線為中心點，R(門葉曲率半徑)為半徑劃弧，在閘墩上劃出側導板安裝控制線，同時在側導板上也劃出此線。根據側導板分節情況，利用墩上部的預埋錨鉤由下至上進行吊裝。調整、固定同底坎安裝，焊接接頭磨平。嚴格控制其對孔口中心線尺寸、工作表面平面度、工作表面組合處的錯位等不超過規范要求，同時要注意控制二期混凝土澆筑高度，避免過大的側壓力造成側軌埋件變形。5.2.3支鉸支座安裝支鉸支座的安裝關鍵在于控制好埋件的支鉸軸中心位置及其俯角,支鉸座吊裝之前要先確定鉸軸中心點，以便于拉線和調整同心度。具體做法是：自制兩塊鉸軸中心找正板，將板分別固定于兩側墻上預留孔處的插筋上，使板面約三分之二處于支鉸軸中心高程線以上，板面中心垂線與鉸軸里程處垂線相重合，然后用鋼鋸沿重合線開槽t其深度到達高程線為止，槽底即是鉸軸的中心點。再用細鋼絲連結兩端中心點便是支鉸軸的軸線,也是調整支鉸梁的工作基線,根據實際情況，支鉸座也可以和活動鉸鏈同時找正，吊裝時只要把活動鉸鏈的下緣放到其設計座標點上，傾斜度(俯角)可以通過支鉸軸線找正實現。利用墩上部的預埋錨鉤進行吊裝安裝調整、固定,當左右兩側找準同心之后方可進行加固焊接。焊接之前要用千斤頂，導鏈葫蘆或拉緊螺栓等工具做臨時固定，以防止焊接變形。加固過程中要不斷地測量并隨時校正兩鉸的同心度，直至加固焊接完成。二期混凝土澆筑過程中，仍要注意用儀器監測，防止移位以保證安裝質量。5.2.4支臂的組裝與安裝支臂的組裝關鍵在于根據設計圖紙找出各組裝件的中心線，選擇好合理的吊點位置，配置，如導鏈葫蘆、卷揚機等設備及工器具。由于孔內場地狹窄，故采用左、右支臂分別組裝和吊裝,為使配合起吊時的位移較為方便，支臂褲衩與支絞組裝時須對準兩體的中心線，螺拴孔對正后上好螺拴，再將支臂腿用卷揚機通過導向滑輪或導鏈提起，接頭對準支臂褲叉中心，對正上、下接頭后進行焊接，并用100×100×10的角鋼對上、下支臂進行臨時加固，經檢查驗收后再進行桁架系的組裝和焊接。此后利用左、右側墩上的預埋錨鉤、吊點，用卷揚機、滑輪組提升支臂，導鏈葫蘆拉住支臂進行左右前后調整，至直對正并穿上銷軸，然后將支臂與門葉的聯接端輕輕放下，進行另一支臂的安裝。5.2.5門葉拼裝由于受施工現場場地局限，加上閘門自身重量較大，拼裝時的吊裝、閘門的翻身都有一定的困難，所以，采用的方案為閘門門葉的拼裝選擇在門槽內分三節段由下至上進行。門葉入槽組裝時，先在側軌上劃出弧門面板上游一側的投影線，根據各門葉分節圖的弧長，在距上、下兩端約200mm處各焊一塊擋塊，擋塊焊于距離理論弧門面板外緣3-4cm處,用楔子板調整門葉。第一節門葉用卷揚機、滑輪組起吊落入底坎時，要在底坎上焊左、中、右三塊擋塊，以防滑移，待門葉調整完后，在弧門面板上游一側用臨時鋼支撐加固，將下支臂與之連接。再吊入第二節門葉，調整完畢后與第一節門葉的對接縫進行點焊，再將上支臂與之連接、加固。最后吊人上節門葉，調整完畢后與第二節門葉的對接縫進行點焊、加固。支臂安裝應在支鉸座基礎二期混凝土達到設計強度后進行，實測支鉸端面至門葉主粱與支臂組合面的長度，根據實際情況調整門葉，先對支臂縱桿的對接角焊縫施焊，然后進行連接板與抗剪板（已頂緊無隙)之間的角焊縫焊接，最后進行門體自下而上、自中向外上的施焊。閘門門葉拼裝施工工藝流程見下：啟閉試驗、竣工移交分節門葉及附件清點、驗收啟閉試驗、竣工移交分節門葉及附件清點、驗收門葉上下運動、安裝水封焊接單節門葉起吊點及側纜點門葉上下運動、安裝水封焊接單節門葉起吊點及側纜點閘門門葉按工藝順序焊接第一節門葉吊裝入槽閘門門葉按工藝順序焊接第一節門葉吊裝入槽支臂及啟閉油缸與門體連接拼裝、調整、檢驗、加固支臂及啟閉油缸與門體連接拼裝、調整、檢驗、加固節間縫焊接、檢驗第二節門葉吊裝入槽節間縫焊接、檢驗第二節門葉吊裝入槽拼裝、調整、檢驗、加固拼裝、調整、檢驗、加固拼裝、調整、檢驗、加固拼裝、調整、檢驗、加固第三節門葉吊裝入槽節間縫焊接、檢驗第三節門葉吊裝入槽節間縫焊接、檢驗5.2.5門葉焊接現場拼接焊縫全部為定位焊，焊接難度較大，上、下游方向又互不通視，因此，保證閘門安裝質量的關鍵是控制拼裝的時定位精度和焊接變形。門體焊縫可分三類：I類焊縫--邊梁的腹板及翼緣板的對接焊縫，Ⅱ類焊縫--門葉面板的對接焊縫，其余均屬Ⅲ類焊縫。具體焊接要求為：閘門焊接采用直流焊機、E5015(J507)焊條，焊前對焊條按要求烘干，焊時用保溫筒存放。點焊長度不小于50mm．間距為l00-400mm,且在坡口內引弧。焊接時按照先焊邊粱腹板的對接焊縫，再焊翼緣板的對接焊縫，最后焊面板對接縫的順序進行。由于面板寬度較長，禁止采用直通焊，應采用不同方向短焊縫的連接方法來減少焊接變形，一般可采用分四段，再采用分中逐步退焊法或交替焊法來完成，禁止從邊緣向中間施焊。焊縫反面用炭弧氣刨清根后封底（專用炭棒Φ6mm-Φ8mm，電流450-500A，壓縮空氣0.5MPa，氣刨后用砂輪打磨），止水橡皮安裝處焊縫進行磨平處理。施焊過程中必須隨時監視門葉變形情況，根據實際情況合理調整焊接順序，控制和防止變形。I、II類焊縫經外觀檢查合格后，按規定作超聲波無損探傷，對不合格的焊縫作返工處理，并經檢驗合格。5.2.6閘門整體運行試驗：閘門裝好后在無水狀態下，作全行程啟閉試驗，啟閉時在止水橡皮處澆肥皂水潤滑。1、檢查自動掛脫梁的脫掛鉤是否靈活可靠，清除門葉上和門槽內所有雜物。2、檢查止水橡皮有無損傷，滾輪及閘門在升降過程有否卡阻，啟閉設備兩側是否同步。3、閘門處于工作部位后，用燈光檢查止水橡皮的壓縮情況，不應有透亮或有間隙。上游止水閘門則應在支承裝置與軌道接觸后檢查。閘門在承受設計水頭的壓力時通過任意1m長止水橡皮范圍骨漏水量不應超過0.1L/S。5．3勞動力組織（見表5.3）表5.3勞動力組織表序號施工工種及分類類人數備注1管理及技術人員員5持證2無損探傷技術人人員2持證3電工2指揮、操作、安安監4起重、拼裝工10持證5電焊工8持證6雜工6持證6、施工材料與設備：本工程施工中所采用的主要材料為閘門設計用Q345B、Q235B等常規鋼材，無需特別說明，采用的施工主要機具、設備見如下表6.1;表6.1施工主要機具、設備表序號設備名稱規格型號單位數量備注15噸慢速單筒卷揚揚機起重1012型臺2安裝門葉等、各各帶Φ19.55mm鋼絲繩150mm23噸慢速單筒卷揚揚機起重1011型臺3安裝埋件及牽引引，各帶Φ17.55mm鋼絲繩繩150mm3交流焊機BX1-500臺4直流焊機AX1-5000臺5電焊條烘箱臺6保溫筒5Kg只7超聲波探傷儀CTS-22臺探測焊縫質量8空壓機0.9m3/mmin臺碳刨清根、倒坡坡口等9手提砂輪機Φ100-Φ150臺碳刨清根、倒坡坡口等10角向磨光機Φ80臺11經緯儀TDJ2臺施工放線12水準儀DZ2臺施工放線13框式水平儀0.02mm//m臺14手拉葫蘆3T--5T個鏈條長>3.00米千斤頂5T—32T個機械式碳弧氣刨機630A個焊縫清根氧割設備套4含割槍、氣瓶、管管子等7、質量控制7．1工程質量控制標準弧形鋼閘門的安裝施工應嚴格按照設計文件和執行DL/T5018-2004《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》；SL36-92《水工金屬結構焊接通用技術條件》；SD/T249.2-88《單元工程質量等級評定標準》；GB985-88《焊縫坡口形式和尺寸》；GB17345-89《焊縫超聲波探傷》及GB6076《起重機械安全規程》的規定。7.1.1支鉸鉸座安裝技術要求根據規范及設計技術要求，支鉸安裝的允許公差或極限偏差符合表7.1.1的規定。表7.1.1支鉸安裝的允許公差或極限偏差項目公差與偏差鉸座中心對孔口口中心線的的距離±1．5mm里程±2．0mm高程±2．0mm鉸座軸孔傾斜1/1000兩鉸座軸線的同同軸度1．O鉸軸中心至弧門門面板外緣緣半徑R的極限偏偏差露頂式閘門±8.0mm潛孔式閘門±4.0mm7.1.2現場焊接應嚴格按照焊接工藝評定實施焊接操作，在焊后24小時后對焊縫（熔透焊縫）進行超聲波探傷檢查，標準見表7.1.2表7.1.2焊縫探傷檢查表標準表序號焊縫名稱焊縫分類X射線(RT)超聲波(UT))1一類邊梁的腹板及翼翼緣板的對對接焊縫20%100%2二類門葉面板的對接接焊縫10%50%3三類一類、二類以外外的焊縫無要求無要求注：所有的一類、二類對接焊縫均需焊透。一類焊縫超聲波(UT)探傷I級合格，X射線(RT)探傷II級合格；二類焊縫超聲波(UT)探傷II級合格。7．2質量保證措施7.2.1建立嚴格的質量管理制度，并在施工中加強檢查落實，將制度落實到位。7.2.2嚴格按照施工規范、施工操作程序、施工工藝進行施工，對重點、難點工程制定出切實可行的施工方案和針對性的措施，堅決杜絕違章違規蠻干現象發生。7.2.3制定出切實可行的施工方案和針對性的措施，在施工過程中自下而上按照“跟蹤檢查”、“復檢”、“抽檢”三個檢測等級分別實施檢測。7.2.4鋼拱肋拼裝質量的好壞直接影響焊接質量，因此在構件拼裝時，要嚴格控制焊接處的間隙，錯邊等誤差。7.2.5焊接操作嚴格執行經過焊接工藝評定確定的焊接參數和規程。要加強焊條保管焊條使用前應在烘箱內烘培，然后恒溫保存；焊接時從烘箱內取出焊條應放在特制的具有120。C保溫的手提式保溫桶內攜帶到焊接部位，隨用隨取，在4小時內用完，超過4小時則焊條或當天用不完的焊條應重新烘培后用。7.2.6焊接前，將剖口表面、剖口邊緣內外側30-50mm范圍內的油污、鐵銹等雜物清除干凈，露出金屬光澤。剖口焊均采用墊板和引弧板，墊板和引弧板均用低碳鋼板制作。施焊時宜分層焊接，打底焊應由專人負責進行。焊接過程中逐道焊縫清渣，除飛濺物，發現缺陷及時用角向砂輪打磨，除去缺陷。7.2.7制定閘門的焊接程序,嚴格焊接順序：先焊距構件形心軸近的焊縫，以便逐漸增加構件鋼度，對構件變形影響最大的焊縫最后焊,當形心軸兩側有焊縫時，先焊焊縫較少側,對大長度焊縫用斷續焊代替連續焊。對于縱梁(隔板)的對接縫，采用由形心軸位置為界向兩側對稱施焊再焊接后翼緣板，先閘門邊梁后翼緣焊接再其他縱梁翼緣完成打底定位焊，之后進行面板焊縫，采用斷續焊焊接打底，最后完成面板及后翼緣的所有焊縫。8、安全措施8．1建立健全安全組織保證體系，落實安全責任考核制，貫徹執行“安全第一，預防為主”的方針，切實做到防患于未然，確保人身及工程設備安全。根據國家有關規定、條例，結合工地具體的特點，成立安全施工領導小組，設專職安全員，負責安全生產活動，落實安全生產的保證措施，實現安全生產目標。8．2深化安全教育，強化安全意識。施工人員上崗前必須進行安全教育和技術培訓，牢記“安全第一”的宗旨，安全員堅持持證上崗。8．3推行安全標準化工地建設，抓好現場管理，搞好文明施工。易燃易爆品妥善保管，工程材料合理堆放，各種交通、施工信號標識完備，水管路、供電線路要暢通、架設正確。施工現場緊張有序，施工工序有條不紊，文明施工，安全生產。8．4認真實施標準化作業，嚴格按安全操作規程進行施工，嚴肅勞動紀律，杜絕違章指揮與違章操作。8．5對全體施工人員要進行防火教育，培訓一批義務消防人員，嚴禁野外用火，用火地區采取一定隔離防護措施，生活區及施工現場配備足夠的消防設備，消除一切可能造成火災、爆炸事故的根源，嚴格控制易燃物和助燃物的貯放。8．6設立專職安全員并建立24小時跟班制度，糾正和消除施工中出現的不安全苗頭。8．7對施工人員定期進行安全教育和安全知識的考核。8．8高空作業要嚴格按照規范和安全作業規則佩戴安全帽、安全帶、設置安全網，大風、大雨等不良氣候條件下不得進行高空作業。吊裝作業時，墩身附近嚴禁人員逗留，并設立明顯的作業和禁入標志。8．9起重作業時經常性派專人檢查起重設備各系統，確保萬無一失。所有配電箱保證箱門關閉可靠，電焊機等用電設備均保證可靠接地，并有防雨措施。8．10工地設立明顯的安全警示牌和安全注意事項宣傳欄。8．11各類機械設備操作人員必須持證上崗，無證人員或非本機人員不得上機操作。8．12冬季施工期間，做好人員、機械設備的防凍工作。8．13槽內閘門拼對，在閘門上、下游均搭設相應高度的鋼管腳手架，并保證牢固；壩頂安排專人看護，防止高空墜物及安全提醒。9、環境保護措施9．1成立對應的施工環境保護管理機構，配備一定數量的環保設施和技術人員，認真學習環保知識，共同做好環保工作，采用各種有效措施，對容易引起環境污染的各種渠道嚴格控制。9．2營造良好施工環境。合理布置施工現場、規范圍擋，做到標牌清楚、齊全，施工場地整潔文明。同時在施工現場和生活區設置足夠的臨時衛生設施，經常進行衛生清理，在生活區周圍種植花草、樹木，美化生活環境。9．3對征地范圍內的水土及生態環境的采取保護措施。施工界限的植物、樹木等盡力維持原狀；按照設計施工，規范取、棄土，并將邊坡平整穩定，禁止向河流和設計范圍外的場地棄土。及早施工防護工程，排水工程和裸露地表的植被覆蓋，防止水土流失。9．4對有害物質（如燃料、廢料、垃圾等）要通過焚燒或其它措施處理后運至監理工程師指定地點進行掩埋，防止對動、植物造成損害。9．5車輛在運料過程中，對易飛揚的物料用蓬布覆蓋嚴，且裝料適中，荷載不超限；車輛輪胎及車外表用水沖洗干凈，不得污染道路。施工場地和運輸道路產生的揚塵，進行灑水防護。9．6施工營地和施工現場的生活垃圾，應集中堆放。經當地環保部門同意后，定期運至指定地點。9．7優先選用先進的環保施工機械，對使用的工程機械和運輸車輛安裝消聲器并加強維修保養，降低噪音；修建臨時隔音屏障，減少噪音傳播；機械車輛途經居住場所時應減速慢行，不鳴喇叭；合理安排施工作業時間，盡量降低夜間車輛出入頻率，夜間施工不得安排噪音很大的機械。9．8合理安排施工人員在高噪音區和低噪音區的作業時間，并配備勞保用品。10、效益分析10．1本工法采用卷揚機組通過預埋在閘室側墻和頂部的預埋件，用卷揚機及滑車組對弧形鋼閘門門葉、支鉸座、支臂、油缸等進行安裝施工，分節段的閘門門葉采用在閘里自下往上的豎式安裝施工，能夠很好地解決因施工現場場地狹小所帶來的安裝困難問題。10．2分節段的閘門門葉采用在閘里自下往上的豎式安裝施工，對比傳統的門葉采用分節段水平拼裝再整體安裝施工，實踐證明可節約大量的拼裝平臺搭設鋼材用料。10．3施工因地制宜，施工中充分利用預埋在閘室側墻和頂部的預埋件，合理布置和運用卷揚機及滑車組對弧形鋼閘門門葉、支鉸座、支臂、油缸等進行安裝施工，交叉和平行作業相結合，能夠加快施工進度，縮短工期，具有較好的經濟效益。11、應用實例11．1洪洪石巖水電電站工程位位于云南昭昭通地區魯魯甸縣境內內的牛欄江江上，廠址址距魯甸縣縣城約200km。電電站是以發發電為主，兼兼有防洪和和灌溉等效效益的綜合合水利工程程，總庫容容69.33×1044m3，裝機容容量4×200MW。工程的的主要建筑筑物有攔水水堰、引水水隧洞、發發電廠房等等以及相應應的金屬結結構設施。主主體工程于于2003年12月開工，于于2006年19月竣工發電電。大壩攔攔水堰設計計由5孔大型弧弧形鋼閘門門承當蓄水水和泄洪的的功能，弧弧門孔口尺尺寸為144.0m×11.00m,設計水頭頭11.00m,閘門單重78t,,總重量3990t。閘門設設計為斜支支臂、圓柱柱鉸球面軸軸承連接，單單缸雙作用用液壓啟閉閉機操作運運行。施工中采用用了三組卷揚揚機組通過過預埋在閘閘室側墻和和頂部的預預埋件，用用5噸、3噸卷揚機及及滑車組對對各弧形鋼閘閘門門葉、支鉸座、支臂、油缸缸等進行安安裝施工，分節段的閘門門葉采采用在閘里里自下往上上的豎式安安裝施工，能能夠很好地地解決因施施工現場場場地狹小所所帶來的安安裝困難問問題。閘門門安裝主體體施工僅用用90天，取得得了較好的的經濟效益益和社會效效益。11．2古洞口