浅析某泄水闸弧形闸门安装方法

　　摘要：本弧形闸门结构设计比较复杂，安装工艺繁琐，对各部位的安装精度要求很高。本文为此制定了简捷可行的施工方案，精心组织施工，控制每个环节的安装精度要求。
　　关键词：泄水闸；弧形闸门；安装
　　1前言
　　某泄水闸段共设有20孔露顶式弧形工作门,。弧门安装于2008年4月开始,预计于2008年9月安装调试完毕。
　　弧门门叶制作时分为4节,与支臂相连的上下主横梁分别位于第1节和第3节(由下至上)。每孔弧门设2个支臂,单个支臂,分为支臂上撑梁、支臂下撑梁(含支臂裤衩)、直腹杆、斜腹杆组合件、支臂前端板等五个单元运到现场,在现场将除支臂前端板外的其它单元组装成整体,组装后单个支臂重约29t。活动支铰、固定支铰和铰轴在制造厂装配成整体运至现场,单侧支铰重约28t。
　　工程弧门数量多(20孔计约4400t),安装工期紧(6个月),且与土建交叉施工,测量人员及测量仪器、大型起重设备等均与土建施工共用,相互干扰较大。为保证施工进度,减少施工干扰,在弧门安装过程中对弧门安装方法进行了改进。
　　2弧门安装方法
　　2.1弧门安装控制点设置
　　弧门安装控制基准点主要利用全站仪设置,为避免累积误差,同一闸室的安装控制基准点需一次性设置完成。为减少弧门安装控制基准点设置工作量,控制基准点主要设置在闸室底板及底板以上1m范围内,支铰中心等高空控制点(线)由安装人员从设置的基准点利用水准仪、经纬仪、钢卷尺等引出。
　　2.1.1弧门埋件安装控制基准点设置
　　弧门埋件安装控制基准点设置见图1,每条控制基准线均由三点组成,其中一点用于校核。
　　
　　图1弧门埋件安装控制基准点设置
　　(1)底槛安装控制基准点设置。
　　在弧门底槛安装部位的两侧墙边布置线架,将门槽中心线(a1a2a3)测放于线架上;在闸室内设置孔口中心线及高程基准点(o1o2o3)。
　　(2)侧轨及支铰钢梁孔口控制基准点设置。
　　在闸室底板上设置两条控制基准线(b1b2b3、b1′b2′b3′),此控制线到侧轮导轨埋件工作面距离为900mm(此值与支铰钢梁安装中心到侧墙距离相同),用于控制侧轨及支铰钢梁在孔口方向的位置。
　　(3)支铰中心线设置。
　　在闸室底板上沿两支铰轴设计中心设置一条支铰中心投影线(c1c2c3),并将此线延伸至闸室两侧墙上,在侧墙上放出两个高程点(左右各1个)。
　　用经纬仪将支铰中心投影线延伸至侧墙上支铰安装高程附近,用经过校核的钢卷尺沿此延伸线按侧墙上所放的高程点放出支铰中心线在侧墙上的投影,两侧墙上两点的连线即为支铰轴中心线。在此位置用膨胀螺栓固定钢板制作小型钢支架,在钢支架上设置钢琴线即为支铰轴中心线。
　　2.1.2门体安装控制点设置
　　(1)在已安装的弧门底槛上,作出孔口中心线及底槛门槛中心线。在底槛上作出弧门第1节门叶底缘下游侧与底槛接触线,并利用钢卷尺以支铰中心为基准进行校核,合格后在左、中、右三个部位焊上定位挡板,定位挡板焊在面板下游侧。布置定位挡板时错开底槛上放出的孔口中心线。
　　(2)用钢卷尺以支铰中心为基准,按设计弧门半径在侧轨面放出弧门面板外缘边线,并与侧轨止水面进行校验,合格后作出明显标记,用以控制门叶面板位置。
　　2.2安装技术措施
　　泄水闸上游布置有一台M1500塔机及一台K80塔机,作为弧门安装的主要吊装设备。
　　因安装部位空间较小,支铰、支臂、门叶翻身及调整角度等均利用一台塔机配合2~4个10t手拉葫芦进行。
　　2.2.1底槛安装
　　底槛安装前,在埋件上作出中心线。
　　底槛安装时利用水准仪控制高程,利用已放出的门槽中心线(a1a2a3)及孔口中心线(o1o2o3)控制中心偏差。
　　2.2.2侧轨安装
　　侧轨设计为两个独立部件:侧止水埋件;侧轮导轨埋件。两个部件独立安装。
　　(1)侧轨至支铰中心距离控制。
　　侧轨安装前,在已安装的底槛上作出侧轨与底槛在孔口方向的接触线、侧止水埋件安装中心线、侧轮导轨埋件安装中心线;以闸室侧墙上已设置的支铰中心投影为圆心,利用经过校核的30m钢卷尺沿闸室侧墙在侧轨上、下游放出8组控制点(见图2中1-1′、2-2′……8-8′)。
　　
　　图2侧轨到支铰中心距离控制点设置
　　将底节侧轨吊至安装部位,侧轨底缘部位及中心线与底槛上放出的接触线及安装中心线重合;利钢卷尺或钢板尺沿1-1′、2-2′……8-8′方向量出1~8点到侧止水板边缘距离,或到侧轮导轨埋件边缘距离,即可控制侧止水埋件、侧轮导轨埋件在门槽内的安装位置。
　　(2)侧轨孔口中心控制。
　　侧轨安装时,利用图1中的两条基准线(b1b2b3、b1′b2′b3′)为布置经纬仪,测量其到侧止水工作面(或侧轮导轨埋件工作面)的距离来控制侧止水埋件(或侧轮导轨埋件)的安装垂直度及扭曲度。
　　在同时安装多孔弧门侧轨时,也可以控制基准线为基础,设置距侧轨止水面100mm的控制线,以该控制线为基准在闸室顶部挂线锤,测量侧轨止水面与线锤的水平距离控制侧轨在孔口方面的位置。安装完毕,利用经纬仪及两条基准线(b1b2b3、b1′b2′b3′)对侧轨安装尺寸进行校核。
　　侧轨调整合格后,在加固前利用全站仪进行检查校核。
　　2.2.3支铰钢梁安装
　　(1)支铰钢梁的安装质量直接影响到支铰的安装质量,最终影响到弧门运行状况的优劣,因此其安装质量需严加控制。
　　为保证支铰钢梁安装质量,预先用厚度为20mm钢板按固定支铰设计尺寸制作2对假固定支铰,假支铰底座及轴孔经过加工处理,且需有足够的刚度。
　　支铰钢梁安装时主要控制三个尺寸:①支铰钢梁上假支铰轴孔中心线(支铰中心);②支铰钢梁在孔口方向的中心线;③支铰钢梁的倾斜度。
　　(2)支铰钢梁安装前,在支铰钢梁上标出中心线。
　　①支铰钢梁上假支铰轴孔中心控制支铰钢梁安装时,假支铰与支铰钢梁装配,支铰中心线(钢琴线)通过假支铰轴孔且固定牢靠,测量假支铰轴孔内径与钢琴线的距离,即可控制支铰轴中心位置。
　　②支铰钢梁在孔口方向的中心线控制利用图1中两条基准线(b1b2b3、b1′b2′b3′)架设经纬仪控制支铰钢梁在孔口方向的位置。
　　③支铰钢梁的倾斜度支铰钢梁的倾斜度按其水平投影尺寸L的偏差值来控制,要求L的偏差值不大于L/1000。
　　支铰钢梁安装完毕,用全站仪校验安装尺寸,合格后设计要求对支铰钢梁进行加固。在焊接加固过程中需对支铰钢梁变形情况进行监控,以防变形。
　　2.2.4支铰安装
　　支铰安装为整体吊装。支铰运至现场后调整其角度,并用型钢临时焊接固定,使固定支铰与活动支铰位置相对固定。用M1500塔机配合2个10t葫芦吊起固定支铰端,在此状态下利用2个葫芦将支铰按设计安装角度基本调整到位,然后将支铰吊装就位,经检查合格后将预埋螺栓上的螺母拧紧。
　　弧门支铰两种安装方法所需时间:弧门单侧支铰在空中调整安装角度,吊装时间约5h;弧门单侧支铰安装角度在地面基本调整到位,吊装时间约3h。
　　由此可见,固定支铰与活动支铰装配后在地面将支铰安装角度基本调整到位后整体吊装,可大大减少高空作业量,既提高了安装效率,也增加了安全性。
　　2.2.5支臂组装及安装
　　(1)为方便支臂安装,利用I20工字钢制作2~4个活动式钢支墩为上、下两节,可以重复利用,且移动方便。用于安装过程中的支撑支臂。
　　(2)支臂各安装单元,在弧门闸室内进行组拼。
　　支臂前端板不与支臂焊成整体,而是在安装门叶时先用螺栓将其固定在主横梁上的安装部位。支臂拼焊完毕并经检查合格后,前2孔弧门支臂安装时预留约20mm修切余量;从第3孔开始,支臂吊装前按设计图纸要求及安装经验将支臂长度基本修切到位(预留约5mm修切余量)。此方法安装质量较好,安装效率也较高。
　　(3)支臂安装时,用M1500塔机将支臂吊起,用2个葫芦调整支臂安装角度。角度基本调好后,起吊支臂与对应支铰进行组装,通过连接螺栓将支臂和支铰连接成整体,并用支墩在靠近支臂前端板的位置(底槛下游侧)将支臂支撑牢固,此时可将临时固定支铰的型钢取掉。
　　(4)弧门支臂两种安装方法所需时间:①弧门单侧支臂在安装位置调整角度时,吊装时间约5h;②弧门单侧支臂吊离地面约500mm,将安装角度基本调整到位,然后吊到安装部位与支铰连接,吊装时间约3h。
　　2.2.6门叶组装
　　(1)弧门门叶分4节运至现场,在弧门门槽内立拼为整体。与支臂连接的第1节、第3节门叶吊装前用螺栓将支臂前端板与主横梁装配。
　　将下节门叶用M1500塔机吊至安装部位,用2个10t葫芦将门叶水平牵引逐渐和支臂靠拢,并控制门叶中心与孔口中心对齐后落地,门叶底缘与底槛上定位板接触紧密后在底槛上游侧焊定位挡板。
　　(2)在钢支墩上放32t或50t千斤顶调整支臂高度,同时对支臂前端进行少量修整,调整弧门门叶面板外缘与侧轨上放样尺寸相符,直到弧门半径,门叶与支臂、侧止水埋件相互装配关系符合图纸及规范要求后,在侧轨上焊定位挡板(面板上游侧),下节门叶与支臂连接处点焊牢固,并焊上加劲板。门叶面板上游侧以型钢支撑,随后依次吊装第2节~第4节门叶就位。
　　第1节~第4节门叶全部调整到位、检查控制尺寸符合图纸及规范要求后点焊固定。当第4节门叶全部拼装完毕后,对弧门控制尺寸进行检查,合格后方可开始焊接。
　　(3)为确保弧门门叶安装过程中的安全,支臂连接板与门叶组装螺栓未完全连接或连接板未与支臂点焊固定前禁止松去塔机吊钩,以免门叶在倾斜状态下滑落发生事故。
　　2.2.7安装焊缝焊接
　　为保证弧门安全,先焊支臂与前端板连接焊缝,再焊门叶安装焊缝。
　　(1)支臂与前端板连接焊接由偶数焊工对称焊(两支臂同时进行)。先焊加强筋板与支臂及前端板连接焊缝,再焊支臂与前端板连接焊缝。
　　(2)门叶安装焊缝焊接顺序是:先焊边梁及隔板腹板焊缝,再焊下游侧翼缘板焊缝,最后焊接面板焊缝。
　　(3)焊接过程中需监测弧门面板外缘至支铰中心曲率半径、面板变形情况等,发现问题及时处理。抗剪板必须顶紧连接板边缘,并在整个门叶安装之后进行焊接。
　　(4)焊接完毕后探伤一、二类焊缝,复测弧门整体几何尺寸。
　　2.2.8水封及侧轮安装
　　弧门水封及侧轮安装待弧门与液压启闭机连接并能提升弧门后进行。
　　(1)弧门水封安装前测量水封固定螺栓孔与侧轨止水座板距离,调整水封压缩量后压紧。
　　(2)侧轮安装时调整钢垫板及橡胶垫厚度使侧轮到侧轨距离符合安装要求。
　　2.2.9弧门调试
　　在弧门液压启闭机系统安装调试完毕、弧门水封及侧轨安装完毕后进行弧门整体调试。
　　结语
　　20孔弧门安装控制基准点主要设置在闸室底板及底板以上1m范围内,安装时由安装人员从所设置的基准点用水准仪、经纬仪、钢卷尺等引出所需要的控制点(线),大大减少了测量人员的工作强度。支铰钢梁与支铰分开安装。安装支铰钢梁时,利用假支铰控制支铰中心线,降低了支铰钢梁的安装难度。支铰、支臂均为整体吊装,且在较低高度将支铰、支臂安装角度基本调整到位,减少了高空调整时间,降低了施工难度,提高了工作效率。
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