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1、大型弧形钢闸门安装施工工法大型弧形钢闸门安装施工工法1、前言前言弧形钢闸门是现代水利水电工程中使用较多的门型之一，它具有闸门门叶较轻、启闭力小且运行速度快、操作灵活、运转安全的特点，同时它所对应的闸墩高度和厚度也较小，是众多的闸门中最为经济的一种门型。虽然弧形钢闸门在水利水电工程中被广泛采用，但其结构上比平面钢闸门复杂，特别是大型弧形钢闸门，受运输条件、安装场地的限制较大，其安装施工也较为困难。在云南昭通 XX 县 XXX 水电站建设中，大坝拦水堰设计由 5 孔大型弧形钢闸门承当蓄水和泄洪的功能，弧门孔口尺寸为 14.0m11.0m, 设计水头 11.0m,闸门单重 78t,总重量 390t。
2、闸门设计为斜支臂、圆柱铰球面轴承连接，采用单缸双作用液压启闭机操作运行。本文结合该工程弧形钢闸门的安装施工成功实践，对施工中所采取的各种技术、工艺措施及施工过程进行分析、整理，形成本工法。2 2、工法特点工法特点由于大型弧形钢闸门门体尺寸大，并受运输条件、安装场地的限制，本工法充分利用安装现场的施工场地，在混凝土闸墩上部合理布置起重锚点，采用卷扬机组对弧形钢闸门及附件进行分节、分组安装施工，弧形钢闸门门叶采用在闸室里安装位置分节段竖式安装施工。3 3、适用范围适用范围适用于水利水电工程中的露顶式、潜孔式及其他大型弧形钢闸门的现场安装施工，液压启闭机操作运行。4 4、工艺原理工艺原理将预拼合格后
3、的弧形钢闸门分节拆分后从泄洪孔道上、下游反弧段拖运至安装部位，采用卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件，用卷扬机及滑 车组对弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工。分节段的闸门门 叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工，并用临时钢支撑焊接加固。见图4.1起吊滑轮组液压油缸起重锚点闸门分节缝临时钢支撑图 4.1 弧形钢闸门安装施工示意图5 5、施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程5.25.2 操作要点操作要点5.2.1 施工准备工作1、组织施工人员熟悉安装图纸与质量要求,进行施工技术交底、会审图纸，熟悉设备说明书、了解设计意图、消化各种技术
4、资料；配备各种专业技术人员，对工人进行操作训练，制定并优化施工方案等。2、 对于分节制作的弧形闸门要求制造厂家在出厂前进行整体预拼装，对到货设备及其零部件根据台同文件进行认真的清点，检查其出厂台格证、闸门制造验收资料和原材料的质量台格证3、检查门槽中的模板等杂物是否清理干净，一、二期混凝上结合面是否全部凿毛一期门槽部位的混凝土断面尺寸是否合格有无偏移等。4、搭设施工脚手架及安装防护设施,布置起吊运输设备、电缆、电焊机等。安装施工准备支铰支座安装闸门门叶分节拼装底坎、侧轨等埋件安装支臂与活动铰链安装闸门与启闭机联动试验、移交闸门水封安装支臂开口处端板与上、下主梁安装支臂与门体连接门体门叶按顺序焊
5、接5、设置测量控制点，放闸室轴线、统一边线、放底坎高程、里程线；侧轨的半径线(两侧至少各3条)；找准支铰轴的中心座标点等，并反复核对铰座、底槛和侧轨的中心、高程和里程，清除误差。5.2.2 底坎、侧轨的安装1、底坎在安装之前要重新检查和清理，找出原制造时的中心线及轴线。底坎的安装就位看起来比较简单，但必须给以足够的重视，因为它是整个安装工作的基础，轴线、里程线、高程若发生一点变化，都会引起连锁反应，造成不堪设想的后果。所以，就位过程中必须找准各项尺寸，施工时可利用千斤顶及倒顺螺栓调整水平位置，用水准仪多点反复测量控制高程，达到规定标准后，将锚筋和锚板焊牢，再进行二期混凝土的浇筑。2、侧轨的安装
6、以闸墩上定出的支铰轴线为中心点，R(门叶曲率半径)为半径划弧，在闸墩上划出侧导板安装控制线，同时在侧导板上也划出此线。根据侧导板分节情况，利用墩上部的预埋锚钩由下至上进行吊装。调整、固定同底坎安装，焊接接头磨平。严格控制其对孔口中心线尺寸、工作表面平面度、工作表面组合处的错位等不超过规范要求，同时要注意控制二期混凝土浇筑高度，避免过大的侧压力造成侧轨埋件变形。5.2.3 支铰支座安装支铰支座的安装关键在于控制好埋件的支铰轴中心位置及其俯角, 支铰座吊装之前要先确定铰轴中心点，以便于拉线和调整同心度。具体做法是：自制两块铰轴中心找正板，将板分别固定于两侧墙上预留孔处的插筋上，使板面约三分之二处于
7、支铰轴中心高程线以上，板面中心垂线与铰轴里程处垂线相重合，然后用钢锯沿重合线开槽t其深度到达高程线为止，槽底即是铰轴的中心点。再用细钢丝连结两端中心点便是支铰轴的轴线,也是调整支铰梁的工作基线,根据实际情况，支铰座也可以和活动铰链同时找正，吊装时只要把活动铰链的下缘放到其设计座标点上，倾斜度(俯角)可以通过支铰轴线找正实现。利用墩上部的预埋锚钩进行吊装安装调整、固定,当左右两侧找准同心之后方可进行加固焊接。焊接之前要用千斤顶，导链葫芦或拉紧螺栓等工具做临时固定，以防止焊接变形。加固过程中要不断地测量并随时校正两铰的同心度，直至加固焊接完成。二期混凝土浇筑过程中，仍要注意用仪器监测，防止移位以保
8、证安装质量。5.2.4 支臂的组装与安装支臂的组装关键在于根据设计图纸找出各组装件的中心线，选择好合理的吊点位置，配置，如导链葫芦、卷扬机等设备及工器具。由于孔内场地狭窄，故采用左、右支臂分别组装和吊装,为使配合起吊时的位移较为方便，支臂裤衩与支绞组装时须对准两体的中心线，螺拴孔对正后上好螺拴，再将支臂腿用卷扬机通过导向滑轮或导链提起，接头对准支臂裤叉中心，对正上、下接头后进行焊接，并用 10010010的角钢对上、下支臂进行临时加固，经检查验收后再进行桁架系的组装和焊接。此后利用左、右侧墩上的预埋锚钩、吊点，用卷扬机、滑轮组提升支臂，导链葫芦拉住支臂进行左右前后调整，至直对正并穿上销轴，然后
9、将支臂与门叶的联接端轻轻放下，进行另一支臂的安装。5.2.5 门叶拼装由于受施工现场场地局限，加上闸门自身重量较大，拼装时的吊装、闸门的翻身都有一定的困难，所以，采用的方案为闸门门叶的拼装选择在门槽内分三节段由下至上进行。门叶入槽组装时，先在侧轨上划出弧门面板上游一侧的投影线，根据各门叶分节图的弧长，在距上、下两端约200mm处各焊一块挡块，挡块焊于距离理论弧门面板外缘3-4cm处,用楔子板调整门叶。第一节门叶用卷扬机、滑轮组起吊落入底坎时，要在底坎上焊左、中、右三块挡块，以防滑移，待门叶调整完后，在弧门面板上游一侧用临时钢支撑加固，将下支臂与之连接。再吊入第二节门叶，调整完毕后与第一节门叶的
10、对接缝进行点焊，再将上支臂与之连接、加固。最后吊人上节门叶，调整完毕后与第二节门叶的对接缝进行点焊、加固。支臂安装应在支铰座基础二期混凝土达到设计强度后进行，实测支铰端面至门叶主粱与支臂组合面的长度，根据实际情况调整门叶，先对支臂纵杆的对接角焊缝施焊，然后进行连接板与抗剪板（已顶紧无隙)之间的角焊缝焊接，最后进行门体自下而上、自中向外上的施焊。闸门门叶拼装施工工艺流程见下：第一节门叶吊装入槽分节门叶及附件清点、验收焊接单节门叶起吊点及侧缆点拼装、调整、检验、加固拼装、调整、检验、加固第二节门叶吊装入槽支臂及启闭油缸与门体连接拼装、调整、检验、加固节间缝焊接、检验门叶上下运动、安装水封闸门门叶按
11、工艺顺序焊接启闭试验、竣工移交节间缝焊接、检验第三节门叶吊装入槽5.2.5 门叶焊接现场拼接焊缝全部为定位焊，焊接难度较大，上、下游方向又互不通视，因此，保证闸门安装质量的关键是控制拼装的时定位精度和焊接变形。门体焊缝可分三类：I类焊缝-边梁的腹板及翼缘板的对接焊缝，类焊缝-门叶面板的对接焊缝，其余均属类焊缝。具体焊接要求为：闸门焊接采用直流焊机、E5015(J507)焊条，焊前对焊条按要求烘干，焊时用保温筒存放。点焊长度不小于50 mm间距为l00-400mm,且在坡口内引弧。焊接时按照先焊边粱腹板的对接焊缝，再焊翼缘板的对接焊缝，最后焊面板对接缝的顺序进行。由于面板宽度较长，禁止采用直通焊
12、，应采用不同方向短焊缝的连接方法来减少焊接变形，一般可采用分四段，再采用分中逐步退焊法或交替焊法来完成，禁止从边缘向中间施焊。焊缝反面用炭弧气刨清根后封底（专用炭棒6mm-8mm，电流450-500A，压缩空气0.5MPa，气刨后用砂轮打磨），止水橡皮安装处焊缝进行磨平处理。施焊过程中必须随时监视门叶变形情况，根据实际情况合理调整焊接顺序，控制和防止变形。I、II 类焊缝经外观检查合格后，按规定作超声波无损探伤，对不合格的焊缝作返工处理，并经检验合格。5.2.6 闸门整体运行试验：闸门装好后在无水状态下，作全行程启闭试验，启闭时在止水橡皮处浇肥皂水润滑。1、检查自动挂脱梁的脱挂钩是否灵活可靠，
13、清除门叶上和门槽内所有杂物。2、检查止水橡皮有无损伤，滚轮及闸门在升降过程有否卡阻，启闭设备两侧是否同步。3、闸门处于工作部位后，用灯光检查止水橡皮的压缩情况，不应有透亮或有间隙。上游止水闸门则应在支承装置与轨道接触后检查。闸门在承受设计水头的压力时通过任意1m长止水橡皮范围骨漏水量不应超过0.1L/S。5 53 3 劳动力组织劳动力组织 （见表5.3）表 5.3 劳动力组织表序号施工工种及分类人 数备 注1管理及技术人员5持证2无损探伤技术人员2持证3电 工2指挥、操作、安监4起重、拼装工10持证5电焊工8持证6杂 工6持证6 6、施工材料与设备、施工材料与设备：本工程施工中所采用的主要材料
14、为闸门设计用Q345B、Q235B 等常规钢材，无需特别说明，采用的施工主要机具、设备见如下表 6.1;表 6.1 施工主要机具、设备表7 7、质量控制、质量控制7 71 1 工程质量控制标准工程质量控制标准序 号设 备 名 称规格型号单位数 量备 注15 吨慢速单筒卷扬机起重 1012 型台2安装门叶等、各带 19.5mm钢丝绳 150m23 吨慢速单筒卷扬机起重 1011 型台3安装埋件及牵引，各带 17.5mm 钢丝绳 150m3交流焊机BX1-500台4直流焊机AX1-500台5电焊条烘箱台6保温筒5Kg只7超声波探伤仪CTS-22台探测焊缝质量8空压机0.9m3/min台碳刨清根、倒
15、坡口等9手提砂轮机100-150台碳刨清根、倒坡口等10角向磨光机80台11经纬仪TDJ2台施工放线12水准仪DZ2台施工放线13框式水平仪0.02mm/m台14手拉葫芦3T-5T个链条长3.0 米千斤顶5T32T个机械式碳弧气刨机630A个焊缝清根氧割设备套4含割枪、气瓶、管子等弧形钢闸门的安装施工应严格按照设计文件和执行 DL/T5018-2004水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范 ； SL36-92 水工金属结构焊接通用技术条件 ； SD/T249.2-88 单元工程质量等级评定标准； GB985-88 焊缝坡口形式和尺寸 ；GB17345-89焊缝超声波探伤及GB6076起重机械安全
16、规程的规定。7.1.1 支铰铰座安装技术要求根据规范及设计技术要求，支铰安装的允许公差或极限偏差符合表7.1.1的规定。表7.1.1支铰安装的允许公差或极限偏差7.1.2 现场焊接应严格按照焊接工艺评定实施焊接操作，在焊后 24 小时后对焊缝（熔透焊缝）进行超声波探伤检查，标准见表 7.1.2表 7.1.2 焊缝探伤检查表标准表序号焊缝名称焊缝分类X 射线超声波项 目公差与偏差铰座中心对孔口中心线的距离15 mm里程20mm高 程20mm铰座轴孔倾斜1/1000两铰座轴线的同轴度1O露顶式闸门8.0 mm铰轴中心至弧门面板外缘半径R的极限偏差潜孔式闸门4.0 mm(RT)(UT)1一类边梁的腹板及翼缘板的对接焊缝20%100%2二类门叶面板的对接焊缝10%50%3三类一类、二类以外的焊缝无要求无要求注：所有的一类、二类对接焊缝均需焊透。一类焊缝超声波(UT)探伤 I 级合格，X 射线(RT) 探伤 II 级合格；二类焊缝超声波(U
