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1、大型弧形钢闸门安装施工工法1、 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、启闭力小且运营速度快、操作灵活、运转安全的特点，同时它所相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，受运送条件、安装场地的限制较大，其安装施工也较为困难。在云南昭通鲁甸县洪石岩水电站建设中，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。闸门设计为斜支臂、圆柱铰球面轴承连接，采用单缸双
2、作用液压启闭机操作运营。本文结合该工程弧形钢闸门的安装施工成功实践，对施工中所采用的各种技术、工艺措施及施工过程进行分析、整理，形成本工法。2、 工法特点由于大型弧形钢闸门门体尺寸大，并受运送条件、安装场地的限制，本工法充足运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、 合用范围合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，液压启闭机操作运营。4、 工艺原理将预拼合格后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
3、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 图4.1 弧形钢闸门安装施工示意图5、 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程安装施工准备底坎、侧轨等埋件安装闸门门叶分节拼装支臂与活动铰链安装支铰支座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接闸门水封安装闸门与启闭机联动实验、移交5.2 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规定,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
4、术资料；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规定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献进行认真的清点，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所有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,布置起吊运送设备、电缆、电焊机等。5、设立测量控制点，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、。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朴，但必须给以足够的重视，由于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，都会引起连锁反映，导致不堪设想的后果。所以，就位过程中必须找准各项尺寸，施工时可运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，达成规定标准后，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，运用墩上部的预埋锚钩由下至上进行吊装。
6、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规定，同时要注意控制二期混凝土浇筑高度，避免过大的侧压力导致侧轨埋件变形。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拟定铰轴中心点，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在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
7、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。运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，直至加固焊接完毕。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
8、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。此后运用左、右侧墩上的预埋锚钩、吊点，用卷扬机、滑轮组提高支臂，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
9、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成设计强度后进行，实测支铰端面至门叶主
10、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：启闭实验、竣工移交分节门叶及附件清点、验收门叶上下运动、安装水封焊接单节门叶起吊点及侧缆点闸门门叶按工艺顺序焊接第一节门叶吊装入槽支臂及启闭油缸与门体连接拼装、调整、检查、加固节间缝焊接、检查第二节门叶吊装入槽拼装、调整、检查、加固拼装、调整、检查、加固第三节门叶吊装入槽节间缝焊接、检查5.2.5 门叶焊接现场拼接焊缝所有为定位焊，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
11、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。具体焊接规定为：闸门焊接采用直流焊机、E5015(J507)焊条，焊前对焊条按规定烘干，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，严禁采用直通焊，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毕，严禁从边沿向中间施焊。焊缝反面用炭弧气刨清根后封底（专用炭棒6mm-8mm
12、，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解决。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解决，并经检查合格。5.2.6 闸门整体运营实验：闸门装好后在无水状态下，作全行程启闭实验，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，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、闸门处在工作部位后，用灯光检查止水橡皮的压缩情况，不应有透亮或有间隙
13、。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。53 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、施工材料与设备：本工程施工中所采用的重要材料为闸门设计用Q345B、Q235B等常规钢材，无需特别说明，采用的施工重要机具、设备见如下表6.1;表6.1 施工重要机具、设备表序 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
14、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7、质量控制71 工程质量控制标准弧形钢闸门的安装施工应严格按照设计文献和执行DL/T5018-2023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估标准； GB985-88 焊缝坡口形式和尺寸；GB17345-89焊缝超声波探伤及GB6076起重机械安全规程的规定。7.1.1 支铰铰座安装技术规定根据规范及设计技术规定，支铰安装的允许公差或极限偏差符合表7.
