沙沱升船機下閘首工作門吊裝技術

王曾蘭

（杭州國電機械設計研究院有限公司，杭州310030）

1 概述

沙沱升船機采用鋼絲繩卷揚全平衡垂直提升型式，按一次通過500t 級的機動單船設計，最大提升高度75.38 m。沙沱升船機工程下閘首工作門布設在船廂室下游用于當水和下游對接用。下閘首工作閘門外形尺寸為19.7m×17.76m×3.5m，總重328.8399t。主要由U 型門體結構、臥倒小門、閘門液壓啟閉機、臥倒小門液壓啟閉機、臥倒小門鎖定油缸、大門鎖定裝置、大門鎖定油缸、正反向支承、止水裝置、電氣設備等部件組成。受閘門運輸和吊裝的影響，閘門在工廠分6 節U 型門體結構制作，然后運輸至現場門槽內拼裝成整體。各分節參數如表1所示。

表1 下閘首工作閘門各分節設備技術參數

2 現場施工條件

升船機下閘工作門槽在通航建筑物下游側，閘門需要穿過EL377m 高程吊物孔經過6 層疏散平臺落至306.5m 高程鎖定梁上拼裝，而EL377m 永久吊物孔尺寸為13.9m×7.85m，各層疏散平臺（EL371、EL365、EL359、EL347、EL341、EL335m）每層間隔6m 一層且平臺間距只有13m。下閘首工作閘門最大分節尺寸為19.6m×3.42m×3.45m，設備無法按傳統吊裝方法水平橫向吊裝就位。

3 吊裝方法及步驟

基于現場空間受限，采用傾斜抬吊方式進行吊裝[1-2]。施工現場吊裝設備有一臺1250kN/2×150kN 橋機，汽車吊無法進入且站位空間不夠。根據這些情況，現場利用1250kN/2×150kN橋機在其大梁上布設一臺5t 卷揚機和一套50t 滑輪組與橋機小車配合采用四吊點斜向抬吊就位，如圖1所示。用于大件U型門體結構（三）（四）（五）（六）四件的吊裝就位，其他設備尺寸均小于吊物孔尺寸，可使用橋機通過吊物孔直接吊裝就位。

3.1 5t 卷揚機和50t 滑輪組的布設

5t 卷揚機布設在橋機兩根大梁的左岸側，加固牢靠。懸掛滑輪組吊梁擺放在大梁小車軌道上離閘門中心標記點偏左岸1.983m 處，并在鋼梁左側2.5m 范圍內的橋機小車軌道上涂上潤滑脂，方便鋼吊梁滑動。

3.2 吊裝過程簡述

首先將閘門門葉吊橫向擺放在吊物孔上，在閘門上離閘門中心4.4m 處對稱焊接4個吊耳，采用4 點懸掛。

將滑輪組和橋機大鉤分別懸掛閘門的左右側吊點上。滑輪組和橋機同時緩緩升起離地約0.5m 后，滑輪組不動，橋機繼續起升至閘門與地面成43°夾角后。此時閘門的左端已在吊物孔上方，滑輪組鋼繩下落，隨后橋機大鉤跟隨下落。待閘門下落至EL377 設備層樓板以下，形成65°夾角后，橋機大鉤和滑輪組同時下落，速度保持一致。

圖1 閘門吊裝示意圖

待閘門下落到EL329 高程后，滑輪組停止下落，橋機大鉤繼續下落約3m 后，橋機小車和滑輪組吊梁同時向左岸移動，當吊梁到閘門孔口中心標記點的距離為4.4m 后，停止移動。繼續下落橋機大鉤，待閘門水平后，橋機大鉤和滑輪組同時緩慢勻速下降，平穩落放在大門鎖定梁上，完成一節門葉的吊裝，其余各節相同方法吊裝。

4 吊繩、牽引繩、卷揚機和滑輪組、吊梁的選擇

4.1 吊繩的計算

下閘首工作閘門門葉為超長、超寬、超重大件，最長為19.6m，高3.45m，寬3.42m，最大單件重量62.2t，吊裝時采用四點吊裝[3]。吊裝鋼絲繩選擇兩對四股Ф43mm6×37+1 鋼絲繩，破斷拉力S 為118.5t。

四股吊裝鋼絲繩的破斷拉力S=4×118.5t=474t。

鋼絲繩安全系數K=S/P×λ×r（式中K 為安全系數，S 為破斷拉力，P 為吊物最大重量，λ 為動載系數，r 為不均系數）。

K=474/62.2×1.1×1.2=5.77（大于5 倍）。

四股Ф43mm6×37+1 鋼絲繩滿足最大件62.2t 的吊裝要求，具備本工程使用條件。

4.2 滑輪組牽引繩的計算及卷揚機、滑輪組的選擇

本工程最大單件重量62.2t，采用滑輪組與橋機小車抬吊，動載系數取1.1，不均系數取1.2，單吊點承受的重量為62.2 /2×1.1×1.2=41.1t，可選用的滑輪組為五輪，十繩50t 滑輪組，牽引鋼絲繩選用φ21.5mm6×37+1。

滑輪組提升時需要的拉力P=重物載荷×載荷系數。

十繩50t 滑輪組查表得知載荷系數為0.12，

P=41.1×0.12=4.93t

牽引力為4.92t，選擇5t 卷揚機滿足工程使用條件。

φ21.5mm6×37+1 鋼絲繩破斷拉力為29.6t。

牽引鋼絲繩安全系數K=S（/P×λ）（式中K 為安全系數，S為破斷拉力，P 為吊物最大重量，λ 為動載系數）。

K=29.6/(4.93×1.1)=5.46（大于5 倍）滿足本工程使用條件。

4.3 吊梁的計算

橋機小車軌道跨距為3400mm，吊裝橫梁選擇兩根I40a工字鋼組焊成整體，橫梁長度定為4m。I40a 工字鋼WX=1090cm3，t=10.5mm，IX/SX=341mm。

單吊點受力：單節門葉最大重量為62.2t，動載系數取1.1，不均系數取1.2。

P=62.2/2×1.1×1.2×9.8=402.31kN

MX=1/4P×l=1/4×402.31×3.4=341.964kN·m

σ=MX/WX=341.964×106/1090×2×103=156.864N/mm2

剪應力V=402.31/4=100.578kN

τ=VSX（/IX×t）=100.578×103/(10.5×341)=28.09N/mm2

Q235 鋼板許用拉應力為215N/mm2，許用剪應力125N/mm2。因而兩根I40a 工字鋼作為吊裝橫梁是安全的。

5 結語

下閘首工作閘門分節最大的長度19.6m和重量62.2t 主要技術難點和創新點：受現場通航建筑物的影響，吊裝空間有限，高揚程，采用傾斜抬吊的方法進行吊裝。抬吊設備為現有的橋機和卷揚機，卷揚機布設在軌道梁上，并自制吊梁，比租賃汽車吊抬吊大大節約了施工成本和時間。此吊裝方法為升船機高揚程、空間受限等吊裝環境提供參考。