白鶴灘泄洪洞三支臂弧形工作閘門制作技術

張杰 丁乾

摘 要：白鶴灘泄洪洞弧形工作閘門采用三支臂的結構形式，外形尺寸大，制造精度高，本文就白鶴灘泄洪洞弧形工作閘門的制造工藝及技術控制措施進行了詳細的介紹。

關鍵詞：三支臂弧門;二次總拼;支鉸同軸度;整體加工

1 工程概況及閘門特性

白鶴灘水電站裝機容量1600萬千瓦，為僅次于三峽水電站的中國第二大水電站。工程樞紐在左岸設有3條泄洪隧洞，在每條泄洪洞進口設置1扇工作閘門，用于水庫泄洪。工作閘門采用橫向三支臂弧形閘門結構，該弧門設有三根支臂，相應設有三套支較。由于閘門尺寸較大，整個閘門尺寸約為21.0m×15m×10m（長×寬×高），如何保證閘門面板的加工精度及三套支鉸的同軸度，成為保證本閘門設備制造精度的關鍵控制措施。

2 閘門的廠內制作工藝

2.1 下料及坡口加工

將門葉結構全部板、型材零件根據工藝要求分解成零件圖，考慮工藝余量，對接焊縫錯開200mm以上。輸入計算機，鋼板采用數控切割下料。門葉結構全部組合邊緣均采用機加工，同規格零件疊一起銑邊，以保證門葉裝配精度及焊接質量，也有利于門葉整體焊接變形的控制。

2.2 面板組裝、焊接工藝設計

弧門面板為減少拼接縫，面板宜采用定尺供貨，門葉面板對接焊縫屬二類焊縫。弧形閘門的面板面積較大，由多塊鋼板拼焊而成。按放大的曲率半徑搭設弧形拼裝胎架，檢驗胎架弧度，指標合格后，方可進行面板拼焊。根據拼板圖的編號，逐塊將卷好合格的面板吊放在臥拼胎具上組裝面板縱向縫，分縫處先點焊在一起。

2.3 弧門主梁、邊梁及支臂各部件的組裝

（1）弧形工作閘門主橫梁為箱型結構，前翼板根據面板弧度制弧以保證貼緊面板，隔板下料時，前翼側制作成對應的弧形以頂緊前翼板。各零件幾何尺寸檢查合格后，在平臺上鋪主橫梁后翼板與胎具固定。在翼板上劃線，按線組裝腹板、內隔板。焊接后進行校正。

（2）弧門邊梁為T型梁，腹板先接成整板，采用數控切割機切割下料，同時切割坡口，對于門葉分節處，用樣沖在腹板上做好標記。各部件幾何尺寸檢查合格后，在T型梁專用平臺上拼接，驗收合格交焊接。

（3）弧門支臂臂柱為實腹箱形焊接結構，箱形梁拼裝在箱形梁組拼機上進行，在翼板上劃腹板、隔板拼裝位置線，將前翼板放置在平臺上固定，吊裝主梁腹板，按線拼對，然后再吊裝另一腹板，焊接、焊后檢查及矯正。

2.4 門葉組裝

（1）門葉組裝：面板矯正合格后，用經緯儀在面板上打出門葉縱梁中心線，以中心線作為門葉組裝時的基準線，劃出橫梁、邊梁及止水座板位置線及檢查線，依次吊裝下主橫梁→小次梁→縱向T形梁→上主橫梁→頂梁、底梁→邊梁，調整就位，點焊固定。進行整體尺寸檢查，合格后，點焊各種筋板。

（2）焊接工藝：組裝驗收合格后，做好焊接變形測量控制點，按預先制定的焊接工藝措施對焊工進行技術交底，由偶數名焊工對稱布置，嚴格按工藝要求采用分段退步焊，遵守先焊短焊縫后焊長焊縫，先中心后周邊的原則，控制焊接變形，保證焊接質量。

2.5 弧形閘門的立式組裝

（1）按放樣圖在弧門總裝場地搭設弧門總拼裝的組合平臺，在總拼組合平臺用經緯儀放大樣，測放出各控制點和控制線，并將中心線引出以便檢查。

（2）依次吊放支鉸→支臂→底節門葉→上面各節門葉。吊立門葉時，吊耳的位置布置適當，使上面一節門葉落在下節門葉，整體組裝就緒后，按規范和圖樣要求進行全面的質量檢查，并做詳細記錄。泄洪洞弧形閘門由于面板需加工，采用二次總拼的工藝方案。

3 重點制造流程中的工藝控制

（1）泄洪洞弧形工作閘門的制作，其采用橫向三支臂結構，門葉整體組裝后面板外緣曲率半徑允許偏差±2mm，三支鉸在組裝后其同軸度公差不大于1mm，將采用二次總拼方案來控制其制造精度。第一次總拼，主要確定支臂與門葉結合處連接板的加工線，門葉面板的加工線;第二次總拼，主要將加工完成后的弧門整體拼裝，進行全面的質量檢查，出廠驗收，合格后防腐，準備發運。

廠內第一次預總拼廠內第二次總拼

（2）泄洪洞弧門三支鉸同軸度保證工藝，該閘門采用橫向三支臂結構，廠內試拼裝時，三個固定鉸的軸孔的同軸度要求不大于1.0mm，精度要求較高，主要采用以下措施保證組裝后的精度要求：①提高支鉸座的加工精度。②提高支鉸大梁的加工精度，加工前，對焊接完的支鉸大梁采用整體退火消除應力。③固定支鉸與支鉸大梁加工完成后，進行廠內試拼裝，調整好三個支鉸的同軸度，并做好配套標記，然后拆分，交廠內總拼。

（3）泄洪底孔弧形工作閘門門葉面板弧面的面板整體加工

泄洪底孔弧形工作閘門門葉按橫向分為5節，每節高約2.2m、寬約2m至3.5m、長約15米。門葉面板采用大型數控機加工設備進行整體加工，保證面板的整體加工精度。

4 結語

白鶴灘水電站為I等大（1）型工程，是國家的重點水利工程項目，而泄洪洞又是大壩樞紐的重點施工部位，如何保證泄洪洞弧形閘門的制造質量及安裝精度，是工程中的重中之重。在閘門設備的制造過程中，我們改變了傳統理念，采用了新工藝、新方法，制造過程中加強各工序的管控，最終達到了預期，閘門設備制造質量達到了施工圖紙的要求，同時高于規范NB/T35045《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》的要求。

參考文獻：

[1]楊逢堯，魏文煒.水工金屬結構[M].水利水電出版社，2005.