超大型弧門洞內吊裝安裝

呂慶龍

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

1 概述

涔天河水庫擴建工程位于湘水支流瀟水上游涔天河峽谷出口處。其中1號泄洪洞工作閘門為潛孔弧門，其孔口尺寸10 m×8 m，底檻高程260 m，最高擋水位316.6 m，設計水頭56.6 m。該閘門結構采用雙主橫梁直支臂型式，弧門半徑16.0 m，支鉸高程270 m。弧門支臂采用箱形組合截面，支鉸采用圓柱鉸，鉸軸直徑約為Φ700 mm，軸承采用銅基自潤滑軸套；弧門側止水采用方頭“P”形橡塑水封，頂止水采用活動鉸頂止水，材料為橡塑水封，底止水采用“Ⅰ”形橡膠止水；側向支承采用簡支式側輪。閘門操作方式為動水啟閉，并且具有局部開啟泄流功能。啟閉設備選用QHSY 2×2000 kN/2×315 kN液壓啟閉機，弧門吊點距6.0 m。

閘門廠家制作完成后、進行預組裝檢驗、解體、防腐處理，零部件運輸到施工現場。門葉最大運輸單元尺寸約10.5 m×5 m×2.4 m，最大運輸單元重量約65 t；支鉸為整體到貨，重量約為32 t，單個支臂分為2個運輸單元，支臂最大運輸單元重量約30 t。需要在泄洪洞內吊裝安裝。支鉸安裝位置為33°斜面，上部為反斜面洞頂。作業空間狹小、大型起重設備施展不開、常規的吊裝和安裝方法無法直接應用；安裝時采用“土洋結合”的方法將弧門各部件吊裝到位并最終拼裝調整完成。

2 吊裝難點

洞內作業空間受限，施工環境復雜，門葉、支鉸、及支臂等部件尺寸較大、重量較重，安裝精度要求高。1號泄洪洞洞頂是反斜面，距離支鉸安裝位置很近，上方沒有汽車吊大臂伸展的空間。另外，啟閉塔架與岸邊棧橋相連，不能布置汽車吊實現自上而下的吊裝，所有安裝件只能從洞口進入。

如果采用常規的吊裝方法和安裝手段根本無法完成施工。必須另辟蹊徑，找到新的吊裝工藝。

3 吊裝技術措施

由于門體布置在泄洪洞內，汽車吊進入后多方作業空間受限。安裝前對各個突出部位、關鍵點進行測量，建立洞內空間的三維模型，規劃出每個工序吊車的站位、大臂的伸展位置和移動軌跡等，才能保證吊裝的安全性以及吊裝過程順利進行。

在洞頂合適位置設置天錨、地面布置地錨，利用卷揚機與滑輪組進行非常規方法吊裝，采取多元化起重方式，補充汽車吊不能就位的不足。

支鉸和支臂組裝成一體進行整體吊裝。通過增加配重、改變起吊的重心位置，采用起重鋼絲繩加倒鏈調節吊裝角度，進行定位吊裝。保證吊裝過程的穩定性和安裝角度，實現預埋螺栓順利穿入支座螺栓孔。鉸座下方設置支架承重，作為支撐架和安裝平臺使用，方便作業人員的站位、安裝、調整、檢測等。安裝后通過洞頂預埋的錨鉤、布置起重倒鏈將支臂掛起，騰出地面作業空間用于另一側支臂安裝，做到了有限空間的合理利用。

上節門葉采用掛裝法完成門葉組拼。先將上節門葉倒運至洞口，單節重量約為60 t，現場制作運輸臺車，利用該小車將上節門運輸至洞內。然后在頂部啟閉平臺上架設2臺5 t卷揚機，布置兩套50 t滑輪組將上節門葉吊起鎖定在上面；再將下節門倒運至洞內，利用另一臺卷揚機將下節門立起來，和支臂連接后進行支撐加固，最后將上節門落下與下節門進行組拼安裝。

4 弧門支鉸與支臂整體吊裝

4.1 支鉸與支臂拼裝

采取支鉸與支臂在底部平臺組拼，整體吊裝的方式，一方面減少了支臂與支鉸懸空對拼的難度，另一方面大大縮短了支臂吊裝調整的時間。

首先在洞內布置一臺5 t卷揚機，先將洞口處支鉸托運至洞內，進行平放調平、固定，之后采取同樣方式將支臂托運至洞內。支臂拼裝按工廠預裝標記定位，先將支臂用鋼支墩及楔子板調平，支臂組對后，檢查支腿開口弦長及支臂的長度應符合設計圖紙的要求，然后利用50 t汽車吊進行支臂與支鉸對拼，對拼完成，再次復核相關控制尺寸，確認合格后，將支臂可靠加固，以確保在焊接過程中不發生變形。支臂焊接時，先焊立縫、后焊平縫，焊接過程中應隨時檢查支臂的扭曲度及變形情況，發現問題及時調整，最后利用180 t汽車吊將支鉸、支臂立起進行臨時固定，見圖1。

圖1 支鉸與支臂拼接完成示意圖

4.2 支鉸與支臂整體吊裝

支鉸與支臂拼裝成整體，利用180 t汽車吊先將設備初步就位，具體汽車吊位置見圖2。

圖2 汽車吊及支臂平面布置圖（吊裝右側支鉸）

吊起安裝時需保證以下兩點：①支鉸斜向上，與地面夾角為設計角度。②吊鉤有足夠的空間起升。根據以上兩點，吊點位置選擇在距離支鉸上端面約5.5 m位置，既保證了吊裝空間，又保證了吊裝安全，但是該點不是起吊時的重心，根據討論研究，決定在支臂下部增加配重，吊起狀態見圖3。

圖3 支臂支鉸起吊狀態圖

根據重力矩平衡原理，可得出以下結論：M配＋M左＝M右，由此計算得出在支臂下部端頭處配重重量，可將支臂連同支鉸吊起并讓其傾斜角度達到設計角度，從而達到精確穿入支鉸螺絲的目的。安裝完畢后，考慮到現場空間限制，需將右側支臂吊起，便于汽車吊站位，右側支臂位置示意圖4。

圖4 汽車吊及支臂平面布置圖（吊裝左側支鉸）

右側支臂末端距地高度大于汽車吊自高時，右側支臂位置不影響汽車吊尾部旋轉。左側吊裝方法與右側相同。

4.3 支鉸與支臂加固

支鉸與支臂精確調整完畢后，螺母把至理論位置，校核鉸座尺寸符合要求后將背部預留定位板進行割除，再次復核尺寸，考慮到二期混凝土澆筑過程中土建振搗對鉸座尺寸產生的偏差，在鉸座底部制作安裝臨時承重架，用來輔助固定鉸座與支臂，該支架應提前制作完成，待支鉸精調完畢后，移至規劃位置，同時將頂部千斤頂進行固定，并在承重架周邊埋設地錨（根據現場情況合理布置），采用鋼管與承重架相連，保證支架穩定性，同時為保證千斤頂的穩定性，在支鉸底部及兩側采用鋼管將鉸座與承重架進行焊接，支鉸、支臂固定見圖5。

圖5 支鉸支臂加固圖

5 弧門吊裝

利用汽車吊卸車后，弧門門頁泄洪洞上游進口端拖運進入門孔，在閘室內進行門頁的拼裝工作。

門頁拼裝采用在閘室內橫向拼裝的方案，首先將上節門頁（面板朝下）運進閘室內，門頁運輸采用拖拉方式運進閘室，下面鋪設軌道或制作運輸小車作為門頁運輸方式。

首先利用卷揚機將支臂提起，然后利用布置在弧門內側的卷揚機將上節門頁一端提起、對正，利用側邊錨鉤將弧門固定到上游側。為便于支臂與門頁對裝，門頁可向上游方向傾斜一定角度，待支臂下落至安裝位置后，再將門頁擺正。門頁就位后，在門頁下游側底坎上焊接擋塊，防止門頁下滑位移。

按同樣方法吊裝另一瓣門頁，調整兩門頁對裝間隙及錯位值符合要求，然后打入定位銷，將兩節門頁用高強度螺栓連接把緊，使門頁形成整體。檢查門頁對裝隙及錯臺值應符合規范及設備技術文件的要求。

圖6 上節門頁固定圖

將支臂落下與門頁對裝。支臂下落至安裝位置后，檢查門頁與支臂間的對間隙及縱橫向錯位值，如發現兩支腿長度偏差較大，此時切勿輕易移動閘門來就合，因為這樣做會造成門頁在門槽內的永久傾斜，而應找出原因進行正確處置。調整合格后，焊接連接法蘭板，對稱擰緊連接螺栓。

圖7 下節門頁固定圖

6 實施效果

涔天河水庫擴建工程1號泄洪洞工作弧門的安裝，根據現場實際情況，在弧門安裝前，汽車吊提前進入洞內進行試吊，準確判斷吊點和起升高度等各部位數據，在承重架運輸到洞內安裝完成后，進行支鉸支臂的拼裝，同時架設各部位卷揚機和滑車，在吊裝支鉸支臂前計算配重，現場利用支臂連接支撐等進行配重，有效的減輕了工作量，提高了工作效率，支鉸支臂吊裝完成后利用承重架進行加固，減少了現場的安全風險。門頁安裝時汽車吊無法進入洞內，通過洞內設置的卷揚機拖進洞內，利用啟閉機平臺的卷揚機進行翻身吊裝，充分利用了各個設備的優勢，減少了設備成本。

7 結束語

大型洞內弧門吊裝工藝，明確了工序銜接順序及要求，使安裝作業程序化、模塊化，增強了系統性、計劃性，便于工程管理。特別是在洞內空間狹小的情況下，可以按工序分塊采用不同吊裝方法施工，減少了工序間等待時間，縮短安裝工期，將取得良好的經濟效益。