特大型主縱梁弧形鋼閘門側臥式預組裝方法分析

張開強

（廣西大藤峽水利樞紐開發有限責任公司，廣西桂平537226）

1 弧形閘門的分類及技術要求

隨著水利水電工程技術的不斷提高，作為水利水電工程中必不可少的閘門也在向大型化方向發展。目前，水利水電工程中使用的弧面閘門型式按結構特點主要分為主橫梁和主縱梁兩種。主縱梁弧形閘門一般都為低孔，門葉結構一般是沿縱向分為左、右2 節，特大型弧形閘門分為左、中、右3 節，節間通過聯接螺栓及面板在工地焊接聯接成整體，面板由弧面機加工。

眾所周知，無論是《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》（從DL/T 5018，GB/T 14173 到NB/T 35045），還是設備制造合同中，都有明確規定：弧形閘門出廠前，應進行整體預組裝檢查。重點檢測：扭曲、門葉橫向直線度、門葉底緣直線度、頂止水螺孔中心至門葉底緣距離、鉸鏈中心至門葉中心距離的極限偏差、鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑的偏差、組合處錯位等關鍵項目。

2 工程及閘門概況

大藤峽水利樞紐工程是國務院批準的《珠江流域綜合利用規劃》確定的以防洪、航運、發電、補水壓咸、灌溉等綜合利用的流域防洪關鍵性工程，也是紅水河水電基地的重要組成部分。工程共設置24 孔低孔弧形工作閘門。

閘門采用潛孔式雙主縱梁三直支臂結構型式，雙吊點。橫梁為層疊布置，主縱梁為雙腹板的∏型焊接結構，支臂和橫梁均為雙腹板的箱型焊接結構，邊梁為T 形焊接結構。門葉結構縱向分為左、中、右3 節，節與節之間采用栓接+工地現場焊接，中節分為上下2 節，現場焊接,邊節為一整體。主縱梁布置在左、右兩邊節門葉上，每套閘門布置側輪裝置6 件，側止水為圓頭P 型水封，底水封為“Ⅰ”字型水封。閘門孔口尺寸9 m×18 m（寬×高），設計水頭為39 m，總水壓力為58 837 kN。啟閉形式及容量為后拉QHSY-2×6 300 kN 液壓啟閉機，支鉸形式為球鉸，操作方式為動水啟閉。單扇閘門總重為715 t，單側支臂結構包括臂柱、豎桿、斜撐和支臂后端部，總重量為181 t，單節邊節門葉重量為89 t。

3 弧形閘門的預組裝方法分析

弧形閘門出廠前的整體預組裝通常采用俯臥式，就是按照弧門的工作狀態進行預組裝，但由于多方面的原因制約，如閘門過高、單節過重、制造廠場地設備限制等，在采用俯臥式方法有一定困難時，就需要采取非常方法，比如側臥式的預組裝方法。由于此種方法應用太少，有必要進行深入探討，以驗證其可行性。大藤峽水利樞紐工程中，主壩低孔弧形工作閘門按照常規的俯臥式預組裝方法，門葉的最高點將超過20 m，單榀支臂重量在150 t 左右（不含斜支撐），對組拼場地吊車起吊高度、重量來說都是一個艱巨問題，不易解決。下文以中國水利水電夾江水工機械有限公司制作的大藤峽水利樞紐工程主壩低孔弧形工作閘門為例，簡要介紹一下主縱梁弧形閘門采取側臥式預組裝的方式。

4 操作步驟

弧形閘門側臥式的預組裝，就是將弧門門葉側向放倒，左、右支臂呈上下兩層擺放，左、右活動鉸鏈中心線呈垂直狀態。具體操作步驟：①測量工配合放地樣，畫出活動鉸鏈中心、支臂結構、門葉結構位置定位線；②按地樣定位線擺放下層平拼合格的支臂結構；③擺放支臂上下層間的立柱支撐就位；④組裝上層支臂就位；⑤組裝活動鉸鏈就位；⑥依次組裝下側邊節門葉、中節門葉、上側邊節門葉；⑦測量相應數據，進行局部調整。

5 檢測

1）支鉸同心度的檢測。上、下活動鉸鏈軸孔中心測量，吊垂球（垂球重量要大于1 kg），垂球下部放一水桶，將垂球沒入水中，以穩定垂球，用鋼板尺分別測量上、下軸孔的十字方向尺寸，誤差應控制在0.5 mm 以內。

2）曲率半徑的檢測。閘門由于是側臥方式組裝，支臂下部、門葉下部都需要牢固的支撐，這些支撐對下部曲率半徑的測量起到了遮擋作用，使下部只能測量極少數幾個點。為此，該組裝方式曲率半徑的測量，采用上部直接拉尺子測量，然后以上部測量點為基準，吊垂球，再反算出下部的曲率半徑。

3）門葉中心線、側止水螺孔線、支鉸至閘門中心的距離等可采用水平儀進行測量。

4）閘門底緣的直線度、傾斜度，可采用經緯儀測量法或吊垂球的方法測得。

5）其他部位的檢測與俯臥式組裝的檢測相同。

6 側臥式預組裝方法的分析結論

6.1 從操作上分析

1）此方法可解決：起吊高度和起重量不足的問題；高空作業的安全問題；由于該閘門門葉、支臂自重過大，俯臥式預組裝支點集中，每側支臂下可以放置3 個支撐點，每側支臂重150 t 左右（不含斜支撐），每個支撐點將承擔50 t 左右的壓力，有效地解決了地耐力不足的問題等。

2）門葉是按邊節、中節、邊節的順序摞起來的，對接困難；支臂也是上下兩層，上層支臂沒有支點，上、下層的對齊（尤其是支臂后段的加工面）給操作增加了難度。

總的來說，操作難度增加了，降低了高空作業高度，可不使用大型汽車吊（300 t 以上），也分散了對地面的壓力。

6.2 從檢驗角度分析

1）由于該閘門是側臥式預組裝，一般制造廠家都沒有配備全站儀等高端檢測設備，支鉸同心度的檢測只能使用垂球測量，理論上吊垂球的精度為1.0 mm ，若采取一些措施,有經驗的技工可以達到0.5 mm。

2）上部可直接測量曲率半徑，下部由于支撐的阻擋只能依靠吊垂球間接進行測量，但也可以控制在1.0 mm 以內。

綜上所述，這種檢測方法，可以滿足圖紙、規范（2 個鉸鏈軸孔同軸度公差不大于1.0 mm ，曲率半徑允差±3.0 mm）的要求。經第三方檢測單位采用全站儀進行檢測，所得數據與人工檢測所得數據基本吻合。因此，側臥式預組裝方法可行。目前，大藤峽水利樞紐工程的左岸弧形工作閘門已安裝完成并投入運行，運行狀態良好。