西藏DG水電站大壩表孔弧門快速制造及安裝技術

蔡 揚

(華電西藏能源有限公司成都分公司，四川 成都 610091)

DG水電站表孔弧形閘門門葉為露頂式斜支臂弧形閘門，共設5孔。孔口尺寸為14 m×23 m，設計水頭23 m，弧形面板外弧半徑27 m，支鉸中心距12 m，總水壓力36 980 kN。閘門操作方式為動水啟閉，門葉結構分為8節制作，節間為工地現場坡口焊接；閘門材料為Q345C，門葉主梁為工形梁焊接結構，支臂為斜支臂；整套弧門工程量343.275 t，其中門葉結構總重為143.376 t，單件門葉最重為30.79 t，支臂單片總重為74.15 t。

1 弧門快速制造

根據行業調查：國內水電站金屬結構件制造公司、工廠很多，能優化制造工藝加快閘門制造的公司不多；能開展系統工藝研究并形成文獻資料的則更少；在藏區類似地質、氣候、環境條件并完成DG工程類似弧門的公司根本沒有[1]。

DG水電站大壩表孔弧門合同規定，弧門在出廠前，必須在制造廠內進行門葉結構、支臂、支鉸整體拼裝。因受制造廠加工條件及工期影響，在廠內不具備弧門整體拼裝條件，為滿足制造及安裝工期，必須通過加工過程的工藝優化來滿足工程進度及質量要求。

1.1 弧門整體拼裝難點及解決措施

弧門制作影響較大的兩個工藝，即焊接消應和拼裝工藝[2]，DG水電站弧門采用工字梁設計，且板材厚度較薄，設計不要求消應處理，但弧門高度達23 m，工廠現有的吊裝設備揚程不滿足使用要求，又受工廠地質條件影響，廠內開挖基坑難度大，如通過更換吊裝設備或開挖基坑來滿足吊裝設備揚程將大幅增加成本，同時整體組裝在施工過程中安全隱患多，管理難度大。因2020年新冠疫情影響，整體拼裝工期較長也不滿足工程安裝需求。為此，采用新工藝，即單節串組代替整體組拼。具體做法是在門葉制作過程中，先搭建弧形臺，單節門葉結構在弧形上進行面板整體放樣，對主梁、邊梁、隔梁等進行組裝、焊接、矯正，相鄰兩節門葉制作完成后再進行兩節門葉的預組裝，實現門葉結構不整體拼裝也能滿足設計要求的目的。

1.2 弧門門葉結構串組主要工藝流程

門葉結構弧胎搭設→面板的鋪設→門葉結構拼焊→門葉結構串組→門葉質量檢驗。門葉結構串組時將門葉結構相鄰兩節從下至上依次串組(從下至上依次編號門葉結構1～門葉結構8)：依次將門葉結構1和2串組、門葉結構2和3串組……門葉結構7和8預組，其中下、中、上主橫梁分別在門葉結構1、門葉結構3和門葉結構6上。

按圖1、圖2進行門葉豎立檢測，控制門葉面板直線度、外弧弧長、外弧半徑及面板高度、吊耳半徑等尺寸。

圖1 門葉結構1與2串組

圖2 門葉結構2與3串組

1.3 門葉結構串組尺寸控制

通過控制面板弧長、半徑及相關尺寸，從而控制上、中、下主梁跨距尺寸，串組檢測合格后標記明顯的中心線，對角線測控點，在組合處兩側150 mm做供安裝控制的檢測線，設置可靠的定位板，并進行編號。

1.4 閘門門葉檢驗要求

在閘門整體組裝更改為門葉結構之間的串組后，每兩節串組的尺寸允許偏差需按照弧形閘門的允許偏差單獨驗收(注：串組的兩節門葉當作整個門葉進行驗收，如相鄰兩節門葉高度H=5 927 mm，偏差為±8.0 mm)，以保證安裝現場整體組裝后的尺寸滿足設計要求。閘門相鄰主梁之間的中心距、平行度等要求通過底節主梁返點到其他分節門葉的相應位置進行間接測量。

2 弧門安裝快速施工

2.1 弧門安裝難點及解決措施

DG水電站表孔弧門布置在5～9號壩段，弧門安裝時存在大壩澆筑、配電房施工、迎水面處理、出線施工等多個工作面施工干擾，壩頂多臺汽車吊、塔吊、纜機等啟吊設備同時交叉作業，安裝施工工作平臺及運輸通道平臺空間有限，弧門轉運及安裝吊裝十分困難，同時藏區風大、氣溫低、溫差大，施工環境及高海拔焊接難度大。為此，通過弧門孔口上下游側搭設防風棚(用直徑20 mm圓鋼和帆布在施工現場搭設簡易工棚，圍護結構采用豎向活動拉簾進行封閉)、布置加溫柜、加溫板等設施改善作業環境，優選焊接技術過硬的焊工嚴格按照焊接工藝評定的要求焊接。采用架橋機吊裝、側軌埋件后裝等安裝方式減少施工干擾，有效縮短安裝工期，又保證了安裝質量。

2.2 公路架橋機吊裝

2021年2月下旬，1號表孔弧門開始安裝，計劃于2021-04-30日前完成弧門的安裝、調試，2.5個月內需完成4套弧門包括埋件的安裝及二期混凝土澆筑、支鉸安裝及門葉拼裝焊接、支臂拼裝焊接及附件安裝工作，安裝量大、工期短[3]。加上弧門孔口狹窄，為減少施工干擾，弧門安裝無法利用汽車吊、塔吊、纜機等起重設備進行吊裝，因此，提前設計制造了1臺最大起重量200 t、跨度50 m(安裝一次可滿足2孔弧門吊裝需求)的雙吊點公路架橋機，用公路架橋機起吊并安裝弧門的門葉等構件，解決了起重設備施工干擾、安裝運輸通道有限問題。

公路架橋機具有結構輕、抗風力性能好，在吊裝過程中具有穩定性、定位的準確性、吊鉤可獨立操作性和跨度范圍內可全幅一次安裝等優點，利用公路架橋機安裝弧門，弧門大部分構件采用立裝運輸，然后直接運至架橋機吊點之下進行吊裝，可以節約門葉構件在架橋機底下翻身占用的時間，大大加快了安裝速度，也將傳統安裝方法中弧門構件就位的調整過程轉移到弧門吊裝過程中進行調整至安裝狀態，從而大大加快了弧門的安裝速度，相對傳統的安裝方法，工期約縮短了一半[4]。

2.3 后裝法安裝弧形工作閘門

DG水電站表孔弧門選用門槽埋件后裝法進行安裝，即先安裝閘門，根據閘門的實際位置調整側軌與閘門間隙，符合設計要求后完成側軌的加固焊接并澆筑二期混凝土。該方法的成功應用，比傳統的先安裝埋件并澆筑二期混凝土再安裝閘門的做法更有利于安裝質量的控制和加快安裝速度[5]。

安裝順序：施工準備→底檻安裝及二期混凝土澆筑→支鉸安裝→門葉、支臂吊裝拼裝→門葉、支臂焊接→側軌安裝放樣(以安裝弧門止水及導向輪座板為基礎)→側軌吊裝臨時加固→側軌調整加固→二期混凝土澆筑(可分段施工)→液壓啟閉機安裝→水封安裝→試運行。

側軌安裝特征：在門葉吊裝前，將下部第一節側軌吊入孔內，靠門槽內部臨時加固，再進行門葉吊裝，側軌優于門葉吊裝并與門葉同步進行，門葉安裝焊接完成，側軌調整加固。

3 結 語

DG水電站5孔弧門(1孔安裝時間30 d)安裝完成后，對各項數據進行了檢查，均符合設計和相關規范要求，質量達到優良標準，運行啟閉自如，并經2021年汛期運行檢驗，運行正常。其結果證明，采用門葉單節串組、側軌埋件后裝的技術是成功的，可供相關行業的施工人員借鑒。