龍背灣水電站放空洞高位深孔閘門臨時啟閉施工工藝

毛 勇

（中國水利水電第十二工程局有限公司機電工程公司，浙江 麗水 323000）

1 概述

龍背灣水電站位于湖北省竹山縣堵河支流官渡河上，為第一級電站、龍頭水庫，下距兩河匯合口45.6 km，距竹山縣城90 km。電站以發電為主，兼顧航運、旅游開發等綜合效益。龍背灣電站放空洞進口處設計了一套深孔平面閘門，出口處設計了一套放空閥門(液壓驅動錐形閥)。其中進口處的平面閘門設計使用一臺2×400 kN的固定卷揚式啟閉機進行閘門的啟閉作業，使用鋼結構連桿連接閘門與啟閉機，閘門底部門槽底坎高程為▽423 m，閘門洞口頂部高程為▽525.5 m，閘門啟閉機高差102.5 m，該閘門屬于高位深孔閘門[1]。

2 安裝設備主要參數

閘門及啟閉機的具體參數如表1。

表1 閘門及啟閉機的具體參數

閘門本身自重只有15.6 t，但考慮潛孔閘門，且在高水位狀態下，閘門需承受較大的水壓，使閘門與門槽的摩擦力急劇增加，故啟閉機的啟閉力設計為80 t。

3 工況分析

龍背灣水電站放空洞上游側為一套平面閘門，下游側為一套放空閥門。上游側的閘門屬于潛孔式平面閘門，安裝高差較大，設計使用一臺單吊點卷揚式啟閉機進行閘門的啟閉。閘門及啟閉機的安裝只能在放空洞頂部道路（高程▽525.5 m）上完成，閘門安裝時正逢汛期，而下游側的放空閥門不具備使用條件，為了確保安全度汛，放空洞閘門需具備臨時啟閉條件。放空洞工程屬于新增工程，洞體結構及配套設施均處于邊設計邊施工階段，而上部啟閉機平臺的結構設計圖紙仍未完成，無法進行混凝土平臺的施工，且進行臨時施工，混凝土平臺的強度也無法在短時間內達到設計強度要求。由于放空洞頂部與底部的高差過大，無論從吊裝能力還是吊裝高度的角度考慮，使用配套的啟閉機進行閘門的沉放和起吊均是最為穩妥的。永久混凝土啟閉機平臺無法進行施工，即便能馬上進行施工從開始施工到具備啟閉機安裝使用條件也至少需要40 d的時間，無法滿足度汛要求。

綜合工況條件，擬自行設計、制作并安裝一套臨時吊裝平臺以解決臨時啟閉難題，使啟閉機能夠具備臨時啟閉閘門的條件。

4 整體施工流程

啟閉機及閘門安裝整體施工流程圖見圖1。

圖1 啟閉機及閘門安裝整體施工流程圖

5 關鍵施工工藝

5.1 閘門臨時鎖定

閘門在臨時吊裝平臺安裝前需先就位和臨時鎖定，如直接將閘門鎖定在孔口位置，則閘門本身的高度超出孔口3 m，將增加啟閉機起吊閘門的最小高度，臨時吊裝平臺的高度也將隨之增大，不僅增加制作臨時吊裝平臺的材料和成本，同時也不利于啟閉機起吊閘門運行過程中平臺的整體穩定性，增加安全風險。考慮上述因素，將閘門臨時鎖定在孔口頂部以下約5 m的位置，并在孔口頂部架設2根鎖定梁，使用手拉葫蘆及鋼絲繩將閘門臨時鎖定在鎖定梁上（閘門在孔口的臨時鎖定見圖2），為方便閘門吊座焊接、水封安裝、充水閥安裝等工作，閘門臨時鎖定在孔口頂部，同時做好必要的臨時加固支撐措施，防止閘門傾倒，待閘門門葉各構件安裝、焊接完畢后再將閘門下落至指定位置臨時鎖定。閘門臨時鎖定采用4根繩索進行吊掛，經測量計算在指定位置布置4只吊耳，吊耳的尺寸大小需符合強度要求并由合格持證焊工進行施焊。

圖2 閘門臨時鎖定示意圖

5.2 吊裝平臺設計、制作、安裝

5.2.1 吊裝平臺設計

根據吊裝平臺的實際受力情況，設計吊裝平臺主框架，考慮整個吊裝平臺的穩定性，平臺擬設計成框架梁結構，用4根I40a工字鋼作為立柱，4根I28a工字鋼與立柱頂部首尾連接形成長方體主梁框架，框架的頂部設計定位板，定位板上開設地腳螺栓孔，孔位符合啟閉機地腳螺栓安裝尺寸。為加強整個框架的穩定性，增設輔助支撐。輔助支撐分兩種形式，第一種支撐為斜撐，一端固定在地面上與地面形成45°夾角，另一端與立柱焊接；第二種支撐為剪刀撐，連接長度方向的2根立柱，兩端分別與立柱焊接，2根斜撐中間接觸位置也進行焊接固定。吊裝平臺框架示意見圖3[2，3]。

圖3 吊裝平臺框架示意圖

為方便啟閉機的安裝和保證施工安全，還需設計必要的爬梯、行走平臺及安全護欄。爬梯寬度設計為600 mm，布置在方便架設的區域即可；行走平臺寬度設計為800 mm，底部每隔一段距離用I18a工字鋼直接與頂部主梁焊接，頂部鋪設一層6 mm的花紋板，以方便行走和操作；安全護欄用直徑20 mm的圓鋼制作，護欄高度設計為1.2 m。爬梯、行走平臺及安全護欄示意見圖4。

圖4 爬梯、行走平臺及安全護欄示意圖

5.2.2 吊裝平臺制作

為方便制作和安裝臨時吊裝平臺，其制作工作在施工現場（放空洞頂部平臺▽525.5 m）完成，制作過程中，使用1臺25 t汽車吊配合起吊及拼裝。按照圖紙要求，在放空洞頂部找到立柱定位點，再用水準儀測出4根立柱中心位置的實際高程差，根據實際高程差計算并下料4根立柱，以保證4根立柱垂直支起后頂部高程一致。繼續對頂部框架梁進行計算和下料，制作頂部主梁框架并與立柱拼裝形成整體。下料地腳螺栓定位板，并在4根立柱頂端各設置1塊地腳螺栓調整板，用于后續安裝啟閉機時進行高程的微調，板的開孔位置需嚴格按照啟閉機機座地腳螺栓孔位尺寸進行開孔，為方便安裝調整，開孔時可切割成U型孔。

臨時吊裝平臺的爬梯、行走平臺及安全護欄所用材料均為小型型材，單件重量不大，無需汽車吊輔助吊裝，制作安裝工作可在吊裝平臺固定后再進行施工，根據實際尺寸進行下料和拼裝焊接。

5.2.3 吊裝平臺安裝

吊裝平臺屬于臨時安裝，待永久混凝土承載平臺完工并具備強度條件后可進行拆除。安裝后需保證平臺具備啟閉機安裝及運行的條件，安裝中心按照門槽孔口尺寸中心進行定位（偏差控制在5 mm以內），4塊地腳螺栓調整板保證一定的整體平面度（調整完畢后的尺寸控制5 mm以內），局部不平的位置使用墊鐵墊平并焊接固定。

待吊裝平臺吊裝就位并調整好后，進行斜撐和剪刀撐的施工，這樣可最大限度的保證支撐完全固定和精準受力，增加平臺的整體強度和穩定性，啟閉機的立柱、斜撐與地面接觸的位置需保證足夠的接觸面積，斜撐底部可預埋或現場錨固預埋板。

5.3 啟閉機安裝

待臨時吊裝平臺安裝完畢后進行啟閉機的安裝，該啟閉機在出廠時各構件（包括卷筒、減速器、滑輪等）已全部在現場地面完成組裝，吊裝時進行整體吊裝即可。由于使用臨時吊裝平臺，汽車吊可最大限度地靠近吊裝平臺，整個啟閉機重15.6 t，經吊裝曲線核算，使用35 t吊機即可滿足現場吊裝工況。為方便啟閉機就位，根據啟閉機的機座尺寸在臨時吊裝平臺頂部的調整板上安裝定位塊，啟閉機起吊后可直接使用定位塊定位。頂部的定位板（調整板）在啟閉機起吊前完成高程測量和定位焊接固定，啟閉機就位后進行微調即可滿足安裝位置及高程要求。

啟閉機的機械及電氣部分的安裝按照啟閉機安裝規范的相關要求進行，并符合施工圖紙和制造廠技術說明書的規定。全部電氣設備需可靠接地，待啟閉機能正常運轉后，進行鋼絲繩的穿繞。啟閉機安裝調試完成后進行必要的試運行試驗。

5.4 啟閉機連門

待啟閉機試運行試驗合格后，進行啟閉機與門葉的連接，將啟閉機動滑輪下放至門葉吊座位置，使用吊軸將啟閉機動滑輪（底部有圓形內孔吊耳）與門葉吊座連接，連接完成后需將吊軸進行固定和緊固，以防止閘門啟閉過程中發生松動。連接完成后使用啟閉機將門葉提升10 cm（為保證安全，期間啟閉機與鎖定梁的臨時鎖定裝置先不拆除），并保持10 min，10 min后檢查門葉的下滑量，符合相關啟閉機門葉聯調要求后再卸除鎖定梁、手拉葫蘆等臨時鎖定裝置。

6 結語

鋼結構臨時吊裝平臺不僅結構簡單、制作方便，而且與混凝土結構相比無需等待強度，現制現用，同時材料還可回收利用，在類似安裝時間緊迫、永久平臺不具備使用條件的工況下使用尤為合適。本工藝的實施有效地解決了龍背灣電站放空洞高位閘門臨時啟閉的難題，順利保證了防洪度汛目標的達成。在高位閘門的永久啟閉設備平臺不具備正常承載條件時，可參考本施工工藝制作臨時鋼結構吊裝平臺輔助安裝，以達到啟閉機及閘門的臨時啟閉要求。