彭水升船机超大型下沉式平板门安装技术研究

王海军，张建军

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川彭山 620860)

1 工程概况

彭水水电站通航建筑物规模为500t级，位于枢纽左岸，线路总长1188.6m，主要由上游引航道、船闸、中间渠道、中间渠道渡槽、垂直升船机、下游引航道组成。其500t级升船机为全平衡干式钢丝绳卷扬垂直升船机。升船机下闸首工作大门为带卧倒小门的下沉式平板门，是升船机下游的挡水设备，布置在升船机下闸首的上游端，过船时船厢通过其与下游水域对接，由2×4000kN固定卷扬机启闭，可适应下游15.6m的通航水位变化。

2 设备结构型式及主要特点

下闸首工作大门外形尺寸为20.4m×23.4m×3.5m，总重372.985t，最大工作水头19.9m。工作大门由U形门体结构、卧倒小门、液压启闭机、正向支承、反向支承、锁定机构、止水装置、液压系统、电气设备等组成。其液压系统布置于U形门体密封舱内，操控卧倒小门和锁定装置动作。为适应下游水位的15.6m变幅，门槽设置了高15.1m的不锈钢大面作为底止水，其外形尺寸为15.1m×13.2m×0.337m(见图1)。

图1 彭水升船机下闸首工作大门结构简图

3 重大件运输及吊装选择

3.1 重大件的运输方案

由于受施工场地及运输道路的限制，以及工作大门自身特点，工作大门超大超重分段无法直接通过陆路运输到现场进行拼装焊接，而且拼焊后的门体结构重量达300t(见下表)，大型吊装设备无法采用。因此门叶分段只能采用船舶运输至吊装位置。

彭水升船机下闸首工作门分段结构特点表

3.2 重大件的吊装方案

升船机下闸首航道宽度为12m，船和门叶都只能顺水流方向进入闸室，为减少门叶在吊装就位时的困难，装船时采用重件码头吊车将门叶翻身，立放于船上，然后进行封船，运输至门槽孔口。然后利用其固定式卷扬启闭机下设置的一个平衡吊梁 (见图2)，用平衡梁配合2×400t固卷进行工作门分段的吊装。

图2 彭水升船机下闸首工作大门门叶吊装示意图

4 设备安装难点和质量控制

4.1 埋件安装方法及变形控制

4.1.1 底止水不锈钢面的安装

吊装前，在底止水埋件底部均匀设置4个支撑架，支撑架表面用钢板制作，使埋件可以在上面移动。安装时，先用千斤顶调整埋件中心，使其与测放的孔口中心重合;再用3根钢琴线分别将埋件底部、中部和顶部左右的门槽中心连接，调整埋件在门槽上下游方向的偏差和直线度;然后，再根据门槽中心线，在埋件左右两侧及中间部位挂上多个线锤，用拉紧器、千斤顶等工器具调整垂直度，初调完毕后进行定位焊接。

4.1.2 锁定埋件的安装

吊装就位后，通过顶部测放的控制点，挂线锤来调整控制各个锁定架中心的偏差;锁定架安装加固完成后吊装轨道就位，轨道应根据测放的门槽中心和两侧的孔口中心通过挂线锤来进行调整;轨道埋件中心点的高程用全站仪控制，角度采用做样板的方法进行安装和检测，即按照图纸上轨道的水平角度做一个三角样板，通过控制样板表面的平面度来进行埋件角度和高程的调整。

4.1.3 变形控制措施

主要部位的各项尺寸调整完毕后，利用悬挂的钢琴线对埋件各局部的平面度逐项进行调整和检查，尺寸检查合格后进行加固焊接。焊接前先将所有调整螺杆和搭接板全部点焊在门槽及土建一期混凝土插筋上，然后先焊接锚钩和预埋插筋间的焊缝，最后焊接锚钩与门槽连接的焊缝。焊接时应采用双人 (多人)对称焊接。焊接完成后进行尺寸复测，当偏差超标时，利用加固的调节螺杆进行处理和调整。验收完成后，交土建进行二期回填以前，采取在不锈钢面上抹上黄油、贴塑料纸等措施对不锈钢平面进行保护。二期混凝土浇筑过程限制单仓浇筑高度，并进行变形监测。二期混凝土浇筑成型后，进行混凝土浇筑后的复测。为减小不锈钢焊缝的焊接变形，在二期回填完成后再进行不锈钢节间焊缝的焊接，焊接完成后进行打磨，对局部咬边和未焊满的缺陷应补焊后再进行打磨。

4.2 门体结构立组及质量控制

彭水升船机下闸首工作大门的组拼采用门槽内立组，就是先将工作大门在门槽孔内进行组拼和焊接，通过其2×400t固定式卷扬启闭机与大门连接，将工作大门提出门槽孔口，用其检修锁定装置将大门锁定在235.0m高程以上，然后再进行门槽埋件的安装，最后进行闸门止水、支承轮等附件及液压启闭机设备安装。

4.2.1 U形门体组装

闸门采用在门井内立组的方式进行拼装。拼装前，先将门库内的杂物清除干净，在门槽底部191.0m高程布置钢支墩平台，对其进行加固和调平。用2×400t卷扬机启闭机将第一节门叶吊入门井内，放置在中间位置，使上、下游及两侧均有足够空间进行门叶的拼装和焊接;用千斤顶、拉紧器等对门叶的上、下游和左、右倾斜度进行调整，并用工字钢、角钢等将门叶焊接固定。吊装第二节门叶，按节间定位块对正下节门叶，并根据门叶中心线调整;在门叶两侧挂上钢琴线及重锤，通过拉紧器和千斤顶等工器具，对上、下节门叶的支承座板和水封座板的平面度、垂直度及中心线等进行调整，同时，对两节门叶的左、右倾斜度进行调整，使其符合设计规范要求;完毕后用压缝器调整门叶面板及翼缘板的错牙和间隙等，并用拉板进行加固焊接定位，防止门叶发生相对位移。闸门拼装符合各项技术要求后进行点焊定位，焊点厚度不应超于正式焊缝的1/2，一般厚为4～6mm、长30～60mm。第一、二节门叶加固焊接完成后吊装第三节门叶进行组拼，第三节门叶的组拼应以卧倒门铰支座及两侧大门锁定装置中心为基准进行调整。

4.2.2 组合缝焊接工艺及质量控制

下闸首工作大门U形门体现场焊接焊缝中，主梁、边梁的腹板及翼缘板的对接焊缝均为Ⅰ类焊缝，焊后进行超声波探伤，长度不少于50%;面板的对接焊缝，主梁、边梁的翼缘板与腹板的组合焊缝及角焊缝，主梁、边梁与门叶面板的角焊缝均为Ⅱ类焊缝，焊后超声波探伤长度不少于30%。

为保证焊缝焊接质量，同时也必须保证焊缝焊接后门体不能产生变形，焊条经加温、保温后方能使用;对于组合缝间隙超标的位置，先进行堆焊、打磨处理;对于组合缝间隙过小的位置，进行打磨坡口或刨缝。焊缝封底采用E5015φ3.2焊条，电流控制在90～100A，层间焊接采用E5015φ4焊条，电流控制在140～160A。

闸门焊接顺序:左右边梁腹板对接缝→门叶中间隔板平角缝→后翼缘对接缝→面板对接焊。

4.3 启闭机安装和调试

工作大门共布置液压泵站2套，对2套卧倒门启闭机、2套大门锁定油缸和2套卧倒门锁定进行控制，泵站及电气设备布置于工作大门密封舱内。启闭机安装完成，经试验和检查，启闭机各项试验满足设计要求，各机构运行正常后，进行大门密封舱的封堵和焊接。

4.4 下闸首现地控制站安装调试

下闸首现地控制站布置在升船机下闸首现地启闭机房内，由下闸首控制柜［(=SCJ+08+K1)］、下闸首主回路柜［(=SCJ+08+P1)］、下闸首卧倒门控制柜［(=SCJ+09+K1)］、下闸首卧倒门主回路柜［(=SCJ+09+P1)］组成，卧倒门控制端子箱布置于下闸首工作大门密封舱内，主要实现下闸首工作门、卧倒门、大门及卧倒门锁定的启闭控制。

4.5 工作门及其启闭机联合调试

大门、液压系统及电气设备各部分安装调试合格后进行设备联合调试。下闸首工作门及其启闭联合调试分为闸门无水及闸门有水两种工况。无水调试主要包括无水条件下卧倒门及其启闭机空载调试，工作大门及卧倒小门止水状态检查，卧倒门锁定装置、大门锁定装置动作调试，无水条件下大门静平衡试验，工作大门及其固定卷扬式启闭机联合运行调试。有水调试主要检查大门及其启闭机系统的运行情况并进行止水效果检验。

5 结 语

a.彭水水电站升船机下闸首工作大门为带卧倒小门的下沉式平板门，是升船机下游的挡水设备，过船时船厢通过其与下游水域对接，由2×4000kN固定卷扬机启闭，可适应下游15.6m的通航水位变化。这种独特的设计形式大大增加了此类设备的安装难度，本文内容可为类似设备安装提供一定的参考。

b.采用已安装的工作大门永久启闭设备和平衡吊梁装置进行闸门超大超重单元吊装方案，不仅解决了现场施工条件制约和大型吊装设备吊装风险等难题，而且节约了成本、优化了工期。

c.本文详细介绍了超大型闸门门槽立组和超大面积不锈钢止水安装方法，可为此类设备安装提供一定的经验。