弧形钢闸门安装工艺浅析

杨 刚 蒋华强 房 峰

建设与施工

弧形钢闸门安装工艺浅析

杨 刚 蒋华强 房 峰

淮阴闸位于淮安市淮阴区王营镇杨庄，是分淮入沂淮阴枢纽的主体工程。该闸建成于1959年，设计流量为3000m3/s，校核流量为4000m3/s，共30孔，单孔净宽10m，总宽345.4m。该闸于2001年鉴定为三类闸，加上2003年淮河流域大洪水暴露出该闸众多安全隐患，江苏省水利厅以《关于江苏省淮河流域2003年灾后重建应急工程分淮入沂淮阴闸、柴米闸除险加固工程初步设计及概算的批复》（苏水建〔2004〕12号）同意对淮阴闸进行加固。加固的主要内容有：降低排架，重建工作桥及新建启闭机房，闸底板加固，混凝土碳化处理，闸上游挡洪高度加高，胸墙底梁加固，上下游护坡整修，闸门及启闭机更新，电气设备更新改造，增设闸门自动控制及视频监控系统等。淮阴闸弧形钢闸门共30扇，以《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/T5018-94）为基础，结合施工单位类似工程实际经验，并多次召开钢闸门吊装技术专题会议等，最终形成了本文所述的安装工艺。

一、结构特点

1.弧形工作闸门

淮阴闸闸门是双主梁斜支臂圆柱铰弧形钢闸门，为整体制作。闸门尺寸 ：9960mm×10480mm×10mm（宽×高×厚），弧形面板曲率半径10000mm。闸门主横梁为实腹式布置，双吊点布置于闸门下主梁面板外缘处，吊点距6400mm。由于闸门承受单向水头作用，采用单向止水形式，侧止水采用L1型，底止水采用I1型，顶止水采用H型。支臂与支铰法兰结合处采用螺栓连接，与门叶及左右支臂间水平支撑均为现场焊接。闸门门叶、支臂结构材料为Q235，闸门支铰采用MGB-Ⅱ有钢组合型圆柱滑动轴承，固定支铰座利用原有构件。闸门启闭采用QH2×225kN-12m弧门卷扬启闭机，每扇配6×19-Φ46-170镀锌钢丝绳2根。

2.埋件

淮阴闸钢闸门埋件包括底止水、顶止水、侧止水、侧滚轮等埋件，埋件材料全部为Q235，除底埋件外，埋件表面钢板均需加工，并喷锌防腐。所有埋件均分段制作、分段安装，根据土建尺寸大样，分段长度一般为3m/段。底止水埋件兼作闸门底支承，采用[20-10×40×183制作，焊接于40-Φ16×250（展开长）开脚锚筋上，在闸底板混凝土凿除后，与闸底板钢筋搭焊牢固后浇筑。顶止水埋件采用[24-10×40×100钢板制作，在胸墙混凝土凿除后，与胸墙钢筋搭焊牢固后浇筑。侧埋件采用[1-10×40×183制作，焊接于2-Φ16×250（展开长）开脚锚筋上，在闸墩混凝土凿除后，与闸墩钢筋搭焊牢固后浇筑。

二、安装工序及其优化

将在厂内整体制作、防腐好的闸门门叶装船水路运输到工地下游公路桥处，用50t汽车吊直接将门叶吊装进入门槽。具体工序如下：

（1）闸门安装工艺

先清除闸室内及门槽埋件表面的混凝土残渣和其他杂物，特别是止水埋件表面上的水泥浆，并检查连接处焊缝是否打磨光滑。对所有闸门埋件各部相关尺寸对照图纸再进行一次复测。将2辆50t汽车吊停在公路桥上，从下游将船运来的闸门对抬吊起，转入预定闸室，通过闸门顶部预设的两个吊点将门体起吊站立到位后，用2个预设在工作桥上的10t链条葫芦把门保险起来。用汽车吊把2个支臂分别吊入闸室，用4只3t链条葫芦（2只挂在闸门的预设吊点上锁定支臂，2只挂在挂梁上锁定支臂以便调整）固定并调整支臂。用2只5t链条葫芦实行底部就位，2只30t的千斤顶放于底部调整水平，2只10t千斤顶放置于闸门顶槛位置调整闸门到预定位置。最后检查所有尺寸符合规范及图纸要求后焊接定位。

（2）埋件安装工艺

首先检查埋件数量、品种是否齐全、有无碰撞变形。检查分清各部件永久性编号，逐孔分拣埋件。根据土建施工图纸提供的闸室中心线和底槛高程线用经纬仪和水准仪放出闸门位置线、孔口中心线、门槽中心线，门槽各部位埋件安装位置线和相应的检查线。将埋件按放好的安装位置线进行定位，其垂直度、平行度、水平度和相对位置用经纬仪和线锤进行相互校核确保精度。采用先点焊后加固焊接的方法，并严格控制安装时的焊接变形。立模浇筑二期混凝土，拆除模板后对埋件进行补防腐处理。安装过程中，须严格控制安装精度，保证埋件表面平整度和直线度，侧埋件需保证曲率半径。

三、方案优化

（1）依据工程进展具体情况，将闸门吊装穿插在土建施工的过程中进行。如遇工作桥暂未拆除重建而先进行闸门吊装时，利用原启闭机进行无水调试联合运行。

（2）利用原闸门平衡砣2个吊点钢丝绳代替预设在工作桥上吊点，固定新闸门并起调整作用。省去原方案中2只挂在挂梁上用以锁定并调整支臂的链条葫芦，支臂吊入闸室后立即进行调整就位，同时将支臂与支铰用螺栓基本连接固定住。省去原方案中用于底部调整水平的2只30t的千斤顶，而利用2只固定闸门用链条葫芦进行此项调整。以上几项优化措施不仅节省了安装成本，且大大加快了安装进度。

（3）原考虑闸门在厂内整体制作，然后将门叶纵向对称分三段，分段防腐、分段水路运输。分缝结合面现场采用铰制螺栓和大六角头高强螺栓连接。考虑安装现场交通管制难度及现场拼接难度较大，决定闸门门叶在厂内整体制作、拼接完成。考虑运输、安装过程中有可能对防腐面造成损坏，决定闸门安装调整到位后，直接在闸室内对闸门进行喷锌防腐。

四、关键环节安装质量控制

1.埋件安装

（1）质量控制标准

底槛中心里程、高程偏差为± 5mm，对孔口中心线距离偏差为± 5mm，工作表面平整度偏差2mm。门楣中心里程偏差为+2（-1）mm，工作表面平整度偏差2mm。侧埋件对孔口中心线距离偏差为+3（-2）mm，工作表面平整度偏差2mm，中心线曲率半径偏差为±5mm。

（2）主要工序流程

①检查分清各部埋件永久性编号标识，逐孔分拣埋件。

②吊装门槽埋件时采取必要的保护措施，侧轨、底槛就位时，以放好的埋件安装位置线进行定位，其角度、平行度、水平度和相对位置用经纬仪和线垂进行相互校核确保精度，各构件与一期预留锚筋进行搭接固定。为确保轨道安装质量，采用先点焊后加固焊接的方法，控制轨道安装时焊接变形，待埋件安装结束后经质检人员按图纸尺寸及有关规范进行检查，做好检测记录，报请监理工程师验收。

③立模浇筑二期混凝土时，注意对埋件的保护。对埋件进行补防腐处理，保证符合规范要求。

④止水橡皮安装前，先清除闸室内门槽埋件表面的混凝土残渣和其他杂物，特别是水封座板表面上的水泥浆，并检查连接处焊缝是否打磨光滑。

⑤对所有闸门埋件再进行一次复测，检查埋件各部相关尺寸是否符合图纸尺寸。

（3）质量控制措施

①一、二期混凝土的结合面应全部凿毛并清洗干净，凿除时松动但未掉的混凝土块应清理干净。

②穿插在土建施工中，对支铰座连接钢梁中心的里程、高程和对孔口中心线距离的允许偏差进行复测，不符合规范的应进行矫正。

③工程埋件全部为分段制作、安装，工作面对接接头的错位均应进行缓坡处理，过流面及工作面的焊疤和焊缝余高应铲平磨光，并作补防腐处理。

④安装好的埋件，浇筑前复测尺寸。侧埋件浇筑时，每次高度不超过3m，并采取措施捣实。拆模后，对各类尺寸进行复测。

2.闸门安装

（1）质量控制标准

支铰轴中心至面板外缘的曲率半径的允许偏差为±8mm，两侧相对差应不大于5mm。

（2）主要工序流程

①安装人员到达工地现场，首先检查到工地闸门的数量、品种是否齐全，全部部件在吊卸、运输和存放过程中有无碰撞变形，如有变形，立即进行矫正处理。

②检查分清各部件永久性编号标识。

③安装人员对一期混凝土预留门槽进行检查，一期混凝土与二期混凝土接触面是否凿毛处理，并按图纸尺寸对一期插筋进行检查调整。

④根据土建施工单位提供的闸室中心线和底槛高程线，用经纬仪和水准仪放出闸门位置线、孔口中心线、支座中心线、门槽位置线，门槽各部位埋件安装位置线和相应的检查线。

⑤将吊车停放在闸室内，分别将门叶吊入闸室内。

⑥按照制定好的安装顺序进行安装，相互校核尺寸，保证符合规范要求。进行加固点焊，按焊接工艺要求进行。

（3）质量控制措施

①每批闸门出厂前，组织业主、监理、制造商对拟出厂闸门进行出厂前初步验收，认定符合相关验收规范和设计图纸要求后准予出厂。

②吊装前将厂内制作的闸门门体逐一检查、核对，如因吊装、运输过程中造成的变形、碰撞，及时予以矫正。

③支臂与主梁焊接时，应采取措施减少变形，保证焊接后组合面接触良好。

3.止水安装

（1）质量控制标准

底止水、侧止水及顶止水允许压缩量均为+2（-1）mm，两侧止水中心距离和顶止水中心至底止水底缘距离的允许偏差为±3mm，止水表面的平面度为2mm。

（2）主要工序流程

侧、底止水安装间隙调整→侧、底止水与压板钻孔→侧、底止水安装→复测确认（以上在厂家安装完成）→顶止水与上述侧、底止水的安装顺序相同（闸门安装调试结束后进行）。

（3）质量控制措施

①止水橡皮表面应光滑平直，不得盘折存放。

②顶止水座现场安装定位时，将闸门底缘落至底槛，调整两侧止水间隙使其均匀，然后每隔0.5m一个测点，准确测量顶止水座与门楣止水板间的距离后装焊顶止水座。同时还要用塞尺检测底缘与底槛的局部间隙，以确定底缘与底槛间的相互倾斜度，为底止水安装提供依据。闸门吊装前用水冲淋润滑法，对止水橡皮进行保护。

③闸门处于全关闭时，对止水橡皮进行透光检查，如止水橡皮与埋件间有透光缝隙，进行调整直至不透光。

五、效果分析

根据近半年安装方案实施情况来看，以上安装工艺在技术上充分可行，解决了灾后重建工期紧引起的工期重叠、各道施工工序复杂交错的难题，特别是解决了与土建工程之间在技术和施工工序上的衔接问题，确保了比预定工期目标的大幅度超前。目前淮阴闸加固工程30孔弧形钢闸门已全部安装完毕，方案及工艺经过实践证明均取得圆满成功，值得在类似工程中借鉴参考

（作者单位：江苏省水利机械制造有限公司 225003）