进水口坝顶门机调整布置改造技术

符学鑫 何明杰

（中国水利水电第三工程局 陕西 西安 710016）

1 概述

桃源水电站位于湖南省常德市桃源县城附近的沅水干流上，水库正常蓄水位39.50m，利用河段落差约7.50m，装设9台单机容量20MW的灯泡贯流式机组，装机总容量为180MW。

单机组段长21.50m，边机组段长22.50m，主厂房长183.10m，厂房坝段最大坝高45.20m。

厂房进水口引水平台目前布置3台MQ600/30门机，3台门机主要作为进水口一线及主机段部分。

进水口门机布置高程11.93m平台，门机中心桩号CH0-54.35，轨矩7.0m。

2 机械设备现有局限性因素

现进水口闸墩先浇块施工封顶至50.7m高程，包括交通桥梁架设和铺装层施工完成后，对闸墩后浇块，门机操作施工难度大，最大幅度仅覆盖26m，幅仰角度约73°，造成闸墩后浇块门机吊运无法全面覆盖工作面，存在9.7m范围无法覆盖。

厂房施工正进入高温季节，总承包项目部根据实际情况要求夏季主厂房禁止使用泵送料进行浇筑，主机段浇筑手段受限现象更加突出。主要是原布置于进水口门机臂杆受到坝顶影响，覆盖范围大大缩水，且在坝顶交通桥形成后交通桥也不能满足施工门机的行走及吊装运行的载荷要求。

综合上述，厂房主机段施工受制约非常严重，1#机主机段处在首台机组发电工期关键线路上，受垂直手段因素影响大，导致厂房主机段一线浇筑难以按照既定的目标实现。

3 大型起吊设备调整的必要性

根据桃源水电站发电厂房及金属结构安装工程2012年6月以后施工总进度调整计划，经分析2012年6月份～10月份月平均浇筑强度在4.1万m3，6月份～9月份进入高温季节混凝土施工温控质量要求高，施工难度加大。为缓解6月份～10月份浇筑强度高问题，合理调整大型起吊手段解决混凝土入仓问题显得至关重要。

4 机械设备调整布置

4.1 进口坝顶门机布置

根据总承包项目部总体工作部署安排，2012年6月25日坝顶一线必须具备贯通及后续通车条件，坝顶交通桥梁于2012年6月14日架设完成，后续对进水口门机调整至坝顶位置主要受胸墙施工制约。

（1）坝顶交通梁架设后，进口半高架MQ600/30门机发挥效率低，进水口2#、3#、8#、9#机胸墙施工受到制约，无法按照既定目标实现胸墙封顶具备启闭门机安装条件。

（2）结合目前进水口施工现状，陆续解决进水口胸墙及主机段施工，对进水口门机进行调整。

4.1.1 防洪墙1段顶部手段调整布置计划安排

根据防洪墙1段施工进度计划安排，2012年6月14日浇筑至50.77m高程，具备安装进水口门机高架门机设备，该门机搬至防洪墙顶部安装为低架状态。

4.1.2 进水闸墩门机调整布置计划安排

根据进水口施工进度计划安排，目前利用防洪墙1段门机优先完成1#机、2#、胸墙施工，8#、9#机进水口闸墩胸墙部位利用原高架配合BOX管辅助手段浇筑，随之胸墙上升BOX管不能全面覆盖浇筑部位，利用坝顶交通辅助手段完成封顶。3#～5#机目前胸墙和主机段施工基本停滞，主要受手段制约。

4.1.3 进口门机坝顶布置方案

图一 门机调整平面布置图

图二

图三

图四

根据总进度调整计划工作安排1#～5#土建施工在首台机发电直线工期上，紧密围绕发电主线进行设备布置调整，将受制约的门机布置在3#、4#机分缝位置（坝顶），该门机采用固定型门座式起重机管柱的过度节直接坐落于混凝土面上，省略门架、行走、轨道、附件等设施。具体门机调整后平面布置见图一。

4.2 门机基础设计及施工

因门机目前安装位置混凝土已浇筑至50.7m，需对现有基础进行凿除，基础凿除将坝顶闸墩钢筋外露，对基础进行打孔植筋，根据原门机法兰盘高强螺栓孔位布置均等分36个孔位，螺栓为40CrM36高强螺栓，单长0.9m，底部增加锚板。基础浇筑厚度50cm～80cm，同时在该基础上增设地圈梁，混凝土标号C50，已满足基础整体承载力要求。

4.3 门机基础螺栓受力校核计算

为保证混凝土对高强螺栓有足够的握裹力和固定式门机承受荷载及校核计算其高强螺栓的单个长度。

门机法兰盘螺栓，孔位采用同类型型号，只需验算40Cr高强M36锚固计算

计算依据《简明施工计算手册》、《紧固构件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》-GB-T3098.1-2000。

计算按照局部抗压强度建立平衡关系：

锚板采用正方形，假定其尺寸由基础混凝土的局部抗压强度决定

计算公式1为F≤(b2-πd2/4)fc

其中F为原螺栓承受拉力

de为原螺栓有效直径（M36有效直径31.68mm）

经计算得 ：F=πde2fy/4=787 ×430=338410N

根据公式1换算得：b2≥F/fC+πd2/4=338410/23.5+π31.682/4=20126mm 2故b≥142mm。

按照《冶金工业轧钢设备基础设计规范》（YS14-79）规范，锚板边长b不应小于5d，则b≥5×de=158.4mm。

则同时满足以上要求，需要b≥158.4mm。

现场实际锚板尺寸设计为-282×180×20mm，等同于多个螺栓对应的多个锚板连接成一个整体，更加有利于结构受力，即满足高架门机安装及后续运行所产生对螺栓与锚板的拉拔力要求。具体基础设计见图二～四。

5 门座式起重机固定式应用的一些优点

将原高架状态的行走门座式起重机（MQ600）改为没有轨道、门架，仅安装一节短管柱的低架固定状态的门座式起重机在我单位还是首次，现在改变后的门座式起重机（MQ600）已成功应用于桃源电站工地，通过研究和实践我们发现，改变后的固定式门座式起重机较原起重机具有如下优点：

（1）占地面积小：固定型门座式起重机管柱的过度节直接坐落于混凝土地面上，没有了门架、行走、轨道、附件设施等，原MQ600型轨道跨距就是7m，管柱坐落于门架上，现在明显缩小。

（2）原起重机一些必要的性能没有改变：原门座式起重机的性能表现，除吊装高度外，基本在幅度和起重量上，现在通过负荷试验及这几个月的实际应用，我们已经得知，它的能力没有改变，这个通过负荷试验记录得以证明。

（3）经济实用：低架固定状态的门座式起重机，没有了门架、行走、轨道、附件设施等，安装及运行费用大大降低。

（4）更适用固定场所使用：低架固定状态的门座式起重机，没有了门架、行走、轨道、附件设施等，不行走，自然适用于固定场所使用。

（5）安全可靠：固定状态的门座式起重机，重心已经下移，符合高架门座式起重机的稳定性设计计算要求，而且安全系数更大；通过各种检验，已取得地方特种设备安全监督管理部门颁发的使用许可证书。

（6）安装过程使用的吊车吨位相对变小：原来需要使用50t汽车吊吊装的，现在甚至用35t汽车吊就能完成。

（7）运转速度提高：低架固定状态的门座式起重机，没有了门架、高度降低，运转周期缩短，速度自然提高。

6 门座式起重机固定式应用中应注意解决的技术问题

而要保证原门座式起重机的必要性能和固定式门座式起重机的安全及作用，我们必须经常注意或做好如下工作：

1.门座式起重机回转支撑以上的金属结构、机构和受力状态基本没有发生变化，其结构设计和验算可以沿用。

2.关键部位必须校验

为保证混凝土对高强螺栓有足够的握裹力和固定式门机承受荷载及校核计算其高强螺栓的单个长度。

所验算的砼只是大体积砼的组成部分，圆柱体包裹于大体积砼之中,所以其稳定性更好，运行更安全。因此，不论从经济的角度看还是从技术的角度、安全的角度分析，门座式起重机是可以进行固定式应用的，并且具有一定的优越性。

7 门座式起重机固定式应用应注意解决的其它问题

1.桃源施工局在固定型门座式起重机的安装过程中，为了保证起重机的稳定性，在管柱的过度节上焊接了4根斜拉槽钢，这种做法在力学的角度上讲是有利于安全的，但对设备而言，是不允许的，设备是要不断重复使用的，所以，在今后的实施中，我们既要保证设备的安全，又要保证设备的可再使用性。

2.上机梯子制作的不规范，既影响美观，又不利于安全。

3.在安装过程中，要注意认真执行国家的法律、法规及规范的要求，认真进行安装过程的质量检测工作。陕西水利