浅谈亭子口水利枢纽上游导航浮箱安装方案

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

1 概况

亭子口水利枢纽上游导航浮箱安装设备包括2节钢结构浮箱(包括栏杆、护舷、人孔盖等附属结构)、导向装置、箱内压载，以及照明等电气设备。

根据主体工程控制性日程，在2016年7月30日前，完成浮箱结构制作及其舾装件和设备安装验收完毕，防腐验收完毕，当大坝上游蓄水水位达到453.60±0.1m时，浮箱由浮力升起，脱离总拼平台，自由漂墩，漂墩后在坝区永久系船柱上临时系固，待天气气象较稳定时，浮箱由驳船拖运至安装位置入槽安装。

2 导向装置预置

每节浮箱两端的导向装置通过钢结构基座与甲板连接，导向装置的轮子总成伸出浮箱体外1650mm，伸出部分布置在导承槽内，用于浮箱随上游水位升降时的导向以及通过轨道向土建结构传递水平载荷。为此，导向装置安装过程为，在浮箱下水前安装达到设计要求，保证安装精度；验收完成后，将导向装置总成向浮箱中部后移，轮子最外端不得超出浮箱边缘，以保证浮箱就位；浮箱在闸首前沿与支墩间(或支墩间)就位后，再将导向装置总成整体推出完成二次安装。

2.1 安装工艺流程

2.1.1 下水前安装

各基座制作→基座在浮箱上定位焊接→各基座安装精度复验→导向装置各支座在基座上定位、配钻孔、临时连接螺栓安装→梁及轮子总成安装。

2.1.2 浮箱就位前拆卸

缓梁及轮子总成拆卸→移位、在浮箱上临时固定。

2.1.3 浮箱就位后安装

梁及轮子总成安装→检验→连接螺栓安装、紧固→检验。

2.2 基座在浮箱上定位焊接

用激光经纬仪在浮箱甲板上做出浮箱中心线和导向装置各基座安装角尺线、中心线，缓冲限位架的中心距浮箱中部21.7m±1.0mm，前支座的中心距浮箱中部24.5m±1.0mm，在甲板划出基座腹板安装基准线，用水平尺、水平仪、线垂、直尺等工具逐一测量定位腹板及基座，保证各个基座的定位尺寸、高度尺寸正确和水平度，划线修割基座腹板及肋板的下口，然后进行二次测量定位点焊，复验后进行焊接(注意：测量定位时，尽量选择在阴天或早晚进行)。焊接时，采取对称焊接，减少能量等措施，严格控制机座面板的变形，保证精度在规范要求的范围内。

2.3 基座安装精度复验

导向装置各基座在浮箱定位焊接完成后，检验各基座上面板的高度尺寸、形位精度是否符合要求，若符合要求，则可除锈涂刷富锌底漆。若不符合要求，则根据测量数据，采用铣削设备在现场对各基座面板分别加工一道，以满足设计和规范要求。

2.4 导向装置各支座在基座上定位、配钻螺栓孔、安装临时螺栓

导向装置各基座安装检验合格后，将导向装置的前支座、缓冲限位架吊在各自的基座上测量、定位、固定，复验符合要求后配钻螺栓孔，安装临时螺栓进行固定。

2.5 梁及轮子总成安装

轴承、上滑块、轴预先安装在梁中，小轮总成安装在梁上。然后安装下滑块，吊装梁及轮子总成，安装顶盖，最后固定顶盖。安装定位时，控制导向装置的撞头端部距浮箱中心线距离26.685m±2.0mm。经验收，在导向装置支座上焊定位块和标记，用于二次安装定位。

2.6 梁及轮子总成拆卸

在浮箱倾斜试验完成后，为了便于浮箱就位安装，导向装置的梁及轮子总成必须整体拆卸后全部放置在甲板上固定(整体后移，不允许外伸出甲板)。

2.7 梁及轮子总成二次安装

二次安装工作在浮箱中心与滑槽对正后进行，用千斤顶将导向装置梁及轮子总成推出到位，然后，拆除工装，搬离浮箱。

2.8 连接螺栓安装、紧固

拆换临时螺栓为工作螺栓，按设计要求拧紧固定。

3 浮箱水上拖运方案

本拖运是指浮箱下水后在水面上从临时系固地点浮运至升船机安装地点的过程，完成稳定性校核符合要求后进行。运输前，将导向装置的梁及轮子总成移位放置到浮箱甲板上固定，以满足浮箱就位要求。

在浮箱上安装临时驳船，由驳船拖带浮箱运输就位。具体方法是：在浮箱FR41-FR43左右两舷制作安装2000×2000钢结构平台，平台结构与箱体可靠连接，承受运输推力，并在平台结构上安装驳船。运输前，进行操纵试验，确定运行可靠。

3.1 浮箱阻力计算

根据船舶阻力近似估算方法(Ayre法)：

阻力Pe=0.735×W0.64V3/Co

已知条件：浮箱长L=50m，宽B=9m，吃水T=3m，B/T=3，取计算航速V=4kn，方形系数Cb=0.99。

根据图谱查得Co=435，标准Cbe=0.78，标准Xc=1.80%L船中前。

(1)修正Cb

F1=-3×Cb(Cb-Cbe)Co/Cbe=-347.833

C1=Co+F1=87.167

(2)修正B/T

F2=-10Cb(B/T-2)%×C1=-8.63

C2=C1+F2=78.53

(3)修正Xc

F3=C2×KXc%=-5.97

查表得KXc=-7.6%。

由于F1<0，且|F3|<|F1|，则F3=0，C3=C2=78.53。

(4)修正水线长度L

F4=(L-1.025L)×C3/1.025L=-1.92

C4=C3+F4=76.622

计算结果得：实际有效功率Pe=0.735×W0.64V3/C4=74.98kW

折合马力Pe=74.98kW×1.36=101.97hp

3.2 船用挂桨机选用

根据阻力计算结果、驳船用柴油机马力为140hp>101.97hp，机组型号：顺发GJ70，航速大约3kn～4kn。

4 浮箱就位准备工作

(1)设计制作固定于支墩外围的框架(20号槽钢，可拆卸式，与支墩接触部位垫橡皮保护)，在支墩上安装时，用二根φ20钢丝绳绕过支墩顶部将框架挂住，保持框架在浮箱两端的支墩上距水面高度2m左右，作为浮箱纵向定位牵引绳的固定架和横向移动牵引绳的固定架，同时也是横向移动时的导向架。

(2)在浮箱右舷中部系缆桩上对称布置2个转向滑轮、2只手拉葫芦和工艺眼板，在浮箱左右舷FR5和FR45肋位系缆桩上对称布置4个转向滑轮、2只手拉葫芦和工艺眼板，浮箱两端分别预装纵向定位用工艺耳板4个。

(3)为了避免浮箱在施工过程与支墩产生硬性接触，就位前在浮箱两端系挂轮胎靠把6个，备棕靠球2个、划子一艘。

(4)指挥、施工人员到位，所有眼板预装完成，材料、设备、工具、备件就位待用。

5 浮箱就位过程

(1)浮箱拖运至安装水面后，在驳船的操纵下，使浮箱与两支墩平行，侧面距支墩1m～2m时，通过划子将各牵引钢丝绳与支墩上的固定架固定连接，每根钢丝绳一端固定于混凝土支墩上，另一端通过滑轮与葫芦相连收紧，在拖轮的协助下操作葫芦使浮箱两端距支墩距离相等，保持稳定。

(2)调整浮箱纵向移动对位。拖轮停车，在统一指挥下，同时操作4只手拉葫芦，使浮箱纵横向移动，当浮箱接近支墩后，停止操作横向移动葫芦，继续操纵纵向移动葫芦，使其纵向相对定位并系紧牵引绳，用卸扣、花兰螺丝将两端的第一个耳板与导向架连接，调整花兰螺丝使之受力且能在导向架上滑动。同时，测量控制浮箱两端距支墩的距离为500mm。

(3)调整浮箱横向移动对位。在统一指挥下，同时操作2只横向移动用葫芦，使浮箱横向移动，当葫芦行程不够时，按工艺布置的耳板调整葫芦受力位置，直至浮箱正确对位为止。在此过程中，逐一将其余6个索具螺旋扣与耳板连接。

(4)测量和临时固定。浮箱初步对中后，用经纬仪以浮箱中心线为基准测量，调整4只手拉葫芦和8个索具螺旋扣受力，使浮箱进一步精确对中，同时在浮箱左舷两端将钢丝绳与系缆桩系固，以满足下一步导向装置安装的要求。

6 导向装置安装

浮箱在水上对位和系固符合要求后，导向装置进行二次安装，操作过程中，专人测量对位情况，确保安装质量。具体工艺同“导向装置预置”中的相应内容。最后拆除临时系固和安装设施，检验，试验和交验。施工过程中专人负责瞭望和操作避碰。

7 结语

浮箱导向装置二次安装完成后，浮箱已卡入导槽中，检查浮箱导轮与导槽的间距，运行无卡阻后，进行浮箱压载安装和灯具、栏杆等附属设备安装。亭子口浮箱巧用水情，在2017年8月27日晚成功下水，并在2017年9月7日就顺利完成了入槽安装，为后续工程施工创造了条件。