亭子口水利枢纽航运工程升船机船厢运输组装

胡 洪 浪

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司， 四川 成都 611130)

1 工程概况

嘉陵江亭子口水利枢纽的通航过坝建筑物布置在枢纽右岸，位于表孔泄洪坝段与右岸非溢流坝段之间，由上游引航道、上闸首、船厢室、下闸首和下游引航道等几部分组成。

升船机安装在船厢室内，为钢丝绳卷扬全平衡垂直提升型式，过船规模2×500 t级，最大提升高度85.4 m。船厢室建筑物为钢筋混凝土塔柱结构，由底板、塔柱(左右侧各4个)、顶板合围而成，净空为顺流向长128 m，宽18.6 m，高105.5 m。在船厢室布置了夹紧轨道、顶紧轨道导向装置，在顶板平台布置了电动机、减速器、卷筒、同步轴等船厢升降设备。

船厢为钢质槽形结构，外形尺寸128.0 m×16.6 m×9.0 m(长×宽×厢头高)，有效水域尺寸116.0 m×12.0 m×2.5 m(长×宽×深)，船厢总质量约1 750 t，连同厢内水体总质量约6 250 t，由136根钢丝绳悬吊并与平衡重连接，由主提升机驱动钢丝绳牵引船箱在船厢室内沿埋设在塔柱墙壁上的轨道竖直升降。

船厢室建筑物为钢筋混凝土塔柱结构，由底板、塔柱(左右侧各4个)、顶板合围而成，顺流向长128 m，宽18.6 m，底板高程为363.0 m，顶板高程为468.5 m。

船厢主要由箱形主纵梁、底铺板、次纵梁、单腹板横梁、箱形横梁、小纵梁、厢头机舱结构、电气室设备、设备支承结构等组成，两侧主纵梁的内腹板与底铺板及船厢门构成船厢的盛水结构。船厢头设有工作门及检修门门龛、防撞梁导向槽、U型密封框导槽和机舱结构。船厢上的夹紧、顶紧、导承、密封框、充泄水、消防等设备安装在相应的机架上，机架与船厢结构焊接为整体。船厢吊耳板采用加厚板材，并与主纵梁外腹板对接拼焊。船厢内侧沿高度各设两道钢护舷，护舷与主纵梁内腹板用螺栓连接，向内凸出200 mm。

2 船厢制作运输组装总体方案

亭子口水利枢纽升船机安装的难点之一就是船厢的运输就位。为了确保船厢顺利就位，经参建各方多次研究，并邀请专家咨询，最终确定了升船机船厢的运输组装总体方案：在下闸首浇筑到高程387 m 后停止土建施工形成工作平台，在平台上安装双小车桥式起重机，进行船厢结构部件的卸车、翻身和拼装，待船厢所有结构部件全部进入船厢室且组装就位后，拆除桥式起重机，再恢复下闸首高程387 m以上的构筑物施工。船厢制作和组装程序为：结构部件工地分块制作→工地短距离运输→下闸首双小车桥机卸车、翻身→利用桥机拼装成“H”节段→液压台车运输就位。

3 制作场地和车间的布置

升船机船厢的结构部件采取工地制作方案，为此，在枢纽右岸小坝沟渣场选择平整了60 m×130 m的场地，布置了值班室、下料车间、单节组装车间、整体预组装车间等，安装了750 kN和250 kN龙门吊各一台。

4 船厢分块及汽车运输

船厢部件在现场制作，充分利用现场交通条件，船厢部件分段尽可能大。船厢制造分为厢头分段、机房底板分段、底铺板分段、主纵梁分段及附件等56件，其中2根主纵梁共分为24段，底辅板分为21段，其他11段，最大件为主纵梁分段，外形尺寸为14.5 m×9.5 m×2.1 m(长×宽×高) ，质量约55 t。船厢各结构部件制造分段尺寸及质量见表1。

表1 船厢各结构部件制造分段尺寸及质量

船厢分段运输路线为：小坝沟制作场→场内交通公路→ 三期工程下游围堰临时道路→下游引航道底板(到达下闸首)→用2×750 kN双小车桥机卸车和拼装→在船箱室底板用液压台车运输至设计位置，运输线路全长约1 500 m。船厢结构最重部件为主纵梁分段，外形尺寸为14.5 m×8.9 m×2.12 m(长×宽×高) ，质量约55 t，采用60 t拖车运输。

5 2×750 kN双小车桥机与“H”型分段组装

依据最大吊装部件重量，在下闸首高程387 m安装了一台2×750 kN双小车桥式起重机，用于部件的卸车、主纵梁翻身和“H”型分段组装(见图1)。

图1 双小车桥式超重机主梁翻身示意

主纵梁是平躺运输，到现场后需要翻身竖立，采用2×750 kN双小车桥机对船厢主纵梁翻身比较容易，实现了“空翻”，避免主纵梁在翻身过程发生碰撞，提高了工作效率，保证了施工安全。

利用下闸首工作门槽和下闸首连接段9.6 m的空间位置，在工作门槽处用型钢搭设3.5 m高工作平台，使其与船厢底板高程363 m一致形成拼装平台；通过2×750 kN双小车桥机，将船厢从下闸首高程369.60 m的底板转运至拼装平台上，将每对主纵梁分段和底铺板分段拼装成一个“H”型节段。具体程序是：第一步，首先在每根主纵梁分段对应位置一前一后放置两个液压台车及钢支墩，钢支墩比液压台车高10 cm，然后将一侧的主纵梁分段吊放到钢支墩上，调平并利用墙上的预埋件固定以防止倾覆。第二步，将底铺板分段吊装到底铺板钢支墩上，调整并与已经就位固定的一侧主纵梁分段连接在一起。第三步，用桥机将另一侧的主纵梁分段吊装到钢支墩上，调整并与底铺板联结就位。第四步，将底铺板与两主纵梁的连接加固牢固，防止运输过程中出现意外。

通过“H”型分段组装，把56个船厢结构件分段组装成12个运输节段。

6 “H”型单节段液压台车运输

6.1 运输轨道安装及液压台车

在船厢室底板上，对应船厢主纵梁位置铺设两组轨道，长度130 m，其型号规格依据承载力选择24 kg/m钢轨作为运输轨道，其单组轨道间距与液压台车轮距相匹配。

液压台车用于承船厢“H”型节段在船厢室内运输，由运行机构、机架、液压系统、上支承架等组成，承载能力为75 t(自重约10 t)，电力驱动，同时通过液压系统可调整车轮方向，并可在1 400～1 600 mm范围内调整上支承架的高度。

6.2 “H”型单节段运输

首先将固定主纵梁分段的连墙件拆除，检查四周及运输轨道，确认没有障碍物的干扰，然后接通放置在主纵梁下液压台车的电源，操作4个液压台车的液压系统同步顶升液压台车的上支承架，使已经拼装加固完成的“H”型节段脱离钢支墩并支承在液压台车上，然后移除钢支墩，再将四个液压台车的顶升杆下降到原始位置，以防止在运输过程中泄压，导致不平衡。在指挥人员的指挥下，四个液压台车同步沿轨道向前缓慢运行，并同时检查周围环境是否存在干扰，直至将其运输到指定位置(见图2)。

将第一个“H”型节段运输到位后，调整液压台车，使其精确定位，用钢支墩支撑加固后，退出液压台车，依次进行第二个“H”型节段的运输，与第一个“H”型节段组装，直至全部“H”型节段运输组装完成。

7 经验与建议

7.1 船厢在工地制作的优点与缺点

与工厂制造相比较，其优点是：长距离运输由成品运输转为材料运输，无超宽超限问题，给运输带来了很大的方便。由于是现场短距离运输，可以充分利用现场交通条件，船厢部件分段可以做到尽可能大，减少了现场组装及焊接工作量，节约了运输费用和安装工期，减少后方工厂厂房的使用压力。其缺点是：工地需要建临时制作厂，需要合适的场地，进行场平，布置各种制作设备，建厂投资较大。

图2 “H”型单节段运输操作示意

7.2 采用750 kN双小车桥机，保证了安全，节约了工期

若采用750 kN单小车桥机，船厢主纵梁分段翻身依靠小车与桥机梁上的吊耳配合，或者采用“硬翻”这两种办法，工效低，安全风险大，在翻身过程中容易碰伤设备。经多方面评估，最后采用750 kN双小车桥机，船厢主纵梁分段实现了“空翻”。避免主纵梁在翻身过程发生碰撞损伤，提高了工作效率，保证了施工安全。

7.3 船厢室液压台车“H”型节段运输方案

最初的方案准备采用单件运输到位，利用吊车进行组装。若船厢主纵梁分段平躺运输到位，利用吊车翻身，船厢室空间有限，操作难度大，也是“硬翻”，不利于安全和进度。若利用750 kN桥机翻身，立式运输，其主纵梁竖立后最高件底宽2.12 m，高度9.4 m，其重心较高，运输过程中的稳定性不能保证。为了克服这些困难，经研究，采用拼装成“H”型节段运输的方案，增加了运输过程中的稳定性，保证了运输安全，运输到位后利用液压台车调整组装，充分发挥2×750 kN桥机和液压台车的作用。

7.4 船厢分节控制与对接接头设置

为了便于现场安装焊接，船厢分段焊缝位置应该避开夹紧轨道位置。在本项目中由于船厢分段有4条焊缝正对夹紧轨道，外侧空间不到200 mm，这四条焊缝不得不采取单面焊双面成型焊接技术，降低了焊缝的有效系数，最后采取补强措施进行弥补。

为了便于现场组装，在分段制造时，节间组装最好采用上下搭接方式，避免采用插入方式，减少现场组装缝修割，有利于现场焊缝质量控制，也有利于施工进度。

8 实施效果评价

亭子口水利枢纽航运工程升船机船厢安装方案，是结合参建各方意见及专家咨询意见制定的，并在实施过程中结合实际不断完善，克服了结构复杂、体型大、单件重、部件多、运输吊装难度大等困难。在保证安全和质量的前提下，提前15天完成船厢运输组装任务，对保证后续工作和总进度目标完成起到关键作用，为航运工程下闸首土建及金属结构安装提前开工创造了条件，为全面完成升船机安装任务奠定了基础。该方案的顺利实施，为升船机船厢安装提供了又一切实可行的方法。