特大型主纵梁弧形钢闸门侧卧式预组装方法分析

张开强

（广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，广西桂平537226）

1 弧形闸门的分类及技术要求

随着水利水电工程技术的不断提高，作为水利水电工程中必不可少的闸门也在向大型化方向发展。目前，水利水电工程中使用的弧面闸门型式按结构特点主要分为主横梁和主纵梁两种。主纵梁弧形闸门一般都为低孔，门叶结构一般是沿纵向分为左、右2 节，特大型弧形闸门分为左、中、右3 节，节间通过联接螺栓及面板在工地焊接联接成整体，面板由弧面机加工。

众所周知，无论是《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（从DL/T 5018，GB/T 14173 到NB/T 35045），还是设备制造合同中，都有明确规定：弧形闸门出厂前，应进行整体预组装检查。重点检测：扭曲、门叶横向直线度、门叶底缘直线度、顶止水螺孔中心至门叶底缘距离、铰链中心至门叶中心距离的极限偏差、铰链轴孔中心至面板外缘半径的偏差、组合处错位等关键项目。

2 工程及闸门概况

大藤峡水利枢纽工程是国务院批准的《珠江流域综合利用规划》确定的以防洪、航运、发电、补水压咸、灌溉等综合利用的流域防洪关键性工程，也是红水河水电基地的重要组成部分。工程共设置24 孔低孔弧形工作闸门。

闸门采用潜孔式双主纵梁三直支臂结构型式，双吊点。横梁为层叠布置，主纵梁为双腹板的∏型焊接结构，支臂和横梁均为双腹板的箱型焊接结构，边梁为T 形焊接结构。门叶结构纵向分为左、中、右3 节，节与节之间采用栓接+工地现场焊接，中节分为上下2 节，现场焊接,边节为一整体。主纵梁布置在左、右两边节门叶上，每套闸门布置侧轮装置6 件，侧止水为圆头P 型水封，底水封为“Ⅰ”字型水封。闸门孔口尺寸9 m×18 m（宽×高），设计水头为39 m，总水压力为58 837 kN。启闭形式及容量为后拉QHSY-2×6 300 kN 液压启闭机，支铰形式为球铰，操作方式为动水启闭。单扇闸门总重为715 t，单侧支臂结构包括臂柱、竖杆、斜撑和支臂后端部，总重量为181 t，单节边节门叶重量为89 t。

3 弧形闸门的预组装方法分析

弧形闸门出厂前的整体预组装通常采用俯卧式，就是按照弧门的工作状态进行预组装，但由于多方面的原因制约，如闸门过高、单节过重、制造厂场地设备限制等，在采用俯卧式方法有一定困难时，就需要采取非常方法，比如侧卧式的预组装方法。由于此种方法应用太少，有必要进行深入探讨，以验证其可行性。大藤峡水利枢纽工程中，主坝低孔弧形工作闸门按照常规的俯卧式预组装方法，门叶的最高点将超过20 m，单榀支臂重量在150 t 左右（不含斜支撑），对组拼场地吊车起吊高度、重量来说都是一个艰巨问题，不易解决。下文以中国水利水电夹江水工机械有限公司制作的大藤峡水利枢纽工程主坝低孔弧形工作闸门为例，简要介绍一下主纵梁弧形闸门采取侧卧式预组装的方式。

4 操作步骤

弧形闸门侧卧式的预组装，就是将弧门门叶侧向放倒，左、右支臂呈上下两层摆放，左、右活动铰链中心线呈垂直状态。具体操作步骤：①测量工配合放地样，画出活动铰链中心、支臂结构、门叶结构位置定位线；②按地样定位线摆放下层平拼合格的支臂结构；③摆放支臂上下层间的立柱支撑就位；④组装上层支臂就位；⑤组装活动铰链就位；⑥依次组装下侧边节门叶、中节门叶、上侧边节门叶；⑦测量相应数据，进行局部调整。

5 检测

1）支铰同心度的检测。上、下活动铰链轴孔中心测量，吊垂球（垂球重量要大于1 kg），垂球下部放一水桶，将垂球没入水中，以稳定垂球，用钢板尺分别测量上、下轴孔的十字方向尺寸，误差应控制在0.5 mm 以内。

2）曲率半径的检测。闸门由于是侧卧方式组装，支臂下部、门叶下部都需要牢固的支撑，这些支撑对下部曲率半径的测量起到了遮挡作用，使下部只能测量极少数几个点。为此，该组装方式曲率半径的测量，采用上部直接拉尺子测量，然后以上部测量点为基准，吊垂球，再反算出下部的曲率半径。

3）门叶中心线、侧止水螺孔线、支铰至闸门中心的距离等可采用水平仪进行测量。

4）闸门底缘的直线度、倾斜度，可采用经纬仪测量法或吊垂球的方法测得。

5）其他部位的检测与俯卧式组装的检测相同。

6 侧卧式预组装方法的分析结论

6.1 从操作上分析

1）此方法可解决：起吊高度和起重量不足的问题；高空作业的安全问题；由于该闸门门叶、支臂自重过大，俯卧式预组装支点集中，每侧支臂下可以放置3 个支撑点，每侧支臂重150 t 左右（不含斜支撑），每个支撑点将承担50 t 左右的压力，有效地解决了地耐力不足的问题等。

2）门叶是按边节、中节、边节的顺序摞起来的，对接困难；支臂也是上下两层，上层支臂没有支点，上、下层的对齐（尤其是支臂后段的加工面）给操作增加了难度。

总的来说，操作难度增加了，降低了高空作业高度，可不使用大型汽车吊（300 t 以上），也分散了对地面的压力。

6.2 从检验角度分析

1）由于该闸门是侧卧式预组装，一般制造厂家都没有配备全站仪等高端检测设备，支铰同心度的检测只能使用垂球测量，理论上吊垂球的精度为1.0 mm ，若采取一些措施,有经验的技工可以达到0.5 mm。

2）上部可直接测量曲率半径，下部由于支撑的阻挡只能依靠吊垂球间接进行测量，但也可以控制在1.0 mm 以内。

综上所述，这种检测方法，可以满足图纸、规范（2 个铰链轴孔同轴度公差不大于1.0 mm ，曲率半径允差±3.0 mm）的要求。经第三方检测单位采用全站仪进行检测，所得数据与人工检测所得数据基本吻合。因此，侧卧式预组装方法可行。目前，大藤峡水利枢纽工程的左岸弧形工作闸门已安装完成并投入运行，运行状态良好。