水利枢纽金属结构的施工技术与工艺分析

杨晓飞 潘琰 杨亮 盐城市水利勘测设计研究院有限公司

金属结构的施工技术与工艺是水利枢纽建设必不可缺的施工环节。但是，由于其整体操作流程较为复杂，在施工过程中作难免出现一些纰漏缺陷，所以需要进行检查、维护的相关材料、设备非常多，且安全检验工序也较为繁琐。因此，水利水电工程项目建设服务中心必须时刻保持严谨的态度，做好施工管理工作，不断完善施工技术与工艺。

1.金属结构的施工技术与工艺的重要性及常见问题

做好全程化的水利枢纽金属结构施工管理是新时期社会形势下国家水利水电工程行业建设发展提出的重点要求，良好的金属结构施工管理方法不仅对提高工程物料的利用率具有决定性作用，还是直接影响施工质量的关键性因素，具有十分重要的意义。据水利水电工程相关文献资料显示，在我国水利水电工程建设发展初期阶段水利枢纽经常发生安全事故，后经相关调查结果表明，水利枢纽安全事故发生大多是由于金属结构施工质量存在问题所导致的。因此，水利水电工程项目建设服务中心必须不断更新完善金属结构的施工技术与工艺，加强水利枢纽施工管理。

结合水库大坝现场安全检查进行评价，对于金属结构进行安全评价也是重要一环。评价的主要符合泄、输水建筑物的闸门开启情况是否可以根据相关设计安全运行，其中包括闸门强度、刚度与稳定性，启闭机的启闭能力和供电安全问题等。评价应该对于以下问题进行明确结论，确保金属结构其刚度、强度和稳定性要符合相关规范要求，确保启闭机的启闭能力能够正常运作，必要时能够保证水库大坝闸门的正常开启。

关于溢洪道金属结构安全评价要确定高底孔闸门结构是完好，并且布置要合理合规。闸门的主要构件其材质是Q235，如果闸门涂层厚度低于规范要求那么腐蚀程度是A级，水质会对钢结构造成弱腐蚀。闸门焊缝正常，可知焊缝探伤没有超标缺陷。高底孔的强度和刚度应符合规范要求，高孔闸门启闭力满足要求，底孔闸门最大启闭力可以达到2×40t额定启闭力。如果高底孔闸门启闭出现卡顿情况，因为底孔闸门较严重，会出现间歇性卡阻，出现摩擦声、振动或是钢丝绳晃动等情况。溢洪道泄流会导致闸前除冰设备被水冲毁。确保高底孔闸门启闭机的传动和电气设备完好可以确保闸门正常运转，溢洪道供电线、备用电源、防雷等设施一定要符合要求，确保启闭机相关参数符合要求，检修闸门启闭设备可以确保闸门正常运行。

但是，从目前来看水利水电工程中水利枢纽施工的常见问题尚未得到相关项目建设服务中心的充足重视，尤其在金属结构的施工技术与工艺等方面的受支持力度仍存在很大加强空间。在开始施工前，未能结合实际水利枢纽金属结构施工操作需求，全面分析影响工程质量的各方面因素，制定的水利枢纽金属结构施工管理体系不够完善。例如，水利枢纽施工部门与设计环节部门缺乏良好的协调配合，导致金属结构施工实际情况与施工设计图纸并不吻合，在项目施工阶段需要现场修改图纸、改变施工方法等，从而加大了水利水电工程的建设成本。其次，金属结构施工验收标准以及施工人员的工艺、工序划分不够明确，存在施工人员的职责分工混乱的现象，从而导金属结构施工整体流程缺乏足够的规范性。

基于上述情况，在实施金属结构的施工技术与工艺这类复杂性较高的操作时必须做好对各方面的检查措施。在施工过程中，对于一些关键的工序严格实行质量控制，除了对于施工材料要取样送检，同时在工程中严格按照施工工艺技术标准对具体施工措施做严格控制。另外，每个工作环节施工必须是一道工序施工完毕，验收后进入下道工序，不能交叉作业。

2.水利枢纽金属结构的施工技术与工艺

2.1 统筹规划

在水利枢纽施工前，设计人员必须在听从总承包方安排的前提下，对水利枢纽所需的金属结构的施工技术与工艺进行统筹设计。另外，为了尽可能减少施工过程中的干扰影响，必须对施工设备的应用以及施工所占道路进行合理规划设计。金属结构的施工技术与工艺所使用的材料与设备一般情况下都是工厂根按照施工图纸的标准生产制作出来的，必须经过严格的养护工艺，确保材料与设备的质量能够符合施工实际需要后才能允许开始施工。此外，在施工过程中，由于不确定因素太多，倘若防护不到位极有可能造成安全事故。因此，需建立健全现场安全文明作业和环境保障体系，完善施工保护措施，做好交通安全保证工作，施工区域要保证道路畅通，在施工区域、便道处以及路况较差地段设置警示标识。仔细分析研究规划图纸，确定施工具体措施。严格按照预定方案实施，施工过程中应随时有专人指挥协调。同时，要加强一线员工安全操作意识，由专业监理人员全程监督和指导，使整体施工流程真正做到科学有序管理。

2.2 溢洪道钢闸门金属结构的施工技术与工艺

2.2.1 闸门金属结构布置

溢洪道工作闸门为露顶式平面闸门，闸门顶部较设计水位留有0.4m的超高。闸门梁系采用同一层的布置方式，采用双主梁结构，布置在静水压力合力线上下等距离位置；上主梁到闸门顶缘的距离约为0.45倍的门高，且小于3.6m；主梁间距满足行走支承布置的要求；底主梁到底止水的距离符合底缘布置的要求；主梁采用实腹变截面型式，端部梁高约为跨中的0.6倍，梁高改变的位置距离支座1/4跨度；闸门支承采用简支轮，边梁采用双腹板式；为使闸门具有一定的刚度，设置了门背联结系及竖向联结系。总体上看，闸门结构布置满足《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）的要求。

2.2.2 闸门动应力与启闭力检测

溢洪道每扇工作闸门均布置1个旁压式张力仪，安装于钢丝绳的固定端，以免卷入滑轮。在每扇闸门各部件典型位置及动应力可能较大的部位，如面板、主梁翼缘、竖梁翼缘、水平次梁、还有弧形闸门的支臂等，均布设20余个电阻应变计。测点主要布置于闸门半边，对称侧布置若干，以便对照，其中两扇低孔工作门的测点位置相同。依据《水工钢闸门和启闭机安全检查技术规程》（DL/T835-2003），对闸门进行检测。检测时，闸门从全关至全开、从全开至全关重复进行3次。水库管理人员按操作规程启闭闸门，现场检测工作与闸门启闭同步进行。若各次检测数据相差较大，应找出原因重新检测。启闭过程各部件应力变化规律与闸门启闭力类似，在启门过程前半段和闭门过程后半段应力波动幅度较大，其中吊耳竖向应力过程线与启闭力过程线吻合较好，相互印证了闸门检测成果的可靠性。

2.2.3 应力检查

闸门各部件各方向的平面应力、弯曲应力及总应力极值均不是很大，基本处于容许应力范围之内，仅主梁后翼缘水平向总应力最大值略微超出，达到149.6MPa，但未超出容许应力的5%。最大剪应力为76.4MPa，出现在吊耳，最大压应力为-140.98MPa，出现在外边梁腹板。从闸门应力极值可知，其强度能够满足规范要求。面板是闸门直接承受并传递水荷载的构件，一方面可以看作是支承在梁格上的弹性薄板，传递水压力的过程中产生局部弯曲，另一方面可看作梁格翼缘板的一部分，参与整体结构共同抵抗外力作用。面板横河向和竖直向的平面正应力均不大，大部分处于受压状态，最大正压应力为竖直向的-61.15MPa，最大正拉应力为横河向的31.64MPa，平面剪应力较小，最大值为29.5MPa。面板两个方向的弯曲应力相对较大，横河向最大值为118.19MPa，主要出现在面板和竖梁腹板连接处，竖直向最大值为125.95MPa，主要出现在面板和水平次梁连接处，弯曲剪应力值较小，最大值为20.9MPa。将面板的平面应力和弯曲应力叠加后，两个方向的最大总拉应力比弯曲应力要小，最大总压应力为横河向的-135.31MPa。

2.3 放水洞闸门金属结构的施工技术与工艺

2.3.1 外观形态检查（见表1）

表1 放水洞钢闸门外观检查

2.3.2 放水洞启闭机外观形态检查（见表2）

表2 放水洞启闭机外观形态检查

2.4 金属构件的运输和存放

（1）应负责将已验收的金属构件运到指定安装地点，但在工地的卸货、存放以及可能的二次转运等均由土建承包人负责。

（2）金属构件在运输、存放期间，应注意防止损伤涂层。

（3）金属构件存放场地应平整、坚实、干净。底层垫枕应有足够的支承面，堆放方式应防止金属构件被压坏和变形，钢构件应按安装顺序分区存放。

2.5 金属构件制造质量检查

（1）质量检查应按施工图（包括技术说明书）和设计修改通知的要求进行。除施工图已注明外，其它尺寸误差允许值，应遵照DL/T5018-2004相关条文执行。

（2）应建立金属结构设备制造、运输全过程的质量保证体系，确保产品质量。承包人的质量检查部门应负责测试、试验和质量检查工作，并提交检查记录，试验报告和质量检查报告，送交监理单位复验。

（3）监理单位有权对质量进行监督与要求复验，承包人应积极配合。

2.6 验收控制

在施工作业完成之后，对施工质量做进一步的检测，确保工程质量符合设计图纸，并结合监理人员、设计人员对水利水电工程做总体审核检查。

3.结束语

综上所述，新时期水利水电工程建设发展越来越快，水利枢纽金属结构的施工技术与工艺在水利水电工程中的重要性也随之显现出来。基于此，水利水电工程项目建设服务中心必须加强对水利枢纽金属结构的施工技术与工艺的重视，不断完善相关施工管理制度体系，加强施工人员管理，优化金属结构的施工技术与工艺，并且严控各项工序。