气盾坝安装技术浅析

郑爱国

(中国水利水电第五工程局有限公司,成都 610066)

1 工程概况

苕溪北街综合改造工程苕溪堰坝改造主要设计新建5座气盾坝,其中1#气盾坝位于南苕溪银月廊桥上游,坝长为80m,坝高为3.5 m;2#气盾坝位于南苕溪临天桥下游,坝长为100m,坝高为3.0m;3#气盾坝位于南苕溪金日廊桥下游,坝长为95 m,坝高为3.0m;4#气盾坝位于南苕溪临水桥下游,坝长为95 m,坝高为3.0m;5#气盾坝位于南苕溪长桥下游,坝长为110m,坝高为3.5 m。气盾坝坝体主要由上游铺盖段、闸室段、下游消力池段及下游海漫段组成。气盾坝系统是由钢护板、橡胶气囊、抑制带、锚固件、空压系统和闸门控制系统组成(见图1)。利用空气压缩原理,通过给气囊充气与排气,使钢护板升起与倒伏,以维持特定的水位高度。

图1 气盾坝标准横断面

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

施工准备→闸门板安装→铰链安装→信号线穿线→气袋铺设→间止封及侧止封安装→抑制带安装→夹铸具安装→保压试验及角度仪安装→控制及动力系统安装[1]→调试及运行。

2.2 施工准备

2.3 闸门板拼装

闸门板是主要的挡水结构,是整个闸门的重要组成部分,其安装步骤及要求如下:

将闸门按照编号分别摆放在相应位置,且闸门应摆放在平整的混凝土上[2]。安装时闸门板拼缝位置垫钢板,以保证两闸门板处于同一水平位置。在拼接缝的两侧使用硅酮胶,以保证拼接后的密封严密,不会出现漏水情况。打胶完成后将两块闸门板整齐地对接在一起,在固定螺栓孔的两端及中间各安装一定位销,然后安装螺母,待其他部位螺栓安装完成并拧紧后,将定位销拆下,安装定位销位置的螺栓。所有螺栓安装完成后,使用扳手重新拧紧至少两遍,以保证安装牢固。

2.4 铰链安装

铰链是为闸门板提供拉力的重要受力结构,其密封性须严格控制,安装步骤及要求如下:

安装前将闸门板门轴部位清理干净,在螺柱、门轴及肋板两侧使用硅酮胶,打胶时需要一定的厚度,并在肋板两侧重点加厚。将铰链对应安装至闸门板上,然后安装铰链盖板,并用螺母固定。注意每扇门的最外侧铰链盖板与其他型号不同,需特别注意安装。铰链盖板两侧长出部分若不影响安装则线不进行切割,待门板位置确定后,比较间止封宽度切割,以保证密封性。

2.5 信号线穿线

信号线是闸门角度仪信号的传输设施,其安装步骤及要求如下:

安装前根据每一个角度仪位置计算所需长度,并将所有信号线切割准备齐全。每根线端部应做好标记序号,避免混乱。将信号线与预留的穿线钢丝固定牢固,接头部位使用胶带包裹以增加光滑度。在每一根穿线管出口及总管的出口部位向管内倒入洗洁精以增加光滑度。所有接头接好后,每根线需安排专人进行送线。以上工作完成即可开始拉动总管的预留钢丝,送线人员观察所在的钢丝是否移动。钢丝拉动过程中速度应尽量放慢,避免拉断钢丝。待信号线与钢丝接头部位从总管路穿出后,继续拉动,直到每个分管部位剩余的信号线长度适合为止。每个分管部位剩余的信号线长度应在3 m左右,停止拉动后,露出部分须固定牢固,避免其他信号线将其带出。

2.6 气袋铺设

气袋是闸门的核心部位,是闸门正常起伏的主要动力结构,其安装步骤及要求如下:

将气袋下部混凝土面清理干净,不得存在混凝土渣等容易造成气袋磨损的物体。铺设前在气袋连接部位安装海波龙,海波龙底部使用胶水粘在混凝土面上。将抑制带底部螺栓及压板安装完成。气袋吊装前在其下部混凝土面上泼一些肥皂水作为润滑,以便微调时容易拉动。使用吊车吊装气袋,放好后须注意每个气袋的中心位置准确无误,气袋中心应与每个门的中心线相对应。安装位置确定后,将气袋上游侧掀开安装充气软管。软管螺纹使用密封胶密封,安装过程中注意气袋上的弯头方向应朝向下游侧[3]。软管在充气槽内应为圆形布置。气袋位置校准确定后,在每个气袋间安装楔形块,每个楔形块两侧、底部、顶部及楔形块与气袋接触的部位均需要使用密封胶密封。安装完成后将海波龙包裹好。以上工作完成后即可将拼装好的闸门板放至气袋上,闸门板中心应与气袋中心相对应。位置确定后将闸门止封位置以外的夹铸具安装完成。然后将闸门吊起,安装抑制带上部螺栓及压板。

2.7 间止封及侧止封安装

间止封及侧止封是闸门的重要封水部分,其安装步骤及要求如下:

将间止封编号并逐一放置在每个闸门间位置。按照每个间止封底部的宽度将铰链切割,要求拼接位置不能存在缝隙。按照间止封螺柱位置在间止封上钻孔,钻孔位置需严格控制[5]。在根部拼缝位置灌入密封胶,在上部安装螺柱底部及间止封压板底部使用密封胶。打胶完成后将间止封根部对齐压入,上部安装间止封压板,并用螺母固定,底部使用夹铸具夹紧,待密封胶风干后拆开安装修补条。修补条安装前将表面的多余密封胶清理干净,并打磨毛面。将胶水均匀涂抹至黏贴部位,静置1～2 min,待胶水有一定粘度后,将修补条从一侧开始慢慢压上,中间不得存在空腔。黏贴完成后多余部位切除,将夹铸具重新安装上。

2.8 抑制带安装

抑制带是闸门安全使用的保证措施,其安装步骤及要求如下:

抑制带底部螺栓在气袋铺设前安装,注意压板方向正确无误,螺母安装牢固。抑制带上部螺栓在间止封安装前安装,将每扇门吊起后,在门下布置可靠的支撑以保证安全。安装时在螺栓孔四周使用密封胶密封,螺栓安装牢固,压板方向正确无误。

2.9 夹铸具安装

夹铸具是闸门的固定措施,其安装步骤及要求如下:

止封位置以外的夹铸具在闸门放置气袋上,并确定位置准确后即可安装,止封位置夹铸具需在修补条安装完成安装。安装过程中应从中间向两侧逐一压紧。注意球面螺母及垫片的方向。夹铸具安装螺母至少紧固3遍,且最后一遍应使用扭力扳手逐个进行。

2.10 保压试验及角度仪安装

河道内部件安装完成后需进行保压试验,其步骤及要求如下:

将闸门充气至顶部后,使用水准仪逐一检查高度,如高度不一致则在高度低的部位对应的抑制带安装垫板调整。高度调节一致后,记录闸门高度、气袋压力及气温情况。保压24 h进行对比,高度及压力无明显降低则保压合格,但应考虑到温度对气压的影响。保压过程中安装角度仪,安装时注意角度仪方向。角度仪与信号线接头部位使用专用的防水接头,接头外部包裹热缩管、防水胶带及塑料胶带三层。热缩管使用汽油喷灯均匀烧烤至缩紧。

接线时需注意3根信号线的对应关系,并在接头内芯部位将线头安装牢固。信号线外皮不宜剥下太长,保证防水接头两端的橡胶垫固定在外皮部位,避免接头进水。保压过程中在铰链上部灌注KS胶进行封水。灌注时重点灌注肋板两侧部位。

2.11 控制及动力系统安装

控制及动力系统包括空压机、储气罐、PLC控制柜、机械管路控制排及闸墩至控制室的充气管路和信号线等,其安装步骤及要求如下:

将闸墩位置的充气管路及信号线延续至控制室内。充气管路连接至机械管路控制排,管路焊接完成后应检查焊缝是否存在漏气现象。在闸墩至控制室之间布置穿线管用于保护信号线,控制室端信号线连接至PLC控制柜。管路及信号线安装完成并检查合格后即可覆盖,注意充气管路四周应使用沙子进行覆盖。根据控制室情况,合理布置各设备的位置。机械管路控制排应在靠近河道侧的位置。PLC控制柜应在窗户边,以便操作时可以观察闸门情况。各设备位置确定后即可固定,PLC控制柜及机械管路控制排固定在墙体上,如墙体承重性能不好,则应在墙体内预埋槽钢等承重结构。安装控制室内的管路,两台空压机并联至储气罐,储气罐应符合低进高出原则。储气罐连接机械管路控制排。管路安装完成检查每个接头的密封情况。信号线应按照序号对应安装在控制柜中相应位置,线序应与角度仪安装的线序一致。PLC控制柜与机械管路控制排之间的信号线应按照线号逐一对应安装。信号线安装完成,应进行单动,确定信号所驱动的电磁阀对应正确。

2.12 调试及运行

控制室内设备安装完成即可开始调试工作,其步骤及要求如下:

在闸门未起升前,标定闸门底部的角度仪参数。手动将闸门升至顶部,标定闸门顶部的角度仪参数,升门过程中应持续观察闸门的平整度,确保闸门平整上升。使用位置模式、流量模式、水位模式运行闸门自动起升倒伏,观察起伏过程中闸门是否平整,调整程序内参数,直到闸门自动运行平稳正常。调试过程中应有专门的观察人员持续观察闸门情况,并及时与调试人员联系。如在天黑且无照明条件时不得进行操作。

3 气盾坝技术优势及运行效果

气盾坝较传统的橡胶坝相比,具有以下技术优势:

(1)运行安全可靠,过水能力提高;

(2)成本低、结构简单、施工安全工期短[4];

(3)气盾坝运行过程中景观效果良好[5]。

4 结语

通过对杭州市临安区苕溪新建气盾坝安装施工技术研究,总结了一套气盾坝盾板安装施工工艺流程及技术质量控制要点,顺利完成了临安苕溪北街综合改造工程5座气盾坝安装并成功蓄水运行,运行后景观效果良好。为后续类似气盾坝项目建设,提供相关参考及积累了丰富的建设经验。