论文部分内容阅读
摘要：现在我国在建的水电站大坝的闸门安装一般采用缆机、吊车、卷扬机作为吊装设备进行施工作业，这种施工方式速度慢、安全风险大，影响了工期，成本较高。笔者根据工作中的经验，探讨一种新的施工方式，以供施工企业参考。
关键词：架桥机 水电大坝闸门 水电站
中国在建的水电站大坝闸门的安装大都是采取在坝顶安装缆机和卷扬机或吊车进行的吊装，安装一道闸门大概用时2个月，安装周期长，风险大。
2008年，贵州省公路工程集团有限公司设备管理分公司与水电八局贵阳机械厂思林电站项目部合作，在思林电站采取用架桥机（郑州大方DF50/150架桥机）进行闸门吊装施工，2008年8月—2009年6月完成了8道闸门的安装任务。2009年4月—9月在董箐水电站运用该施工方式，完成了四道大坝闸门的吊装任务。2012年9月在云南龙开口水电站该施工方式再次展现了它的先进性，又安全完成了4道闸门的吊装任务。
架桥机安装水电站大坝闸门主要施工原理是利用架桥机的纵向、横向、起升能力来完成大坝闸门的起吊、安装焊接、调整等工序。用架桥机施工可使大坝闸门的安装工序简化，大坝闸门部件可以直接在生产加工车间加工完毕，用车辆运输到架桥机尾部进行起吊安装，减少在安装现场的定位、焊接、调整工作。下面就以乌江思林水电站的闸门的安装为例，介绍该施工方式。
1.乌江思林电站工程简介：
1.1.思林电站溢流坝闸门有两种：弧形工作闸门和检修门，其中弧形工作闸门7扇，检修门1扇。弧形工作闸门每扇由8片门页，2个支铰，2根支臂组成。其中门页最大重量为34t，长度为12.96m，最大高为3.5m。支铰重量为30t，支臂长度为21m，高度为1.6m，最大重量为13t。检修门总重量80t，高度为7.5m。
1.2.思林电站坝顶桥共计7跨，每跨跨度为17米，无纵横坡度，T梁数量：88片，其中重量最大为80t，最小起重量为21.73t；长度最长为14.4m，最短为13.4m。
2.施工方的要求：
施工方依据工期的安排，要求架桥机2008年7月中旬进场，8月初开始吊装作业，2009年12月前完成所有大坝闸门和T梁的安装，安装工期16个月。桥机要求兼顾T梁吊装和弧形闸门的吊装。吊装顺序為先进行弧形闸门的吊装，再进行T梁吊装。
3.现场情况及架桥机的安装：
乌江思林大坝坝顶宽度为14m。总长度为64m，在靠近0号墩6m位置有一个24m×4.85m的槽，该槽靠近下游一侧距大坝下游一侧距离9m。顶坝和墩柱高度距离安装T梁的高度差11m。
根据现场情况，选用郑州大方DF50/150架桥机进行施工。现场架桥机的安装要选用25t汽车吊和坝顶缆机吊装进行作业，采取先安装桥机中支腿并调平，然后再拼装主梁，并不断将主梁向前移，直至中支腿后面的主梁长度不超过60m，然后拼装各附件并调试，拼装时采用300根枕木搭建枕木架支撑，最后采用缆机将桥机前支腿部件吊到1号墩拼装。整个桥机安装调试花费10天时间。
4.闸门的吊装方案中的难点：
4.1.闸门处墩柱和T梁处墩柱高度不一致，需加工钢支撑调平。由于安装闸门位置处的墩柱高度比安装T梁处的墩柱低3m，且
安装支铰的位置处于墩柱边上，因此需要加工钢箱把两面调平，并从支铰安装位置往下游支撑面伸长3m，保证支铰能顺利安装到位。伸长的支撑面要求能承受70t的压力。
4.2.闸门的运输：弧形闸门在距离现场3km的厂房内加工制作。闸门门叶安装前需要用平板拖车拖到现场，并倒进桥机尾部。由于桥机自身高度，所以平板拖车高度加上门页高度，不能超过5.5m。否则门叶进不到桥机内，无法吊装。
4.3.7.5m检修门的吊装：由于在前三孔闸门安装时，水库闸门不需要溢流，检修门可分三段（每段2.5米）安装成一扇完整的在第三孔内。在第三孔吊装到第四及后面的各孔时，此时水库闸门可能需要溢流，因此检修门必须整体吊装到第四孔以后的各孔，由于架桥机有的起升高度不足，因此在第三孔以后的各支撑面上预留深度4米款2米的槽来保证7.5m检修门的通过。
4.4.起升高度达40米，超出架桥机卷扬机容绳量：由于闸门门叶的最大起升高度为32m，加上架桥机自身起升高度8m。因此最大起升高度达到40m。为了实现这个起升高度，需对架桥机起升机构进行改装。
4.5.由于思林电站大坝闸门的安装存在闸门门页（长12.96米）和闸门支臂（长21米）需要整体起吊、闸门门页高度较高（最高3.5mm）、起吊高度大（最高32米）、吊装物需要旋转等技术难点。为了满足施工要求，根据闸门吊装特点，结合架桥机的性能，我司对架桥机的安装及施工方式、起吊高度、吊钩的旋转进行了调整和优化，其中主要体现在：
4.5.1.采取大跨度架桥机过小跨度孔，在中支腿和后支腿留足长度，加固后支腿，合理选择吊装物的吊点，完成了在桥机中支腿和后支腿之间整体起吊13米闸门门页和21米长闸门支臂，并安全吊装到位；
4.5.2.改装四台主起升卷扬机，增加卷扬机的卷筒容量到250米，改变动滑轮倍率，实现了34吨闸门门页吊装到32米深度安装要求。
4.5.3.更换旋转吊钩，实现21长的闸门支臂在跨度13米的架桥机内进行旋转。
4.5.4.架桥机可以跨两跨或三跨，能同时进行多跨闸门和门机大梁的安装。
4.5.5.利用缆机在大坝前方桥墩上进行架桥机前支腿的拼装。
5.总结：
架桥机安装水电站大坝闸门施工工法实现了中国水电站大坝闸门安装工艺的突破，改变了闸门以往安装风险大、进度慢、成本高、安全难控制的局面。该施工方式改变了闸门在现场拼装焊接的程序，实现了闸门门页、铰接、支臂等大型部件在工厂车间直接加工成型，保证了闸门安装整体尺寸的精确度；闸门吊装时，采取1--4个吊钩进行起吊，保证了吊物的稳定性、实现了吊物角度和方向变化的要求，减少了安装过程中的的风险、降低了安装人员的劳动强度。通过上述技术的改进和创新，成功的在9个月内完成了8道大坝闸门和88片T梁的安装，比预计工期提前7个月，大大缩短了工期，节约了成本。用架桥机安装水电站大坝闸门的施工方式，可适用现阶段我国建设的大部分水电站的闸门安装。
关键词：架桥机 水电大坝闸门 水电站
中国在建的水电站大坝闸门的安装大都是采取在坝顶安装缆机和卷扬机或吊车进行的吊装，安装一道闸门大概用时2个月，安装周期长，风险大。
2008年，贵州省公路工程集团有限公司设备管理分公司与水电八局贵阳机械厂思林电站项目部合作，在思林电站采取用架桥机（郑州大方DF50/150架桥机）进行闸门吊装施工，2008年8月—2009年6月完成了8道闸门的安装任务。2009年4月—9月在董箐水电站运用该施工方式，完成了四道大坝闸门的吊装任务。2012年9月在云南龙开口水电站该施工方式再次展现了它的先进性，又安全完成了4道闸门的吊装任务。
架桥机安装水电站大坝闸门主要施工原理是利用架桥机的纵向、横向、起升能力来完成大坝闸门的起吊、安装焊接、调整等工序。用架桥机施工可使大坝闸门的安装工序简化，大坝闸门部件可以直接在生产加工车间加工完毕，用车辆运输到架桥机尾部进行起吊安装，减少在安装现场的定位、焊接、调整工作。下面就以乌江思林水电站的闸门的安装为例，介绍该施工方式。
1.乌江思林电站工程简介：
1.1.思林电站溢流坝闸门有两种：弧形工作闸门和检修门，其中弧形工作闸门7扇，检修门1扇。弧形工作闸门每扇由8片门页，2个支铰，2根支臂组成。其中门页最大重量为34t，长度为12.96m，最大高为3.5m。支铰重量为30t，支臂长度为21m，高度为1.6m，最大重量为13t。检修门总重量80t，高度为7.5m。
1.2.思林电站坝顶桥共计7跨，每跨跨度为17米，无纵横坡度，T梁数量：88片，其中重量最大为80t，最小起重量为21.73t；长度最长为14.4m，最短为13.4m。
2.施工方的要求：
施工方依据工期的安排，要求架桥机2008年7月中旬进场，8月初开始吊装作业，2009年12月前完成所有大坝闸门和T梁的安装，安装工期16个月。桥机要求兼顾T梁吊装和弧形闸门的吊装。吊装顺序為先进行弧形闸门的吊装，再进行T梁吊装。
3.现场情况及架桥机的安装：
乌江思林大坝坝顶宽度为14m。总长度为64m，在靠近0号墩6m位置有一个24m×4.85m的槽，该槽靠近下游一侧距大坝下游一侧距离9m。顶坝和墩柱高度距离安装T梁的高度差11m。
根据现场情况，选用郑州大方DF50/150架桥机进行施工。现场架桥机的安装要选用25t汽车吊和坝顶缆机吊装进行作业，采取先安装桥机中支腿并调平，然后再拼装主梁，并不断将主梁向前移，直至中支腿后面的主梁长度不超过60m，然后拼装各附件并调试，拼装时采用300根枕木搭建枕木架支撑，最后采用缆机将桥机前支腿部件吊到1号墩拼装。整个桥机安装调试花费10天时间。
4.闸门的吊装方案中的难点：
4.1.闸门处墩柱和T梁处墩柱高度不一致，需加工钢支撑调平。由于安装闸门位置处的墩柱高度比安装T梁处的墩柱低3m，且
安装支铰的位置处于墩柱边上，因此需要加工钢箱把两面调平，并从支铰安装位置往下游支撑面伸长3m，保证支铰能顺利安装到位。伸长的支撑面要求能承受70t的压力。
4.2.闸门的运输：弧形闸门在距离现场3km的厂房内加工制作。闸门门叶安装前需要用平板拖车拖到现场，并倒进桥机尾部。由于桥机自身高度，所以平板拖车高度加上门页高度，不能超过5.5m。否则门叶进不到桥机内，无法吊装。
4.3.7.5m检修门的吊装：由于在前三孔闸门安装时，水库闸门不需要溢流，检修门可分三段（每段2.5米）安装成一扇完整的在第三孔内。在第三孔吊装到第四及后面的各孔时，此时水库闸门可能需要溢流，因此检修门必须整体吊装到第四孔以后的各孔，由于架桥机有的起升高度不足，因此在第三孔以后的各支撑面上预留深度4米款2米的槽来保证7.5m检修门的通过。
4.4.起升高度达40米，超出架桥机卷扬机容绳量：由于闸门门叶的最大起升高度为32m，加上架桥机自身起升高度8m。因此最大起升高度达到40m。为了实现这个起升高度，需对架桥机起升机构进行改装。
4.5.由于思林电站大坝闸门的安装存在闸门门页（长12.96米）和闸门支臂（长21米）需要整体起吊、闸门门页高度较高（最高3.5mm）、起吊高度大（最高32米）、吊装物需要旋转等技术难点。为了满足施工要求，根据闸门吊装特点，结合架桥机的性能，我司对架桥机的安装及施工方式、起吊高度、吊钩的旋转进行了调整和优化，其中主要体现在：
4.5.1.采取大跨度架桥机过小跨度孔，在中支腿和后支腿留足长度，加固后支腿，合理选择吊装物的吊点，完成了在桥机中支腿和后支腿之间整体起吊13米闸门门页和21米长闸门支臂，并安全吊装到位；
4.5.2.改装四台主起升卷扬机，增加卷扬机的卷筒容量到250米，改变动滑轮倍率，实现了34吨闸门门页吊装到32米深度安装要求。
4.5.3.更换旋转吊钩，实现21长的闸门支臂在跨度13米的架桥机内进行旋转。
4.5.4.架桥机可以跨两跨或三跨，能同时进行多跨闸门和门机大梁的安装。
4.5.5.利用缆机在大坝前方桥墩上进行架桥机前支腿的拼装。
5.总结：
架桥机安装水电站大坝闸门施工工法实现了中国水电站大坝闸门安装工艺的突破，改变了闸门以往安装风险大、进度慢、成本高、安全难控制的局面。该施工方式改变了闸门在现场拼装焊接的程序，实现了闸门门页、铰接、支臂等大型部件在工厂车间直接加工成型，保证了闸门安装整体尺寸的精确度；闸门吊装时，采取1--4个吊钩进行起吊，保证了吊物的稳定性、实现了吊物角度和方向变化的要求，减少了安装过程中的的风险、降低了安装人员的劳动强度。通过上述技术的改进和创新，成功的在9个月内完成了8道大坝闸门和88片T梁的安装，比预计工期提前7个月，大大缩短了工期，节约了成本。用架桥机安装水电站大坝闸门的施工方式，可适用现阶段我国建设的大部分水电站的闸门安装。