大型弧形钢闸门安装施工工法_secret

大型弧形钢闸门安装施工工法

1、 前言

弧形钢闸门是现代水利水电工程中使用较多的门型之一，它具有闸门门叶较轻、启闭力小且运行速度快、操作灵活、运转安全的特点,同时它所对应的闸墩高度和厚度也较小，是众多的闸门中最为经济的一种门型。虽然弧形钢闸门在水利水电工程中被广泛采用，但其结构上比平面钢闸门复杂，特别是大型弧形钢闸门，受运输条件、安装场地的限制较大，其安装施工也较为困难。在云南昭通鲁甸县洪石岩水电站建设中，大坝拦水堰设计由5孔大型弧形钢闸门承当蓄水和泄洪的功能，弧门孔口尺寸为14.0m×11。0m， 设计水头11.0m,闸门单重78t,总重量390t。闸门设计为斜支臂、圆柱铰球面轴承连接，采用单缸双作用液压启闭机操作运行。本文结合该工程弧形钢闸门的安装施工成功实践，对施工中所采取的各种技术、工艺措施及施工过程进行分析、整理,形成本工法。 2、 工法特点 由于大型弧形钢闸门门体尺寸大，并受运输条件、安装场地的限制，本工法充分利用安装现场的施工场地,在混凝土闸墩上部合理布置起重锚点,采用卷扬机组对弧形钢闸门及附件进行分节、分组安装施工，弧形钢闸门门叶采用在闸室里安装位置分节段竖式安装施工。

3、 适用范围

适用于水利水电工程中的露顶式、潜孔式及其他大型弧形钢闸门的现场安装施工，液压启闭机操作运行。

4、 工艺原理

将预拼合格后的弧形钢闸门分节拆分后从泄洪孔道上、下游反弧段拖运至安装部位，采用卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件,用卷扬机及滑 车组对弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、 油缸等进行安装施工.分节段的闸门门 叶采用在闸里自下往上的竖

式安装施工,并用临时钢支撑焊接加固.见图4.1

图4。1 弧形钢闸门安装施工示意图

5、 施工工艺流程及操作要点

5。1 施工工艺流程

安装施工准备 底坎、侧轨等埋件安装

支铰支座安装

5。2 操作要点

支臂与活动铰链安装 闸门门叶分节拼装 支臂开口处端板与上、下主梁安装 支臂与门体连接 门体门叶按顺序焊接 闸门水封安装 闸门与启闭机联动试验、移交 5。2。1 施工准备工作

1、组织施工人员熟悉安装图纸与质量要求，进行施工技术交底、会审图纸，熟悉设备说明书、了解设计意图、消化各种技术资料；配备各种专业技术人员，对工人进行操作训练，制定并优化施工方案等。

2、 对于分节制作的弧形闸门．要求制造厂家在出厂前进行整体预拼装，对到货设备及其零部件根据台同文件进行认真的清点，检查其出厂台格证、闸门制造验收资料和原材料的质量台格证．

3、检查门槽中的模板等杂物是否清理干净,一、二期混凝上结合面是否全部凿毛．一

期门槽部位的混凝土断面尺寸是否合格．有无偏移等。

4、搭设施工脚手架及安装防护设施,布置起吊运输设备、电缆、电焊机等。 5、设置测量控制点，放闸室轴线、统一边线、放底坎高程、里程线；侧轨的半径线（两侧至少各3条）;找准支铰轴的中心座标点等，并反复核对铰座、底槛和侧轨的中心、高程和里程，清除误差。 5。2.2 底坎、侧轨的安装

1、底坎在安装之前要重新检查和清理，找出原制造时的中心线及轴线.底坎的安装就位看起来比较简单,但必须给以足够的重视，因为它是整个安装工作的基础，轴线、里程线、高程若发生一点变化，都会引起连锁反应,造成不堪设想的后果.所以,就位过程中必须找准各项尺寸，施工时可利用千斤顶及倒顺螺栓调整水平位置，用水准仪多点反复测量控制高程,

达到规定标准后，将锚筋和锚板焊牢，再进行二期混凝土的浇筑.

2、侧轨的安装以闸墩上定出的支铰轴线为中心点，R（门叶曲率半径)为半径划弧,在闸墩上划出侧导板安装控制线，同时在侧导板上也划出此线.根据侧导板分节情况,利用墩上部的预埋锚钩由下至上进行吊装.调整、固定同底坎安装，焊接接头磨平。严格控制其对孔口中心线尺寸、工作表面平面度、工作表面组合处的错位等不超过规范要求,同时要注意控制二期混凝土浇筑高度,避免过大的侧压力造成侧轨埋件变形。 5.2。3支铰支座安装

支铰支座的安装关键在于控制好埋件的支铰轴中心位置及其俯角, 支铰座吊装之前要先确定铰轴中心点，以便于拉线和调整同心度。具体做法是：自制两块铰轴中心找正板，将板分别固定于两侧墙上预留孔处的插筋上，使板面约三分之二处于支铰轴中心高程线以上,板面中心垂线与铰轴里程处垂线相重合,然后用钢锯沿重合线开槽t其深度到达高程线为止,槽底即是铰轴的中心点。再用细钢丝连结两端中心点便是支铰轴的轴线，也是调整支铰梁的工作基线，根据实际情况，支铰座也可以和活动铰链同时找正，吊装时只要把活动铰链的下缘放到其设计座标点上，倾斜度(俯角）可以通过支铰轴线找正实现。利用墩上部的预埋锚钩进行吊装安装调整、固定,当左右两侧找准同心之后方可进行加固焊接。焊接之前要用千斤顶,导链葫芦或拉紧螺栓等工具做临时固定，以防止焊接变形。加固过程中要不断地测量并随时校正两铰的同心度,直至加固焊接完成.二期混凝土浇筑过程中，仍要注意用仪器监

测，防止移位以保证安装质量。 5.2.4 支臂的组装与安装

支臂的组装关键在于根据设计图纸找出各组装件的中心线，选择好合理的吊点位置，配置，如导链葫芦、卷扬机等设备及工器具。由于孔内场地狭窄,故采用左、右支臂分别组装和吊装,为使配合起吊时的位移较为方便,支臂裤衩与支绞组装时须对准两体的中心线,螺拴孔对正后上好螺拴,再将支臂腿用卷扬机通过导向滑轮或导链提起，接头对准支臂裤叉中心，对正上、下接头后进行焊接，并用 100×100×10的角钢对上、下支臂进行临时加固,经检查验收后再进行桁架系的组装和焊接。此后利用左、右侧墩上的预埋锚钩、吊点，用卷扬机、滑轮组提升支臂，导链葫芦拉住支臂进行左右前后调整，至直对正并穿上销轴，然后将支臂与门叶的联接端轻轻放下，进行另一支臂的安装. 5.2。5 门叶拼装 由于受施工现场场地局限，加上闸门自身重量较大，拼装时的吊装、闸门的翻身都有一定的困难，所以,采用的方案为闸门门叶的拼装选择在门槽内分三节段由下至上进行。门叶

入槽组装时,先在侧轨上划出弧门面板上游一侧的投影线，根据各门叶分节图的弧长，在距上、下两端约200mm处各焊一块挡块，挡块焊于距离理论弧门面板外缘3—4cm处,用楔子板调整门叶。第一节门叶用卷扬机、滑轮组起吊落入底坎时,要在底坎上焊左、中、右三块挡块，以防滑移，待门叶调整完后，在弧门面板上游一侧用临时钢支撑加固，将下支臂与之连接。再吊入第二节门叶，调整完毕后与第一节门叶的对接缝进行点焊,再将上支臂与之连接、加固.最后吊人上节门叶,调整完毕后与第二节门叶的对接缝进行点焊、加固。支臂安装应在支铰座基础二期混凝土达到设计强度后进行，实测支铰端面至门叶主粱与支臂组合面的长度，根据实际情况调整门叶，先对支臂纵杆的对接角焊缝施焊，然后进行连接板与抗剪板(已顶紧无隙)之间的角焊缝焊接,最后进行门体自下而上、自中向外上的施焊.闸门门叶拼装施工工艺流程见下：

分节门叶及附件清点、验收 启闭试验、竣工移交 焊接单节门叶起吊点及侧缆门叶上下运动、安装水封 第一节门叶吊装入槽 闸门门叶按工艺顺序焊接

拼装、调整、检验、加固 支臂及启闭油缸与门体连接 第二节门叶吊装入槽 节间缝焊接、检验 拼装、调整、检验、加固 拼装、调整、检验、加固

节间缝焊接、检验 第三节门叶吊装入槽

5。2。5 门叶焊接

现场拼接焊缝全部为定位焊，焊接难度较大,上、下游方向又互不通视，因此,保证闸门安装质量的关键是控制拼装的时定位精度和焊接变形.门体焊缝可分三类:I类焊缝-—边梁的腹板及翼缘板的对接焊缝,Ⅱ类焊缝——门叶面板的对接焊缝,其余均属Ⅲ类焊缝。具体焊接要求为：闸门焊接采用直流焊机、E5015（J507）焊条，焊前对焊条按要求烘干，焊时用保温筒存放.点焊长度不小于50 mm．间距为l00—400mm，且在坡口内引弧.焊接时按照先焊边粱腹板的对接焊缝,再焊翼缘板的对接焊缝，最后焊面板对接缝的顺序进行。由于面板宽度较长，禁止采用直通焊,应采用不同方向短焊缝的连接方法来减少焊接变形，一般可采用

分四段,再采用分中逐步退焊法或交替焊法来完成，禁止从边缘向中间施焊。焊缝反面用炭弧气刨清根后封底（专用炭棒Φ6mm—Φ8mm，电流450-500A,压缩空气0。5MPa，气刨后用砂轮打磨)，止水橡皮安装处焊缝进行磨平处理。施焊过程中必须随时监视门叶变形情况，根据实际情况合理调整焊接顺序，控制和防止变形。I、II 类焊缝经外观检查合格后,按规定作超声波无损探伤,对不合格的焊缝作返工处理,并经检验合格。 5.2。6 闸门整体运行试验:

闸门装好后在无水状态下，作全行程启闭试验,启闭时在止水橡皮处浇肥皂水润滑。 1、检查自动挂脱梁的脱挂钩是否灵活可靠，清除门叶上和门槽内所有杂物。

2、检查止水橡皮有无损伤，滚轮及闸门在升降过程有否卡阻，启闭设备两侧是否同步。 3、闸门处于工作部位后，用灯光检查止水橡皮的压缩情况，不应有透亮或有间隙。上游止水闸门则应在支承装置与轨道接触后检查.闸门在承受设计水头的压力时通过任意1m长止水橡皮范围骨漏水量不应超过0。1L/S。 5．3 劳动力组织 （见表5.3）

表5。3 劳动力组织表

序号 1 2 3 4 5 6 施工工种及分类 管理及技术人员 无损探伤技术人员 电 工 起重、拼装工 电焊工 杂 工 人 数 5 2 2 10 8 6 备 注 持证 持证 指挥、操作、安监 持证 持证 持证 6、施工材料与设备:

本工程施工中所采用的主要材料为闸门设计用Q345B、Q235B等常规钢材,无需特别说明,采用的施工主要机具、设备见如下表6。1；

表6。1 施工主要机具、设备表

序 号 设 备 名 称 5吨慢速单筒卷扬机 规格型号 起重1012型 单位 台 数 量 2 备 注 安装门叶等、各带Φ19.5mm 钢丝绳150m 安装埋件及牵引， 各带Φ17.5mm钢丝绳150m 1 2 3吨慢速单筒卷扬机 起重1011型 台 3

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 交流焊机 直流焊机 电焊条烘箱 保温筒 超声波探伤仪 空压机 手提砂轮机 角向磨光机 经纬仪 水准仪 框式水平仪 手拉葫芦 千斤顶 碳弧气刨机 氧割设备 BX1—500 AX1—500 5Kg CTS—22 0.9m3/min Φ100-Φ150 Φ80 TDJ2 DZ2 0。02mm/m 3T——5T 5T—32T 630A 台 台 台 只 台 台 台 台 台 台 台 个 个 个 套 4 探测焊缝质量 碳刨清根、倒坡口等 碳刨清根、倒坡口等 施工放线 施工放线 链条长〉3。0米 机械式 焊缝清根 含割枪、气瓶、管子等 7、质量控制

7．1 工程质量控制标准

弧形钢闸门的安装施工应严格按照设计文件和执行DL/T5018—2004《水利水电工程

钢闸门制造安装及验收规范》； SL36—92 《水工金属结构焊接通用技术条件》； SD/T249.2—88 《单元工程质量等级评定标准》； GB985-88 《焊缝坡口形式和尺寸》；GB17345—89《焊缝超声波探伤》及GB6076《起重机械安全规程》的规定。 7。1。1 支铰铰座安装技术要求

根据规范及设计技术要求，支铰安装的允许公差或极限偏差符合表7。1。1的规定.

表7.1。1支铰安装的允许公差或极限偏差

项 目 铰座中心对孔口中心线的距离 里程 高 程 铰座轴孔倾斜 公差与偏差 ±1．5 mm ±2．0mm ±2．0mm 1/1000

两铰座轴线的同轴度 铰轴中心至弧门面板外缘半径R的极限偏差 1．O 露顶式闸门 潜孔式闸门 ±8。0 mm ±4.0 mm 7.1。2 现场焊接应严格按照焊接工艺评定实施焊接操作,在焊后24小时后对焊缝（熔透焊缝）进行超声波探伤检查，标准见表 7.1。2

表 7。1。2焊缝探伤检查表标准表

X射线序号 焊缝名称 焊缝分类 （RT) （UT） 超声波1 一类 边梁的腹板及翼缘板的对接焊缝 20％ 100％ 2 3 二类 三类 门叶面板的对接焊缝 一类、二类以外的焊缝 10% 无要求 50% 无要求 注：所有的一类、二类对接焊缝均需焊透.一类焊缝超声波(UT）探伤I级合格，

X射线（RT） 探伤II级合格；二类焊缝超声波（UT)探伤II级合格。

7．2质量保证措施

7.2。1 建立严格的质量管理制度，并在施工中加强检查落实,将制度落实到位。

7。2。2 严格按照施工规范、施工操作程序、施工工艺进行施工，对重点、难点工程制定出切实可行的施工方案和针对性的措施,坚决杜绝违章违规蛮干现象发生.

7。2.3 制定出切实可行的施工方案和针对性的措施,在施工过程中自下而上按照“跟踪检查”、“复检\"、“抽检”三个检测等级分别实施检测。

7.2.4钢拱肋拼装质量的好坏直接影响焊接质量，因此在构件拼装时，要严格控制焊接处的间隙，错边等误差.

7。2。5焊接操作严格执行经过焊接工艺评定确定的焊接参数和规程。要加强焊条保管焊条使用前应在烘箱内烘培，然后恒温保存；焊接时从烘箱内取出焊条应放在特制的具有120C保温的手提式保温桶内携带到焊接部位,随用随取,在4小时内用完,超过4小时则焊条或当天用不完的焊条应重新烘培后用。

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7。2.6 焊接前，将剖口表面、剖口边缘内外侧30—50mm范围内的油污、铁锈等杂物清除干净，露出金属光泽。剖口焊均采用垫板和引弧板，垫板和引弧板均用低碳钢板制作。施焊时宜分层焊接,打底焊应由专人负责进行。焊接过程中逐道焊缝清渣,除飞溅物，发现缺陷及时用角向砂轮打磨，除去缺陷。

7。2。7 制定闸门的焊接程序， 严格焊接顺序：先焊距构件形心轴近的焊缝,以便逐渐增加构件钢度，对构件变形影响最大的焊缝最后焊，当形心轴两侧有焊缝时，先焊焊缝较少侧，对大长度焊缝用断续焊代替连续焊.对于纵梁（隔板）的对接缝，采用由形心轴位置为界向两侧对称施焊再焊接后翼缘板，先闸门边梁后翼缘焊接再其他纵梁翼缘完成打底定位焊，之后进行面板焊缝，采用断续焊焊接打底,最后完成面板及后翼缘的所有焊缝。

8、安全措施

8．1 建立健全安全组织保证体系，落实安全责任考核制,贯彻执行“安全第一，预防为主\"的方针,切实做到防患于未然，确保人身及工程设备安全。根据国家有关规定、条例，结合工地具体的特点,成立安全施工领导小组,设专职安全员,负责安全生产活动，落实安全生产的保证措施，实现安全生产目标.

8．2 深化安全教育,强化安全意识。施工人员上岗前必须进行安全教育和技术培训，牢记“安全第一”的宗旨，安全员坚持持证上岗。

8．3 推行安全标准化工地建设，抓好现场管理，搞好文明施工。易燃易爆品妥善保管，

工程材料合理堆放，各种交通、施工信号标识完备，水管路、供电线路要畅通、架设正确。施工现场紧张有序，施工工序有条不紊，文明施工,安全生产。

8．4 认真实施标准化作业，严格按安全操作规程进行施工，严肃劳动纪律，杜绝违章指挥与违章操作。

8．5 对全体施工人员要进行防火教育，培训一批义务消防人员，严禁野外用火，用火地区采取一定隔离防护措施，生活区及施工现场配备足够的消防设备，消除一切可能造成火灾、爆炸事故的根源,严格控制易燃物和助燃物的贮放。

8．6 设立专职安全员并建立24小时跟班制度，纠正和消除施工中出现的不安全苗头。 8．7 对施工人员定期进行安全教育和安全知识的考核。

8．8 高空作业要严格按照规范和安全作业规则佩戴安全帽、安全带、设置安全网，大风、大雨等不良气候条件下不得进行高空作业.吊装作业时，墩身附近严禁人员逗留，并设立明显的作业和禁入标志。

8．9 起重作业时经常性派专人检查起重设备各系统，确保万无一失。所有配电箱保证

箱门关闭可靠,电焊机等用电设备均保证可靠接地,并有防雨措施。

8．10 工地设立明显的安全警示牌和安全注意事项宣传栏。

8．11 各类机械设备操作人员必须持证上岗，无证人员或非本机人员不得上机操作。 8．12 冬季施工期间，做好人员、机械设备的防冻工作。

8．13 槽内闸门拼对，在闸门上、下游均搭设相应高度的钢管脚手架，并保证牢固；坝顶安排专人看护，防止高空坠物及安全提醒.

9、环境保护措施

9．1 成立对应的施工环境保护管理机构,配备一定数量的环保设施和技术人员,认真学习环保知识，共同做好环保工作,采用各种有效措施，对容易引起环境污染的各种渠道严格控制。

9．2 营造良好施工环境。合理布置施工现场、规范围挡,做到标牌清楚、齐全，施工场地整洁文明.同时在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理，在生活区周围种植花草、树木,美化生活环境.

9．3 对征地范围内的水土及生态环境的采取保护措施。施工界限的植物、树木等尽力维持原状；按照设计施工，规范取、弃土，并将边坡平整稳定，禁止向河流和设计范围外的场地弃土。及早施工防护工程，排水工程和裸露地表的植被覆盖，防止水土流失。

9．4 对有害物质(如燃料、废料、垃圾等)要通过焚烧或其它措施处理后运至监理工程师指定地点进行掩埋，防止对动、植物造成损害。

9．5 车辆在运料过程中，对易飞扬的物料用蓬布覆盖严，且装料适中，荷载不超限；车辆轮胎及车外表用水冲洗干净，不得污染道路。施工场地和运输道路产生的扬尘，进行洒水防护。

9．6 施工营地和施工现场的生活垃圾，应集中堆放。经当地环保部门同意后,定期运至指定地点。

9．7 优先选用先进的环保施工机械，对使用的工程机械和运输车辆安装消声器并加强维修保养，降低噪音；修建临时隔音屏障，减少噪音传播；机械车辆途经居住场所时应减速慢行，不鸣喇叭；合理安排施工作业时间，尽量降低夜间车辆出入频率，夜间施工不得安排噪音很大的机械.

9．8 合理安排施工人员在高噪音区和低噪音区的作业时间，并配备劳保用品.

10、效益分析

10．1 本工法采用卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件,用卷扬机及滑车组对

弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工，分节段的闸门门叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工,能够很好地解决因施工现场场地狭小所带来的安装困难问题。

10．2分节段的闸门门叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工，对比传统的门叶采用分节段水平拼装再整体安装施工，实践证明可节约大量的拼装平台搭设钢材用料。

10．3施工因地制宜,施工中充分利用预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件,合理布置和运用卷扬机及滑车组对弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工，交叉和平行作

业相结合，能够加快施工进度,缩短工期，具有较好的经济效益。

11、应用实例

11．1 洪石岩水电站工程位于云南昭通地区鲁甸县境内的牛栏江上，厂址距鲁甸县城约20km.电站是以发电为主，兼有防洪和灌溉等效益的综合水利工程，总库容69。3×104m3,装机容量4×20MW。工程的主要建筑物有拦水堰、引水隧洞、发电厂房等以及相应的金属结构设施。主体工程于2003年12月开工,于2006年19月竣工发电。大坝拦水堰设计由5孔大型弧形钢闸门承当蓄水和泄洪的功能，弧门孔口尺寸为14.0m×11。0m, 设计水头11。0m，闸门单重78t，总重量390t。闸门设计为斜支臂、圆柱铰球面轴承连接，单缸双作用液压启闭机操作运行。施工中采用了三组卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件，用5吨、3吨卷扬机及滑车组对各弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工,分节段的闸门门叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工,能够很好地解决因施工现场场地狭小所带来的安装困难问题。闸门安装主体施工仅用90天,取得了较好的经济效益和社会效益。

11．2 古洞口2级水电站工程位于湖北省兴山县境内,距离坝址香溪河干流古夫河下游的陈包处，下距兴山县老县城高阳镇7公里，上距新县城古夫镇9公里，距离古洞口1级电站约17公里。本工程闸门及埋件制造安装项目包括泄洪闸检修门及埋件、泄洪闸弧形工作门及埋件等，总工程量320吨.其中三孔泄洪闸弧形闸门孔口尺寸14m×10m,设计水头14 m，露顶式闸门单重66t,总重量198t.工程于2003年1月开工， 2004年2月完工发电.工程建设单位:宜昌兴发集团有限责任公司古洞口二级电站工程建设项目部.工程监理单位：葛洲坝水电工程学院工程建设监理公司古洞口二级电站工程监理部.工程设计单位:中南电力设计院。施工中采用了三组卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件，用5吨、3吨卷扬机及滑车组对各弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工，分节段的闸门门叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工，很好地解决因施工现场场地狭小所带来的安装困难问题。闸门安装主体施工仅用80天，取得了较好的经济效益和社会效益。

11．3 陆水水库水改造施工工程位于湖北省赤壁市陆水水库,水库距离赤壁市区10公

里。其中改造施工的六孔泄洪闸弧形闸门孔口尺寸为10.5m×9.4m，设计水头15.12 m,潜孔式，闸门单重67t,总重量402t。工程于2007年1月开工， 2008年4月完工。工程建设单位：陆水水库管理局，工程监理单位:湖南水利水电设计院工程监理有限公司，工程设计单位:长江水利委员会长江勘测规划设计院。施工中采用了六组卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件，用5吨、3吨卷扬机及滑车组对各弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工，分节段的闸门门叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工，很好地解决因施工现场场地狭小所带来的安装困难问题。闸门安装主体施工仅用102天，取得了较好的经济效益和社会效益.