浅谈露顶式弧形闸门安装方法
时间：2023-03-03 21:35:03 来源：千叶帆 本文已影响人
谢世锋
（陕西省水利机械设备制造安装有限公司，陕西西安 710077）
1.1 图纸的审核
根据设计下发的蓝图进行审核，特别是弧门整体几何尺寸，将弧门整体布置图、弧门分节图、侧轨装置图、液压油缸支较图上几何尺寸（如曲率半径、底槛至支较中心距、弧门支铰中心至液压油缸支较的中心距离等）进行对比，防止各几何尺寸对接不上，导致放线时出现差错使后续安装无法顺利进行[1]。
1.2 测量放线
根据弧门金属结构总布置图的几何尺寸，分别放出标记线，如图1所示。
图1 弧门安装前几何尺寸关系示意图
A：底槛中心里程至弧门支较中心里程的水平距离；
B：底槛支撑中心高程至弧门支较中心高程垂直距离；
C：支较座板上沿至底槛支撑中心得水平距离；
O：弧门支铰中心点；
H：弧门支铰中心高程；
D：液压启闭机油缸支铰中心至弧门支铰中心之间的垂直距离；
E：液压启闭机油缸中心高程；
F：液压启闭机油缸支铰中心至弧门支铰中心的水平距离；
R：曲率半径
根据设计图纸上所给的底槛支撑里程和高程、弧门支铰横向中心里程和高程，分别利用全站仪将各个点放在底槛位置的混凝土面上和支铰安装位置的侧墙上并做好标记。
由于现场弧门底槛支撑中心线不好做标记，因此弧门底槛支撑横向中心点放线时，以图纸上底槛中心横向里程为基准向上游偏距1m分别做出横向中心里程相同的3个点A、B、C（A点和C点分别是弧门支铰纵向中心里程上的点），同时以这3个点为基准分别向上游和下游各做出纵向、横向里程相同的3个点（A"、B"、C"和A"、B"、C"中右3个点）
根据设计尺寸分别进行复测，保证底槛横向中心线到弧门支铰横向中心线的距离与设计图纸的尺寸相符，同时以侧墙上放的支铰中线为基准向下吊线锤使线锤投下来后与A"、B"、C"三点一线的弧门支铰横向中心线重合，使所放出的线为闭合线，随后根据闸室侧墙上弧门支铰中心线及液压启闭机油缸支铰的设计尺寸放出液压油缸支铰中心线并进行标记，如图2所示。
图2 工作弧门底槛及支铰中心放点示意图
2.1 侧轨放线
在底槛安装完，二期混凝土浇筑完成后，根据侧轨轨距以底槛中心线（孔口中心线）为基准，在底槛中心线上分别向左右两边测放1/2侧轨轨距的C、D点和C"、D"点，并将左右两边各放出的两点进行连接[2]。
2.2 弧门支铰座板的放线
根据侧墙上已放出的支铰中心十字线及设计尺寸，利用钢板尺、画规分别画出距离支铰中心线D的点和（A+D）的点，然后分别做出支铰座板在侧墙的投影线，使支铰座板的上沿、下沿及倾斜角度确定到位，如图3所示。
图3 弧门支铰座板放样图
3.1 底槛安装
按照所放出的标记线利用汽车吊或现场的塔吊进行底槛的安装。
3.2 侧轨安装
根据设计图纸给出的曲率半径和底槛上左右两侧各放出的线，以及在侧墙上做出的中心标记为基准，利用汽车吊或塔吊进行吊车，同时采用卷尺进行测量安装[3]。
3.3 支铰座板的安装
支铰座板在安装前与支铰进行预组装，防止在制作过程中因孔距的偏差，导致支铰座板和支铰孔不同心而无法安装，如出现孔距偏差问题，一般情况下以支铰孔距为准，处理支铰座板孔的孔距或重新制作支铰座板。在平台上使支铰座板与支铰进行组装，用螺杆根据图纸要求进行预连接后，将螺杆在支铰座板通过螺母进行固定，随后将支铰座板和螺杆进行吊装，按照放出的测量线进行调整[4]。
3.4 支铰安装
支铰吊装时根据支铰座板倾斜的角度利用倒链将支铰角度进行粗调整，然后利用汽车吊配合倒链将弧门支铰吊装到安装位置，再通过倒链再次调整支铰角度使支铰端面与支铰座板面保持平行，同时使支铰吊升至基础螺栓前，对准螺栓位置，在支铰座板面的左右锚环上装两个手拉葫芦将支铰拉近套入螺栓，然后旋上螺母，使支铰与支铰座板面贴合紧密，随后紧固螺母。
3.5 支臂安装
由于支臂较长，重量较大，在吊装时考虑到吊装位置及起吊时的安全稳定性，因此在下支臂吊装时首先将支臂座与下支臂利用汽车吊配合进行组装，其次吊至闸室底槛位置，根据底槛与汽车吊的距离即工作幅度，计算吊装的载荷，使汽车吊主臂伸长满足吊装要求，最后采用汽车吊配合倒链将下支臂与支臂座的组合件吊装至安装位置与支铰进行螺栓连接。
上支臂吊装时，首先将上下支臂间的立支撑吊装至下支臂的安装位置进行焊接，随后将上支臂吊装至安装位置，使上支臂上游端落至焊接在下支臂的立支撑上进行支撑，下游端与支臂座进行点焊，随后将连接上支臂的闸门门叶吊装至安装位置，根据弧门的曲率半径进行调整使上支臂端面座板与闸门主梁翼板重合后进行螺栓连接[5]。
3.6 门叶吊装
根据门叶的编号，依次从下往上进行吊装。
3.6.1 第一节门叶吊装
预先在弧门底槛上测放出门叶底缘下游的位置，在底槛左中右各焊接一块挡铁，当吊装就位时，第一节门叶的底部就一次到位。
因第一节门叶重量和倾斜角度最大，在吊装前根据闸门宽度尺寸对闸室两侧墙进行测量，防止闸门在吊装时受混凝土墙卡阻。
门叶吊装时采用汽车吊将门叶提至0.2m，停留10min，检查各部件无变形后，通过倒链将门叶根据安装角度要求原地进行粗调整，再将第一节门叶吊装至底槛安装位置使门叶下沿落至底槛的挡铁跟前并在门叶下部用厚度与底水封伸出长度相同的钢板进行衬垫，根据弧门的曲率半径通过倒链进行调整，使门叶安装位置达到曲率半径的要求同时使门叶横梁翼板面与下支臂端板重合，随后进行螺栓连接[6]。
3.6.2 上节门叶吊装
（1）吊装前施工平台的搭设。迎水面利用市场现有的旋转安全爬梯，在闸门左边、中间、右边分别根据门叶高度进行平台的搭设，并用木板分别在旋转爬梯横杆上进行铺设并进行固定，对于爬梯距离弧面对接缝较远的距离，采用Φ48的钢管在距离闸门对接缝下面1000mm位置处一端用扣件与爬梯钢管连接，另一端焊接在闸门上，然后在钢管上铺设木板并进行固定，背水面用Φ48的钢管采用上拉下撑的方式焊接在梁的翼板上进行平台制作同时增加高度为12000mm的护栏，平台通道采用50mm×400mm×4000mm的木板铺设在钢管上，用铁丝进行固定，形成施工平台及安全通道，保证门叶在吊装和焊接时施工人员的安全性。
（2）上部门叶吊装。上下门叶的接合缝设有限位装置，所以上部门叶吊装就位后，其底部不需要进行太多的调整。门叶就位后，在门叶的上部设置两锚环，用两台手拉葫芦拉在支臂下支腿上，调整门叶外缘达到设计位置。在门叶上端的下游面各设置一块挡铁在侧轨上，用楔子板打紧，防止与下节门叶焊接时产生位移。因上部门叶较轻，且倾斜角度较小，在左右侧轨上设置挡铁将门叶固定。
弧门顶部分节门叶安装时因重量较轻，利用汽车吊将闸门顶部门叶依次吊装到位。
3.6.3 门叶的焊接
严格对图纸的技术要求进行审核，根据图纸技术要求中的规范要求将门叶在焊接前进行焊缝分类，并将一类、二类、三类焊缝对焊接工人进行交底，使焊工严格按照焊接工艺进行焊接，确保焊缝超声波检测顺利进行。
根据现场安装设备自身的几何尺寸、重量及现场的施工环境、地理位置，通过以下几点进行设备及吊装辅助材料的选择。
4.1 吊装载荷计算
按照载荷计算公式：Q=K×Q1
公式中，K—动载荷系数，取值1.1；
Q1—吊具和吊物总重；
计算出吊装的载荷。
4.2 安全距离计算
在起吊过程中，根据汽车吊臂杆仰角及《水电水利工程施工安全防护设施技术规范4.2.2》，汽车吊臂杆与闸门需要保持至少2m安全距离，同时对此工况下吊装安全距离进行验算。
4.3 钢丝绳的选型
根据闸门门叶分节重量，选择两条等长的单根钢丝绳OA=OB进行吊装，AB为弧门两吊耳间距，通过公式sina=AB/2OB，计算出∠a，根据每根钢丝绳最小拉力计算公式F=Q/ncosa（即许用拉力），同时再根据钢丝绳许用拉力：F=P/K，其中，k为为安全系数；
P为产品规格钢丝绳破断拉力，如P采用钢丝绳破断拉力总和，则需乘以“换算系数”，计算出P的最小值，然后再根据《重要用途钢丝绳GB898-2006》规范附录A表A.1最小钢丝绳破断拉力总和与钢丝绳最小破断拉力的换算系数。最小钢丝绳的破断拉力总和ΣSi=钢丝绳最小破断力×换算系数选择满足本次吊装需要的钢丝绳[7]。
在水利水电工程项目的金属结构安装过程中工作弧门安装是必不可少的一部分，而对于大型分节露顶式弧门安装时选择合适的安装方法及吊装设备是非常重要的，它不但可以降低施工难度和工人劳动强度，同时在保证安全的前提下缩短工期，提升施工进度，而且还达到一定的经济效益和社会效益。
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