楊關(guān)智，安郁亮

(1.中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江麗水 323000;2.重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司，重慶 401121)

1 工程概況

草街航電樞紐工程位于重慶市合川境內(nèi)草街鎮(zhèn)附近的嘉陵江河段上，工程上距合川市約27km，下距嘉陵江河口68km，是實(shí)現(xiàn)嘉陵江航運(yùn)梯級(jí)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵性工程。是嘉陵江干流合川至河口段自上而下渠化梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第二個(gè)梯級(jí)。樞紐由船閘、河床式廠(chǎng)房、沖沙閘、泄洪閘等建筑物組成，壩頂高程221.50m，壩頂全長(zhǎng)665m。沖砂閘位于廠(chǎng)房與縱向圍堰之間，共布置5個(gè)表孔。沖砂閘孔口寬度14.8m，閘室底板高程 178.00m，閘墩頂部高程221.50m，閘墩高差43.5m。工程概算總投資53.3億元。水電站安裝4臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為12.5萬(wàn)kW，總裝機(jī)容量50萬(wàn)kW，年平均發(fā)電量20.18億kW·h。攔河大壩全長(zhǎng)665m，最大壩高83m，正常蓄水位203m，總庫(kù)容24.08億m3。工程以發(fā)展航運(yùn)為主要目的，兼有發(fā)電、攔沙減淤、灌溉等水資源綜合利用效益。草街航電樞紐工程是國(guó)務(wù)院西部開(kāi)發(fā)辦公室確定的2005年西部十大建設(shè)工程，是交通部在內(nèi)河投資建設(shè)的最大項(xiàng)目，是重慶市政府確定的重點(diǎn)工程。

沖砂閘工作閘門(mén)采用三主橫梁、三斜支臂的弧形閘門(mén)，閘門(mén)由支鉸鏈、支臂、門(mén)葉及水封等附件組成。門(mén)葉主橫梁與支臂均為箱形結(jié)構(gòu)，支鉸軸承采用自潤(rùn)滑球面滑動(dòng)軸承，軸徑為630mm。單扇弧門(mén)寬14.8m，高度25.5m，門(mén)葉面板外側(cè)曲率半徑31m，閘門(mén)最大開(kāi)度27m，單扇弧形閘門(mén)重約475t。閘門(mén)采用雙點(diǎn)吊液壓?jiǎn)㈤]機(jī)進(jìn)行啟閉，啟閉力為2×5 000kN。沖砂閘弧形工作閘門(mén)與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)布置見(jiàn)圖1。

閘門(mén)由成都勘測(cè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司進(jìn)行安裝，起重設(shè)備主要采用150t履帶吊與70t履帶吊。第一扇閘門(mén)于2009年9月開(kāi)始安裝，最后一扇閘門(mén)于2010年1月安裝結(jié)束。閘門(mén)與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)水和有水調(diào)試、初期蓄水及2010年特大洪水運(yùn)行考驗(yàn)表明，沖砂閘弧形閘門(mén)安裝質(zhì)量?jī)?yōu)良，運(yùn)行可靠。

2 沖砂系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)特點(diǎn)

(1)閘門(mén)的主要特征和參數(shù)見(jiàn)表1;

(2)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的主要特征和參數(shù)見(jiàn)表2;

(3)弧形閘門(mén)安裝與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn):

本工程弧形閘門(mén)具有結(jié)構(gòu)尺寸大、單件重，支鉸安裝精度和門(mén)葉焊接質(zhì)量要求高的總體特點(diǎn):門(mén)葉高度25.5m，分8節(jié)制作;下支臂長(zhǎng)達(dá)28m，重量達(dá)50t;支鉸到貨重量約42t，吊裝高度20m。

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸采用雙吊點(diǎn)，啟閉力2×5 000 kN。油缸工作行程13 500mm，在全開(kāi)狀態(tài)下油缸全長(zhǎng)18 040mm，全關(guān)狀態(tài)下油缸全長(zhǎng)31 740mm，單只油缸加油后自重達(dá)42t，且油缸在全關(guān)狀態(tài)下中間無(wú)支撐，撓度大，對(duì)桿封提出了較高要求。

圖1 沖砂閘工作弧形閘門(mén)剖面示意

表1 弧形閘門(mén)主要技術(shù)參數(shù)

表2 沖沙閘弧門(mén)2×5 000kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸主要技術(shù)參數(shù)

3 閘門(mén)安裝工藝

3.1 閘門(mén)安裝工藝流程見(jiàn)圖2

3.2 支鉸安裝

弧門(mén)支鉸采用自潤(rùn)滑球面滑動(dòng)軸承，活動(dòng)鉸與固定鉸在廠(chǎng)內(nèi)組裝成整體發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)，到貨重量大于設(shè)計(jì)重量，重約42t。固定支鉸采用一期預(yù)埋件焊接螺栓的固定方式。由于支鉸中心是弧門(mén)安裝的基準(zhǔn)，支鉸的安裝質(zhì)量十分關(guān)鍵。為保證支鉸安裝質(zhì)量，在安裝固定支鉸螺栓時(shí)就對(duì)其安裝尺寸進(jìn)行控制。按支鉸中心里程0+040.25m在左右閘墩上放出等高線(xiàn)，高度高出支鉸中心高程200.00以上1.2m，然后按放樣點(diǎn)在支鉸中心里程上方橫跨閘室拉一條鋼琴線(xiàn)作為測(cè)量基準(zhǔn)線(xiàn)，同時(shí)使用全站儀直接在一期預(yù)埋板上放出支鉸的左右中心線(xiàn)和高程。根據(jù)放樣點(diǎn)對(duì)螺栓進(jìn)行定位，螺栓點(diǎn)焊后制作樣板對(duì)螺栓的垂直度與相對(duì)位置尺寸進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行焊接。在焊接過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)變形及時(shí)改變焊接程序及方向進(jìn)行校正。焊接完成后對(duì)螺桿尺寸進(jìn)行復(fù)查，對(duì)尺寸超差螺桿進(jìn)行校正。在固定螺栓檢查合格后使用150t履帶吊對(duì)支鉸進(jìn)行吊裝，為便于螺桿穿孔及支鉸安裝調(diào)整，使用2只20t手拉葫蘆作為千斤繩。要摘鉤之前，通過(guò)在鋼琴線(xiàn)上掛垂線(xiàn)和測(cè)量支鉸軸中心與鋼琴線(xiàn)的高程方法來(lái)調(diào)整支鉸中心、里程、同軸度;在固定支鉸座底面上方掛垂線(xiàn)測(cè)量直邊距離來(lái)調(diào)整支鉸的傾角。

圖2 閘門(mén)安裝工藝流程

支鉸座的調(diào)整項(xiàng)目較多，且各項(xiàng)之間相互影響，必須反復(fù)進(jìn)行調(diào)整和測(cè)量，直到各項(xiàng)符合要求為止，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后移交土建回填二期混凝土。

3.3 支臂安裝

支臂由褲衩、上支臂、中支臂、下支臂及連接桿件組成，單側(cè)支臂重約124t，其中上支臂重約26t，中支臂重約28t，下支臂(包括褲衩)重約50t。根據(jù)設(shè)計(jì)要求支臂制作分為三段，其中直支臂分為兩段、褲衩一段。安裝時(shí)先將支臂運(yùn)至閘室進(jìn)行組裝，在閘室內(nèi)將下支臂與褲衩組裝成整體進(jìn)行吊裝，上支臂與中支臂分別在閘室內(nèi)對(duì)接。由于三支臂弧門(mén)為斜支臂，上、中、下三支臂間具有空間扭角，在下支臂與褲衩組裝時(shí)，根據(jù)廠(chǎng)家標(biāo)定的下支臂與褲衩控制線(xiàn)、定位塊，將下支臂與褲衩組裝成整體，并用樣板復(fù)核其扭角，檢查合格后進(jìn)行焊接。在下支臂與褲衩對(duì)接縫焊接完成無(wú)損檢測(cè)合格后進(jìn)行吊裝，下支臂安裝采用順?biāo)鞣较螂p機(jī)抬吊的方式，下游側(cè)停放一輛150t履帶吊，上游側(cè)停放一輛70t汽車(chē)吊。在支臂的活動(dòng)鉸連接端用螺栓把合后，支臂的門(mén)葉連接端直接擱放在下節(jié)門(mén)葉上，在左右兩側(cè)的下支臂吊裝到位后，同時(shí)進(jìn)行支臂與門(mén)葉間的螺栓把合。中、上支臂在與之相應(yīng)的第三節(jié)、第六節(jié)門(mén)葉吊裝就位后，用150t履帶吊將其吊裝就位，兩端分別與褲衩和門(mén)葉法蘭面連接。在支臂全部吊裝完成后，使用70t汽車(chē)吊進(jìn)行支臂連接桿的吊裝。

3.4 門(mén)葉的安裝

門(mén)葉分為八節(jié)，最重單節(jié)為下節(jié)門(mén)葉重約33t。在門(mén)葉安裝之前，以支鉸中心為圓心，在側(cè)軌上作出曲率半徑為31m的控制線(xiàn)。門(mén)葉吊裝使用150t履帶吊，將履帶吊主臂桿接至38m，門(mén)葉從其它閘室運(yùn)至底檻上游側(cè)卸車(chē)吊裝。在底節(jié)門(mén)葉就位之前，使用側(cè)軌上游側(cè)預(yù)埋錨板進(jìn)行門(mén)葉的支撐，在底檻上根據(jù)門(mén)葉底緣尺寸焊接檔塊防止門(mén)葉下滑，同時(shí)根據(jù)門(mén)葉與門(mén)槽的間隙進(jìn)行中心線(xiàn)的調(diào)整。為便于下支臂就位，在底節(jié)門(mén)葉就位時(shí)特意向上游傾斜，當(dāng)下支臂與門(mén)葉法蘭把合后，用螺栓將門(mén)葉調(diào)整到位。門(mén)葉曲率半徑依據(jù)側(cè)軌上設(shè)置的控制點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

在下節(jié)門(mén)葉就位后，依次將門(mén)葉運(yùn)至閘室底檻上游側(cè)，150t履帶吊停放在閘室內(nèi)依次吊裝第二、三、四、五、六、七、八節(jié)門(mén)葉，門(mén)葉依據(jù)廠(chǎng)家給出的上下節(jié)門(mén)葉拼裝中心線(xiàn)、定位塊進(jìn)行對(duì)中，同時(shí)兼顧水封螺栓孔中心與側(cè)軌不銹鋼止水面的距離。門(mén)葉就位后與下節(jié)門(mén)葉調(diào)整合格后進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊長(zhǎng)度不小于100mm。并在面板上游側(cè)與預(yù)埋板焊接Ⅰ25a工字鋼定位板，防止門(mén)體向上游側(cè)傾倒。第三、六節(jié)門(mén)葉就位后，依次吊裝中、上支臂。

3.5 閘門(mén)安裝焊縫焊接

閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)焊縫主要為支臂對(duì)接焊縫及門(mén)葉分節(jié)焊縫。支臂為箱形梁結(jié)構(gòu)，對(duì)接焊縫為單邊V形坡口，組對(duì)時(shí)為保證焊縫焊透，坡口組對(duì)時(shí)預(yù)留2mm間隙;為防止焊接變形，采用2名焊工對(duì)稱(chēng)施焊，并采用筋板對(duì)焊縫進(jìn)行加固。門(mén)葉焊縫從下節(jié)門(mén)葉依次向上施焊，不得跳躍施焊，接頭施焊工藝程序?yàn)?縱向隔板→翼緣板→面板。縱向隔板由2名焊工首先施焊邊梁隔板接頭，然后依次從兩邊向中間施焊縱向隔板接頭。翼緣板由2名焊工也是依次由兩邊向中間施焊，面板由4名焊工同時(shí)焊接。在焊縫外觀檢查合格后并在焊縫焊接完成之后進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)。

3.6 閘門(mén)附件安裝

為了清除弧形閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)裝焊過(guò)程中存在的應(yīng)力，保證閘門(mén)正常運(yùn)行，止水嚴(yán)密，閘門(mén)附件(側(cè)輪裝置、止水裝置)在閘門(mén)與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)聯(lián)調(diào)完成后進(jìn)行安裝。閘門(mén)在安裝了側(cè)輪裝置的條件下用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)全行程試運(yùn)行3次以后，將閘門(mén)落放到底坎上，重新檢查并調(diào)整側(cè)輪與側(cè)導(dǎo)板之間的間隙(左、右側(cè)應(yīng)均勻一致)。然后在液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的配合下，安裝底止水和側(cè)止水裝置。

4 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝

油缸鉸座使用70t汽車(chē)吊吊裝，吊裝之前先測(cè)量放點(diǎn)，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)整鉸座高程、里程與同軸度，調(diào)整合格后進(jìn)行加固并報(bào)監(jiān)理檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后回填二期混凝土。油缸在鉸座二期混凝土達(dá)到齡期及弧門(mén)安裝完成后，使用150t履帶吊進(jìn)行吊裝，安裝時(shí)用150t履帶吊將油缸倒運(yùn)至閘室，然后使用70t汽車(chē)吊配合將油缸吊離地面后，70t汽車(chē)吊駛離閘室，用150t履帶吊將油缸上端吊至鉸座穿軸，下端在弧門(mén)支臂上焊接一臨時(shí)支撐擱牢后摘鉤。待油缸注油和動(dòng)作穿軸后將臨時(shí)支撐割除。

泵站設(shè)備按先安裝油箱，次安裝閥臺(tái)和泵組，再安裝電氣柜的順序。調(diào)整油箱底部水平，油箱水平度達(dá)到L/100，油泵吸油管與油箱出口的彈性連接接頭在允許偏差范圍以?xún)?nèi);閥臺(tái)與油泵出口連接、與油箱回油口、補(bǔ)油口的連接應(yīng)對(duì)正對(duì)齊，保證接頭密封良好，油壓試驗(yàn)時(shí)無(wú)滲漏，電氣柜(包括電力柜和可編程控制柜)垂直，不允許偏斜;電機(jī)、油箱和盤(pán)柜都應(yīng)可靠接地。油箱內(nèi)部重新清潔，打開(kāi)密封蓋，用白布清潔一次，擦干殘油與殘物，徹底去除塵埃、臟物、確保油箱內(nèi)清潔，經(jīng)監(jiān)理單位確認(rèn)，方可將經(jīng)過(guò)清潔的油箱密封蓋回裝，緊固密封螺釘。

液壓管路配管從閥臺(tái)出油口與回油口開(kāi)始向油缸方向逐根排管、配管。管卡底座高程一致，軸線(xiàn)一致，垂直管卡底座在同一垂直平面內(nèi)，管路配制達(dá)到整齊、平直、美觀。管路焊接完成后，回裝前對(duì)焊縫進(jìn)行處理并用白布對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行清洗。回裝時(shí)按標(biāo)記逐根回裝，在裝好密封圈，緊固法蘭連接螺栓后，再將管卡螺栓擰緊。然后在管路兩端接上軟管，中間接大流量循環(huán)沖洗泵對(duì)管路進(jìn)行72h以上循環(huán)沖洗。沖洗用油清潔度為NAS 8級(jí)，沖洗后檢查回油口的油液清潔度仍為NAS 8級(jí)，認(rèn)為清洗合格。最后安裝與油缸相連接的高壓軟管。

液壓油的過(guò)濾工作在液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油箱安裝檢查合格后，就可以進(jìn)行濾油工作。濾油利用精細(xì)濾油小車(chē)進(jìn)行。

管路回裝后，在不與油缸和泵組連接的情況下，對(duì)高、低壓油管分別獨(dú)立進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。與油缸及泵組連接后，啟動(dòng)高壓油泵向油缸有桿腔注油。注滿(mǎn)后(在油箱液位計(jì)上可以計(jì)算油量)停止注油，將與有桿腔連接的截止閥關(guān)閉。然后向油缸無(wú)桿腔注油，同時(shí)將排氣閥打開(kāi)。當(dāng)排氣閥出油時(shí)將排氣閥擰緊，同時(shí)關(guān)閉與無(wú)桿腔相連通的截止閥。此時(shí)工作油缸與高壓油管內(nèi)都充滿(mǎn)了油液并基本排除了空氣。

按照設(shè)計(jì)給定的各級(jí)工作壓力整定值，啟動(dòng)高壓油泵自低壓向高壓逐級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)的耐壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)時(shí)間為10min，無(wú)滲漏即可認(rèn)為合格。

5 沖砂閘液壓?jiǎn)㈤]機(jī)與工作弧形閘門(mén)聯(lián)合調(diào)試

沖砂閘液壓?jiǎn)㈤]機(jī)先進(jìn)行空載試驗(yàn)，全行程空載往復(fù)動(dòng)作試驗(yàn)以排除液壓系統(tǒng)中的空氣避免活塞桿爬行。驗(yàn)證油壓系統(tǒng)工作的可靠性及電氣系統(tǒng)、閥組、泵組的工作性能。一切工作正常后與工作弧形閘門(mén)聯(lián)軸，聯(lián)軸時(shí)使用150t履帶吊或70t履帶吊配合。啟閉前先將門(mén)葉上的雜物清理干凈，確認(rèn)無(wú)障礙物才能進(jìn)行啟閉。在連門(mén)后進(jìn)行雙缸同步運(yùn)行速度的調(diào)整以后方可全行程啟閉試驗(yàn)，完成閘門(mén)開(kāi)度傳感器，行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)的調(diào)試工作，測(cè)定全行程啟閉時(shí)間，以及系統(tǒng)各級(jí)壓力值。

6 結(jié) 論

草街航電樞紐沖砂閘弧形閘門(mén)是目前國(guó)內(nèi)安裝的最大表孔式弧形閘門(mén)之一，其總水壓力居國(guó)內(nèi)同類(lèi)型閘門(mén)之首。由于開(kāi)始安裝時(shí)間延遲，面臨右岸二期截流、沖沙閘過(guò)流工期壓縮較大的壓力。安裝過(guò)程中，根據(jù)閘門(mén)的結(jié)構(gòu)型式，制定了積極穩(wěn)妥的安裝工藝流程，同時(shí)采用多臺(tái)大型施工機(jī)械進(jìn)行吊裝作業(yè)，按照流水作業(yè)的方式組織5扇閘門(mén)的施工，僅用了不到四個(gè)半月時(shí)間，完成了5扇表孔式弧形閘門(mén)的安裝，順利地實(shí)現(xiàn)了過(guò)流目標(biāo);并經(jīng)受了嘉陵江2010年8月20日33 800m3/s特大洪水考驗(yàn)，上游水位最高達(dá)205.5m。從閘門(mén)與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行情況看，閘門(mén)運(yùn)行平穩(wěn)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行可靠。弧形閘門(mén)與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝被評(píng)為優(yōu)良工程。