韓孟均

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口水利樞紐升船機(jī)承船廂安裝

韓孟均

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐升船機(jī)船廂為鋼質(zhì)槽形結(jié)構(gòu)，船廂有效水域尺寸為116.0m×12.0m×2.5m（長×寬×水深），外形尺寸為128.0m×16.6m×9.0m（長×寬×廂頭高），船廂結(jié)構(gòu)、設(shè)備加廂內(nèi)水體總重約6 250 t。嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)制作施工經(jīng)驗，結(jié)合工程實際，強(qiáng)化過程質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制制造質(zhì)量，改善船廂的焊接工藝，優(yōu)化船廂分段長度，最大限度地減少節(jié)間拼裝預(yù)留值，自制各種工裝具，有效控制了產(chǎn)品的制造質(zhì)量。

升船機(jī)承船廂；安裝；方案

1　概況

亭子口升船機(jī)船廂為鋼質(zhì)槽形結(jié)構(gòu)，由136根鋼絲繩懸吊，并通過主提升機(jī)驅(qū)動，在船廂室內(nèi)沿埋設(shè)在塔柱墻壁上的軌道豎直升降。船廂有效水域尺寸為116.0m×12.0m×2.5m（長×寬×水深），外形尺寸為128.0m×16.6m×9.0m（長×寬×廂頭高）。

承船廂結(jié)構(gòu)主要由箱形主縱梁、底鋪板、次縱梁、單腹板橫梁、箱形橫梁、小縱梁、廂頭機(jī)艙結(jié)構(gòu)、電氣室設(shè)備、設(shè)備支承結(jié)構(gòu)等構(gòu)件組成。兩主縱梁的內(nèi)腹板與底鋪板及船廂門構(gòu)成船廂的盛水結(jié)構(gòu)。船廂頭設(shè)有工作門及檢修門門龕、防撞梁導(dǎo)向槽、U型密封框?qū)Р酆蜋C(jī)艙結(jié)構(gòu)。船廂上的夾緊、頂緊、導(dǎo)承、密封框、充泄水、消防等設(shè)備安裝在相應(yīng)的機(jī)架上，機(jī)架與船廂結(jié)構(gòu)焊接為整體。船廂吊耳板采用加厚板材，并與主縱梁外腹板對接拼焊。船廂內(nèi)側(cè)沿高度各設(shè)兩道鋼護(hù)舷，護(hù)舷與主縱梁內(nèi)腹板用螺栓連接，向內(nèi)凸出200mm。根據(jù)現(xiàn)場實際情況及運(yùn)輸要求，承船廂分為24個主縱梁分段、17個底鋪板分段、8個廂頭結(jié)構(gòu)分段、1個中部電氣室鋪板分段，共50個分段，總重約1 750 t，其中最大運(yùn)輸單元外形尺寸為14.8m×9.06m×2.3m，重57.8 t。

2　承船廂安裝施工準(zhǔn)備

2.1承船廂安裝測控系統(tǒng)布設(shè)

船廂分段吊裝前，在船廂閘室地面上布設(shè)船廂現(xiàn)場拼裝基準(zhǔn)地樣線，并在船廂閘室四周及邊側(cè)合適位置設(shè)置船廂安裝高程標(biāo)桿。

船廂分段現(xiàn)場拼裝基準(zhǔn)地樣線包括三條縱向中心線、七條橫向中心線和高程基準(zhǔn)線。船廂地樣基準(zhǔn)線放劃如圖1所示。

在布設(shè)好船廂安裝的三縱七橫中心線后，在船廂室基準(zhǔn)面（即EL.363.0m的閘室底板）上的適當(dāng)位置埋設(shè)永久固定物，并將船廂安裝基準(zhǔn)線在其上作出標(biāo)記。

2.2液壓運(yùn)輸臺車及軌道布置

船廂室內(nèi)沿左、右船廂兩根主縱梁縱向中心線方向，各布設(shè)2條運(yùn)輸軌道，臺車軌道為P43，高140mm，底部寬114mm，每條長約130m，同側(cè)軌道間距根據(jù)臺車車輪跨距確定。左、右側(cè)軌道上各布置2臺液壓運(yùn)輸臺車，解決船廂室內(nèi)船廂結(jié)構(gòu)件安裝就位。液壓臺車及軌道由平板車運(yùn)到下游引航道EL370底板后采用布置在下閘首EL.387高程的2× 75 t臨時橋機(jī)安裝就位。

2.3工裝支墩擺放

根據(jù)船廂結(jié)構(gòu)件分段位置，將制作完成的船廂安裝所需工裝支墩，從上游依次擺放至下游。工裝胎架為桁架結(jié)構(gòu)，橫截面為700mm×700mm，工裝擺墩高度以端部主縱梁下翼緣面距離閘室地面高度1 300mm為原則。在支墩上放置調(diào)整斜鐵，可連續(xù)調(diào)整分段高度。具體擺放情況如圖2。

圖1　船廂地樣基準(zhǔn)線放劃示意圖

圖2　工裝支墩擺放示意圖

3　船廂安裝

3.1船廂安裝流程

船廂現(xiàn)場安裝從上游依次向下游安裝，具體順序如圖3。

圖3　船廂安裝順序圖

船廂安裝流程：

（1）按船廂上下游順序，將單件船廂分段通過載重汽車運(yùn)輸至下游航槽EL.370高程；

（2）由布置于EL.387高程的75 t+75 t臨時橋機(jī)卸車、翻身后，并吊入船廂室下游端拼裝工位；

（3）依次吊入左側(cè)主縱梁、中間底鋪板、右側(cè)主縱梁分段，拼成一個H或U形單元節(jié)（共計12個單元節(jié)），拼裝尺寸完全按照安裝尺寸進(jìn)行控制，滿足規(guī)范要求后進(jìn)行相應(yīng)的加固焊，確保臺車運(yùn)輸過程中組裝單元節(jié)的拼裝尺寸不變及運(yùn)輸安全；

（4）4臺液壓臺車將第一單元節(jié)從下游轉(zhuǎn)運(yùn)至上游安裝部位后，放置于安裝工裝支墩上，作為船廂安裝的定位節(jié)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，保證各中心線及高程滿足設(shè)計要求后，對其進(jìn)行加固。

（5）依次進(jìn)行后續(xù)各單元節(jié)（第2～12節(jié)）的拼裝、運(yùn)輸、對裝、調(diào)整、驗收、加固。

（6）船廂焊接、檢查、驗收。

3.2單元節(jié)拼裝、運(yùn)輸

3.2.1船廂分段重量確定

船廂重量直接影響升船機(jī)后續(xù)調(diào)試工作，在出廠前，根據(jù)施工圖和各分段單元，計算出每個分段的理論重量，并予以登記。在船廂安裝前，采用過磅方式，對各分段進(jìn)行精確稱量，統(tǒng)計出詳細(xì)重量，將結(jié)果與施工圖計算結(jié)果對比，確定誤差范圍，最后計算出防腐材料重量累加即可。

3.2.2拼裝及轉(zhuǎn)運(yùn)流程

將船廂各分段單元按主縱梁、底鋪板、主縱梁的順序運(yùn)至下游EL.370高程航槽內(nèi)，采用75 t+75 t臨時橋機(jī)卸車，翻身后，吊放至船廂室下游拼裝工位上進(jìn)行拼裝。拼裝為H或U形單元后，用液壓臺車從下游側(cè)向上游側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)就位。如此重復(fù)，依次將船廂各分段單元吊裝就位。

3.2.3H、U形單元拼裝

（1）上游廂頭{U}單元（第1節(jié)）拼裝方法

上游廂頭401+402+403、701+301分段與主縱梁101、201拼為U形結(jié)構(gòu)，機(jī)艙設(shè)備同步預(yù)置。由4臺液壓臺車運(yùn)至安裝部位，放置在預(yù)先布設(shè)的安裝工裝支墩上。

具體方法：船廂廂頭各分段中心與船廂縱向中心地樣線對齊，先縱向調(diào)整機(jī)房分段401、402，控制401分段上游側(cè)底橫梁腹板中心與船廂端面基準(zhǔn)面的理論間距尺寸和面板平面高程，調(diào)整好后在閘室地面將其點焊定位，依次調(diào)整402、403分段，控制節(jié)間間隙及分段面板對接錯位在公差范圍內(nèi)，吊裝101空中翻身就位、吊裝701就位；預(yù)置設(shè)備，再吊裝301組拼定位；吊裝201組裝。精調(diào)后點焊固定，焊接701、401、402，加焊固定101、201與701分段，整體前移，再吊裝403就位焊接，吊裝剩余廂頭設(shè)備，加焊固定，撤走支架，啟動液壓臺車轉(zhuǎn)運(yùn)。拼裝后的廂頭結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4　拼裝示意圖

（2）船廂中部{H}單元（第2～11節(jié)）拼裝方法

在船廂室下游拼裝場拼裝，先吊主縱梁，翻面后放置到支墩上就位，利用閘墻上預(yù)埋件固定主縱梁，再進(jìn)行底鋪板的吊裝就位，每2個主縱梁分段和1個（或2個）底輔板分段拼成一個H形單元。拼裝調(diào)整后臨時加固點焊，用液壓臺車整體平移到安裝位置，就位后進(jìn)行調(diào)整、校正。依次將船廂各H形單元按此方法拼裝、轉(zhuǎn)運(yùn)、就位。形成｛H｝單元后，主縱梁與底鋪板之間只留焊縫間隙6mm，主縱梁與底鋪板之間用牛腿、斜撐連接。

（3）下游廂頭{U}單元（第12節(jié)）拼裝方法

下游廂頭各分段利用75 t+75 t臨時橋機(jī)直接吊裝就位，先吊裝503、502、501，拼裝就位后焊接成整體，再吊裝112、702、212分段，焊接702與501、502、503分段，同步預(yù)置廂頭設(shè)備，最后吊裝317分段，與其它部件焊接。

3.3船廂拼裝單元節(jié)安裝

3.3.1上游廂頭單元節(jié)安裝

（1）上游側(cè)廂頭101、201、401、701分段調(diào)整定位

廂頭單元節(jié)運(yùn)輸就位后，精確調(diào)整廂頭401、701分段，保證廂頭端面與水平基準(zhǔn)面垂直度≤10mm，廂頭分段中心線與船廂縱向中心地樣線對齊偏差≤1mm。

（2）上游機(jī)房分段與上游廂頭分段定位裝焊

上游機(jī)房和廂頭分段401、701定位完成后，機(jī)房401分段與廂頭分段701點焊定位，并依次焊接401與701分段的組合焊縫、401與402、402與403的對接焊縫，焊接過程中適時監(jiān)控，焊后測量。

（3）調(diào)整底鋪板301分段，分段中心與船廂中心地樣線對齊，對齊偏差≤1mm，保證分段橫梁中心與船廂橫向中心的距離偏差0～3mm，調(diào)整底鋪板分段面板平面安裝高程與理論高程齊平，控制節(jié)間間隙和面板對接錯位在公差范圍內(nèi)，分段間點焊固定。

（4）調(diào)整主縱梁101、201分段，保證101、201分段中心與船廂中心地樣線對齊偏差≤1mm，控制101、201分段工作門側(cè)向止水面與701分段橫向止水面錯邊量，用激光檢查校正各分段止水面，保證各止水面整體共面度在公差范圍內(nèi)；控制上、下翼緣面與理論安裝高度齊平，控制各分段節(jié)間間隙和面板對接錯位在公差范圍內(nèi)；調(diào)整好后分段間點焊固定。

（5）嚴(yán)格按照評定合格后的焊接工藝依次焊接301與廂頭701組合焊縫、701與101、201對接焊縫、301與101、201組合焊縫，焊接過程中適時監(jiān)控，焊后整體測量。

（6）調(diào)整底鋪板302分段，分段中心與船廂中心地樣線對齊偏差≤1mm，底鋪板面與理論高程齊平，控制與301分段的臺階高程，定位好后與301分段點焊固定。

上游廂頭單元節(jié)作為船廂安裝的定位節(jié)，各安裝尺寸滿足規(guī)范要求后，將其與預(yù)先埋設(shè)的預(yù)埋件采用型鋼連接加固，防止船廂在后續(xù)的焊接過程中定位節(jié)發(fā)生位移、變形。

3.3.2后續(xù)單元節(jié)安裝

（1）后續(xù)各船廂單元節(jié)采用插接形式，為了便于安裝調(diào)整，盡量減小各分段節(jié)間預(yù)留間隙，保證底鋪板各分段節(jié)間間隙不大于50mm。

（2)最后吊裝下游機(jī)房503、502、501分段，吊裝兩側(cè)主縱梁112、212分段，吊裝底鋪板317分段，下游廂頭702分段。拼裝方法同上游機(jī)房分段。在底鋪板317分段吊裝前，先將機(jī)艙設(shè)備預(yù)置機(jī)艙底鋪板上，主縱梁內(nèi)設(shè)備在吊裝前預(yù)置入內(nèi)。之后112+317 +501+502+503+212+702拼成U型，安裝方法同上游廂頭安裝方法。

（3）船廂所有分段在船廂室內(nèi)運(yùn)輸就位后，用千斤頂、手拉葫蘆等依次精確調(diào)整并定位船廂分段，準(zhǔn)備進(jìn)行船廂焊接工作。

（4）在主縱梁和底鋪板單元制造時進(jìn)行一些接口處理，嚴(yán)格遵守設(shè)計院主縱梁和底鋪板主要焊縫不在同一平面的規(guī)則：

1）主縱梁結(jié)構(gòu)接口處理。主縱梁每端翼板間錯開500mm，腹板間錯開300mm（不交），翼板與腹板錯開100mm或400mm，上、下翼板與走道板錯開250mm；每段主縱梁的上游端上翼板向上游方向伸出，下翼板向上游方向縮進(jìn)；下游端上翼板向上游方向縮進(jìn)，下翼板向下游方向伸出，形成臺階形式，以便下段主縱梁安裝；每邊二端的主縱梁（101、201、112、212）一端平整，另一端錯開。

2）底鋪板接口處理。每段底鋪板的面板上游端伸出中縱梁和次縱梁（角鋼）100mm，下游端縮進(jìn)中縱梁和次縱梁（角鋼）100mm，在每段底鋪板上游端的橫梁前增加一段中縱梁和次縱梁（角鋼），長200mm，下游相應(yīng)減少200mm。

3.3.3湊合段（第11節(jié)）切割

船廂全長128m，當(dāng)?shù)囟嗵幤骄鶜鉁?6.6℃，擬定最大溫差15℃，計算出船廂整長變形量為21mm，加之船廂節(jié)間焊接收縮等因素，為控制船廂整體長度尺寸，在第11節(jié)下游端預(yù)留50mm切割余量。因此，第11節(jié)船廂安裝完成后，根據(jù)前段焊接收縮值，測算出實際所需預(yù)留余量，多余部分在湊合段切割。

4　船廂焊接

4.1焊接順序

4.1.1船廂整體焊接順序

由于船廂調(diào)整定位為從上游至下游進(jìn)行，故船廂拼裝焊接從上游第一個小總段（701、301、501、502、503、101、201分段組成）開始。此部分焊接順序：先焊接主縱梁對接焊縫，再焊接底鋪板對接焊縫，最后焊接主縱梁與底鋪板組合焊縫；待下一個小總段裝配完成后，先焊接主縱梁對接焊縫，再焊接上一個總段的底鋪板與主縱梁的搭接組合焊縫，再焊接底鋪板的對接焊縫；如此重復(fù)多個單元節(jié)，直至完成下游廂頭焊接工作。

4.1.2單節(jié)局部焊接順序

主縱梁焊接全部采用對稱焊接。主縱梁對接焊縫先焊接兩側(cè)外板內(nèi)部的小結(jié)構(gòu)；其次焊接主縱梁外側(cè)板，每側(cè)立縫分成4段,從上到下分段退焊；再焊接主縱梁上下翼緣板內(nèi)部的小結(jié)構(gòu)；最后焊接上下翼緣板的對接焊縫。焊接順序如圖5。

圖5　焊接順序圖

底鋪板分段對接，先焊接底鋪板下部結(jié)構(gòu)焊縫，對稱、跳躍施焊；在焊接底鋪板對接焊縫時，兩人從中向兩側(cè)施焊，上下同時施焊，底鋪板蓋面采用埋弧焊。

4.2焊接及變形控制

（1）根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、板厚、構(gòu)造形式，及拘束度、變形等因素，對焊接質(zhì)量進(jìn)行綜合分析后制定出相應(yīng)措施。

（2）根據(jù)圖紙和相關(guān)規(guī)范規(guī)定，對第一次使用的材料和未經(jīng)驗證的焊接工藝，進(jìn)行焊接工藝評定，以評定合格的工藝評定報告，編制焊接工藝，指導(dǎo)焊接施工作業(yè)。

（3）船廂焊接時，根據(jù)船廂測控系統(tǒng)對船廂進(jìn)行測量監(jiān)控，根據(jù)焊接變形情況，及時調(diào)整焊縫焊接順序，以減小焊接變形對船廂精度的影響。

（4）從船廂的結(jié)構(gòu)形式看，船廂除機(jī)艙和廂頭部分外，底鋪板與主縱梁焊縫在主縱梁縱向中性面上部，焊接易引主縱梁內(nèi)傾，底鋪板與主縱梁連接角焊縫離主縱梁中性面+1 050mm（底鋪板面板以上），底鋪板橫梁下翼緣板與主縱梁角焊縫距主縱梁中性面-550mm。因此底鋪板與主縱梁組合焊縫焊前檢測船廂整體尺寸，調(diào)整后加臨時支撐約束。焊接順序為先焊主橫梁腹板與主縱梁內(nèi)側(cè)板組合焊縫，再焊下翼緣對接縫，后焊底鋪板與主縱梁內(nèi)側(cè)板組合焊縫，單個分段兩端對稱焊接（見圖6）。

（5）所有結(jié)構(gòu)端頭焊都進(jìn)行包角焊。

（6）焊接時根據(jù)焊接工藝嚴(yán)格控制焊接參數(shù)和焊腳尺寸。

5　船廂設(shè)備的安裝

船廂焊接完成通過整體尺寸驗收后，開始船廂設(shè)備的安裝，安裝順序為：船廂液壓系統(tǒng)（泵站和閥架）安裝→電氣設(shè)備安裝及線路布設(shè)→廂頭充泄水裝置安裝→U形框與液壓推桿安裝→夾緊、頂緊機(jī)構(gòu)安裝→防撞梁及液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝→檢修門安裝→工作門及液壓啟閉機(jī)安裝→其它設(shè)備安裝。

圖6　分段施焊示意圖

6　結(jié)束語

亭子口升船機(jī)承船廂安裝采用了液壓臺車運(yùn)輸安裝部件，代替了傳統(tǒng)安裝工程中采用起重設(shè)備吊裝安裝部件至安裝工位這一做法，解決了工件吊裝難題，節(jié)約了工程成本，縮短了安裝工期，此方法在國內(nèi)升船機(jī)承船廂安裝首次使用，后續(xù)工程中可根據(jù)實際情況予以借鑒。

U642

B

1672-5387（2016）11-0037-05

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.013

2016-09-07

韓孟均（1983-），男，工程師，從事水利水電開發(fā)工作。