青龍電站二期截流閘門臨時鎖定加固施工技術
青龍電站二期截流閘門臨時鎖定加固施工技術
王守勇 成莉
【摘 要】青龍水電站位于四川省九寨溝縣白水江流域下游河段，為引水式電站，裝機容量3×34MW。閘壩工程一期施工主要為沖砂閘和兩孔泄洪閘的金屬結構及啟閉機安裝，現(xiàn)弧形閘門已安裝完成，閘門的液壓啟閉系統(tǒng)因供貨較遲及液壓啟閉系統(tǒng)安裝圖紙至今未到，液壓系統(tǒng)無法施工，導致二期截流時閘門無法靠液壓啟閉系統(tǒng)正常啟閉，為了確保09年截流目標的順利實現(xiàn)及二期工程施工，應監(jiān)理、EPC要求采取閘門臨時起吊加固施工技術措施來保證截流的順利實施，項目部立即組織技術研討會，多次通過技術、安全、經濟、可靠的角度進行對比分析后，按照下面施工技術成功保證了二期截流閘門臨時鎖定加固。
【關鍵詞】臨時鎖定 加固 施工技術
1概述
青龍水電站位于四川省九寨溝縣白水江流域下游河段，為引水式電站，裝機容量3×34MW。閘壩工程一期施工主要為沖砂閘和兩孔泄洪閘的金屬結構及啟閉機安裝，現(xiàn)弧形閘門已安裝完成，閘門的液壓啟閉系統(tǒng)因供貨較遲及液壓啟閉系統(tǒng)安裝圖紙至今未到，液壓系統(tǒng)無法施工，導致二期截流時閘門無法靠液壓啟閉系統(tǒng)正常啟閉，為了確保09年截流目標的順利實現(xiàn)及二期工程施工，應監(jiān)理、EPC要求采取閘門臨時起吊加固施工措施來保證截流的順利實施，我部立即組織技術研討會，多次通過技術、安全、經濟、可靠的角度進行對比分析后，擬定如下二期截流閘門臨時起吊加固施工措施。
2工程項目及工程量
二期過流前工作項目主要包括沖砂閘及泄洪閘的檢修門埋件安裝，沖砂閘工作閘門安裝，1#、2#泄洪閘工作閘門安裝，以及與本合同有關的鋼結構制造和安裝，弧形閘門鎖定裝置、液壓系統(tǒng)、安裝埋件等附屬設施。
自2008年3月開始進行閘室鋼襯板安裝至今，已完成鋼護襯板安裝71.5t、鋼結構的制造和安裝8.4t、預埋件安裝41t,閘門安裝約95t,啟閉機及電氣設備8.5t,合計224.4T。除液壓系統(tǒng)未按計劃完成外，其余安裝任務全部完成。
3閘門臨時起吊加固計算
3.1泄洪閘起吊重量
每孔泄洪閘工作門門葉重22.7t，支臂12.58t,支承鉸5.6t，根據(jù)實際情況和結合以往起吊經驗，支鉸自重不占起吊重量，考慮支臂自重占起吊重量的1/2即為6.29t；水封安裝時采用了110KN的預應力，考慮水封與閘門間的摩擦系數(shù)u=0.75，即水封對閘門的摩擦力為f=110*0.75=82.5KN。則閘門起吊總重為T=22.7+6.29+8.25=37.24t，即372.4KN。
3.2定滑輪組錨筋計算
根據(jù)上述1知閘門起吊時每側分擔372.4/2=186.2KN的力，地錨采用ф28圓鋼，fy=310N/mm2, ф28=615.44mm2,即抗拉力為F=fy*S=310*615.44=190KN,采取兩端錨固C25砼中，則ф28地錨抗拉力為190*2=380KN>186.2KN，滿足抗拉強度要求，考慮安全，保守施工預埋兩根地錨。
錨筋錨固長度為：la=afy/ft*d=0.16*310/1.27*28=1093.5mm<40d=1120mm，取錨固長度la為1.12m就能滿足抗拉要求。
3.3導向滑車噸位與卷揚機牽引力計算
卷揚機選擇的50KN的兩臺，分別布置在單孔閘門提升的兩側閘墩上。則導向滑車最大受力需Q0=KP=1*50=50KN，K值為導向滑車系數(shù)取1.0（夾角大于120°）。
3.4動滑車組繞出繩頭的拉力計算
由于閘門一側起吊拉力Q=186.2KN，采用4組動滑車組，繞8根繩，則拉力S為0.14Q=0.14*186.2=26.07KN<50KN，則50KN卷揚機滿足起吊要求。
3.5滑輪組鋼繩受力校核
穿過滑輪組的鋼繩采用ф20鋼繩，設計強度1700N/mm2,破斷拉力為257KN，則鋼繩容許拉力[fg]=Af/K=0.85*257/7=31.21KN>26.07KN，則采用ф20鋼繩穿過動滑輪組滿足受力要求。
3.6起吊固定鋼繩受力校核
閘門下端起吊端頭固定采用ф26鋼繩，設計強度1850N/mm2,破斷拉力為478KN，則鋼繩容許拉力[fg]=Af/K=0.85*478/7=58.04KN,套4股為58.04*4=232.16KN>186.2KN，滿足要求。
3.7鎖定柱穩(wěn)定計算
已知該鎖定梁由Q235鋼焊接工字型截面壓彎構件，翼緣為火焰切割邊，承受的偏心壓力為（227KN+62.9KN）/2=144.95KN，鎖定梁與砼面夾角為75°，鋼材的強度設計值f=215N/mm2。
計算：截面特性A=20*2+15*1*2=70cm2
IX=twh3w/12+2bt(h1/2)2=2*203*/12+2*15*1*(21/2)2=4640.8cm4
ix=(Ix/A)1/2=(4640.8/70)1/2=8.14cm,Wx=2Ix/h=2*4640.8/22=421cm3,
λ=l0/ix=80/8.14=9.8,壓彎構件的軸線壓力N為144.95*cos75=37.52KN，
x穩(wěn)定系數(shù)，由λ=l0/ix=80/8.14=9.8查表得x為0.995;γx取塑性發(fā)展系數(shù)1.05；
Mx =37520*0.8*103=30016*103N.m；
A、平面內的穩(wěn)定計算：
a、構件強度驗算
N/A+Mx/γxWnx=140*103/70*103+30016*103/1.05*421*103=2+67.9=69.9N<215N/mm2
強度穩(wěn)定滿足要求；
b、驗算構件的整體穩(wěn)定
NEX=3.142*E/λ2x=3.142*206*103/9.82=21KN
N/xA+βmxMx/γxW1x(1-0.8N/NEx)=
37.52/0.995*70+1.0*30016/1.05*421*(1-0.8*37.52/21000)=0.54+68=68.54 B、平面外的穩(wěn)定計算：
由λ=l0/ix=80/8.14=9.8查表得x為0.995，按等效彎矩得知等效彎矩系數(shù)
βtx=0.65，用近似計算公式可得b=1.07-λ2x/44000=1.068，則
N/xA+βtxMx/b Wx=37.52*103/(0.995*70*102)+0.65*30016*103/1.068*421*103
=5.39+43.39=48.78N/mm2<215N/mm2,則平面外構件整體穩(wěn)定滿足要求。
4臨時起吊施工方法
4.1臨時起吊施工程序
閘門安裝完成 臨時起吊準備 起門人員、設備組織到位
起門高度至1米左右 暫停提起、臨時固定 安裝底水封 繼續(xù)提升至過流要求高度5m 支撐鎖定牢固 設置安全防護欄 安排專人負管排查安全隱患 液壓啟閉機系統(tǒng)安裝（后期）
4.2起吊施工
工作閘門安裝最后工序門楣二期回填完成后，擬采用兩臺卷揚機和滑輪組起吊閘門，將閘門起吊至5m的高度，才能滿足二期防洪度汛要求泄。因提起高度較高，計劃采用2臺50KN卷揚機和4個20T滑輪組鏈接同時平提閘門，須在壩頂預埋吊環(huán)地錨，每個吊環(huán)的承載力大于20T，用來固定滑輪組和卷揚機滿足起吊加固施工。
地錨采用ф28圓鋼，fy=310N/mm2, ф28=615.44mm2,每孔泄洪閘閘墩埋設兩組（每組2根，單根長3.0米）ф28鋼筋，沖砂閘閘墩埋設一組（每組2根，單根長3.0米）ф28鋼筋，將加工成Ω型，在壩頂層砼澆筑前與閘墩內側鋼筋牢固焊接在一起，埋深50cm。閘門上的吊點使用液壓啟閉機吊座，將兩側底滑輪組通過ф26鋼絲繩頭與吊座固定在一起，繞上鋼絲繩（ф20），與閘墩上安裝好了的滑輪組和卷揚機鏈接好。
按計劃將一切準備工作完善后，起吊泄洪閘工作門先將閘門提高至1.0m左右時，停止提升，將閘門臨時固定牢靠后安裝完底水封，再繼續(xù)提升至安全過流高度。側水封待液壓啟閉系統(tǒng)(安裝圖紙及相關零配件到貨后)安裝調試完成后進行，用啟閉機將弧門提出孔口，鎖定在開啟位置完成。
閘門鎖定的穩(wěn)定性關系著二期截流后液壓啟閉系統(tǒng)安裝和發(fā)生超標洪水時閘門自身的安全性，所以我部決定采用20mm厚的鋼板制作鎖定梁，將鋼板加工成工字梁，長800mm,寬200mm。在兩端頭切割成45o的斜頭，以便一端頂固在閘門邊梁的格板上，另一端頂在第二層爬梯的砼平臺上，每個平臺上預裝一塊擋塊，阻止鎖定梁滑動。需焊接固定時，不能直接焊在閘門構件上，而要焊接在連接板或補強板上，錨固件和鎖定件的加工焊作要控制焊接質量。
鎖定完成后，項目部將組織人員進行現(xiàn)場安全隱患排查，及時采取妥善的安全防護措施后，才允許進行閘門上的液壓系統(tǒng)安裝施工。
沖砂閘及泄洪閘起門施工布置、錨固和鎖定見圖一，
圖一 弧形閘門臨時起吊施工示意圖
4.3起吊控制
起吊時嚴格按照施工程序及方案進行有序施工，起吊施工前清掃施工場地，由測量放出基準線、控制線及相應高程，基點要做出明顯標記。臨時固定部位埋件的安裝和支撐加固要牢固，起吊定位要準確。結合圖紙和規(guī)范要求控制各部位尺寸，公差范圍等，設置臨時起吊安裝使用的基準線。
5施工安全
1、閘門臨時起門安裝時，設專人負責施工現(xiàn)場的安全，施工前認真清理現(xiàn)場，保證閘頂和門下作業(yè)安全，閘墩邊緣根據(jù)實際采取安全防護措施，并向施工人員技術交底。
2、施工現(xiàn)場存放的設備、材料，做到場地安全可靠、存放整齊、通道完整，重要錨固部位要派專人留守查看。
3、起吊閘門前，先對卷揚機及掛鉤、鋼絲繩、齒輪和電氣部分進行檢查并試車，確保安全可靠。使用時設專人指揮，卷揚機司機操作，禁止斜吊，禁止任何人站在吊運物品上或者在下面停留和行走。
4、閘門起吊到位調整好后，連接鎖定部位必須緊固，施焊部位必須焊接牢固。
5、禁止施工人員在閘門上徒手攀登，以防摔傷。閘門上的臨時吊耳、爬梯必須焊接牢固，經檢查確認合格后方可使用。
6、閘門起吊范圍以內，不允許有任何人員在閘室底板停留。
7、設備在運轉中，不得接觸機械的可動部分，頭和手不得伸入機械的行程范圍內觀測或探摸。
8、閘門起吊過程中必須派專人進行信號指揮。
9、吊裝作業(yè)人員在高處移動和作業(yè)時，必須系安全帶。獨立懸空作業(yè)人員除去有安全網(wǎng)的防護外，還應以安全帶作為防護措施的補充。例如在屋架安裝過程中，屋架的上弦不允許作業(yè)人員行走，當走下弦時，必須將安全帶系牢在屋架上的腳手桿上（這些腳手桿是在屋架吊裝之前臨時綁扎的。）；在行車梁安裝過程中，作業(yè)人員從行車梁上行走時，其一側護欄可采用鋼索，作業(yè)人員將安全帶扣牢在鋼索上隨人員滑行，確保作業(yè)人員移動安全。
10、按照高處作業(yè)規(guī)范規(guī)定：“懸空作業(yè)應有牢靠的立足處，并必須視具體情況，配置防護欄網(wǎng)、欄桿或其他安全設施”。高處作業(yè)人員必須站在符合要求的腳手架或平臺上作業(yè)。
11、起吊作業(yè)前，應根據(jù)施工組織設計要求劃定危險作業(yè)區(qū)域，設置醒目的警示標志，防止無關人員進入。
12、除設置標志外，還應視現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，專門設置監(jiān)護人員，防止高處作業(yè)或交叉作業(yè)時造成的落物傷人事故。
6 結束語
青龍電站首部樞紐工程二期閘門臨時鎖定通過上述方案的順利實施，方案實施簡單，安全可靠，費用較少，效果良好。
參考文獻：1、建筑施工計算手冊（第二版） 江正榮編著
2、鋼結構工程施工技術措施 北京土木建筑學會編
3、簡明結構吊裝手冊
