浅谈大型弧门安装工艺与质量控制

浅谈大型弧门安装工艺与质量控制

周清 吴昊

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司  陕西西安  710065

摘要：以云南澜沧江某电站水利水电金属结构工程弧形闸门安装施工为例，详细介绍弧形闸门安装工艺与质量控制分析，为同类型弧形闸门安装及质量保证提供经验参考。                                         

关键词：水利水电  弧形闸门  安装工艺  质量控制 

1 工程概括

云南澜沧江某电站为一等大（1）型工程，电站由4台单机容量为350MW的混流式机组构成，拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1740m,最大坝高158m，坝顶长475m。

该工程在溢洪道11#～15#坝段共布置4孔弧形闸门和4孔平面定论闸门组成，孔口尺寸14m×24m（W×H），其中单孔弧门总重261.4t，分六节门叶，最大单件吊装重量31.5t；弧门沿大坝轴线呈曲面布置，坝顶宽度为8m，弧门支铰中心线高程1727m，弧门半径21.5m。

2 溢洪道弧门结构特点

本工程溢洪道弧形闸门主要结构组成为：支铰座、弧形门槽、门叶、支臂及液压启闭机等组成。其中门叶为六片横向结构，门叶结构总重约为123t，支臂由左、右两边的上下支臂、“裤衩”组成，上支臂通过焊接与“裤衩”连接成整体。

该弧门采用P型止水，动水起闭，采用2x2800KN的液压启闭机操作，在1740.4m高程上设置有弧门锁定装置。弧门立面结构布置图，见图1。

图1：弧门立面结构布置图

3安装工艺及质量控制

3.1 测量控制网

测量控制网作为整个弧门安装的质量保证手段，其仪器设备必须经过鉴定机构进行校核，通过审查后才能作为现场施工测量设备使用。

通过业主提供的测量基准点，建立弧门安装控制网，测量仪器在较远距离会产生一定的测量误差，为减少测量误差，保证更高的安装精度，须在每个表孔孔口内建立测量基准点，便于各埋件及安装定位的放样和调整，点位精度满足规范要求。

3.2 埋件安装

通过大坝现场布置的左、右岸两台32t缆机作为起吊手段， 对弧门、事故门的底槛和侧轨以及弧门支铰锚栓架进行吊装，再配合临时倒链、自制调整工装进行埋件的定位及精调。

弧门埋件作为后续门叶、支臂定位及水封安装的基础，对精度要求非常重要，现场安装中经常出现埋件直线度偏大、出厂尺寸与设计有出入，在安装前须检查埋件出厂尺寸与设计尺寸的偏差大小，现场安装过程中尽量以取工作面、精加工面、埋件中点为基准点进行定位安装。

为减少各种误差，保证安装精度，弧门一期铰座埋件、侧轨、底堪须从同一基准点引出，通过相对控制网，减少安装误差，轨道的直线度、高程、弧门底堪角度以及封水面的成品保护均是重要质量控制点。

埋件的焊接加固是保证埋件质量的重要环节，施工过程中经常出现加固不到位、埋件跑位偏差过大等现象，在加固过程中严格按图纸进行搭接及施工，配合千斤顶及调整螺杆进行微量调节，加固完成后，复测将弧门轨道埋件中心的高程、里程、直线度等控制到规范要求的范围内（±2mm），调整时反复校核轨道止水中心到支铰中心连线的距离，测量数据审核达到设计要求后，方可进行混凝土浇筑。

3.3 支臂安装

一期铰座埋件混凝土浇筑达到强度后，进行支铰座的吊装，通过现场布置的缆机配合倒链吊装就位。该工程支臂采用下支臂与“裤衩”为整体件，待弧门底节门叶吊装就位后，将支臂与门叶进行整体调整，消除安装误差，提高安装精度。

支臂吊装就位后，检查门叶、支臂尺寸，符合图纸及规范要求后，重点关注臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间应平整密贴，接触面应不少于75%；支臂与门叶连接标记连接位置的中点，匹配连接尺寸，消除支臂与门叶连接对中位置偏差过大及连接板缝隙情况。

调整数据复测后，按照焊接工艺要求焊接连接部位，焊接时尽量采用小线能量操作，多层多道以减少焊接变形；支臂焊接完成并检查合格后按要求拧紧门叶与支臂连接螺栓。

3.4门叶安装工艺及质量控制

弧门门叶最重为底节门叶，重约31.5t,为满足吊装安全性，通过两台32t缆机进行抬吊，其余门叶根据实际吨位进行吊装。门叶运至现场后，通过缆机及手拉葫芦进行翻身及调平。

弧门门叶长约14m,为满足吊装的平衡性，在缆机大勾上设置一平衡梁，在平衡梁上设置两个吊点，将门叶吊至离地0.6米，按照图纸设计要求将门叶依次吊入门槽内。调整门叶面板两端与门槽侧止水座板的距离、面板与腹板的对接，均达到设计规范要求，定位后点焊，通过前期在侧轨两边预埋的临时固定点，将门叶与固定点进行限位固定。

弧门基本都是分体出厂运输，加上为焊接结构件，到施工现场经常出现变形现象，吊装前，复测每一节门叶与设计尺寸偏差误差尤为重要，重点分析门叶分解部位的直线度、坡口质量以及水封座板曲率半径等。整个门体吊装形成之后，主要质量控制要点为：面板曲率半径、半径相对差、扭曲度；检查支臂开口跨度、左右支臂对角线及连接受力中心线；对每一个尺寸都要重点把握，减少后续门运行过程中出现偏斜、油缸行程偏差现象以及水封与轨道压缩量不均衡情况，验收合格后可进入下一道工序。

3.5 弧门焊接工艺控制

弧门有六条节间安装焊缝，主要为腹板、翼缘板及面板对接焊缝等；支臂安装焊缝主要为上支臂。该表孔处于通风口，对各焊接位置均需设置防风棚，避免因为风速、湿度影响焊接质量，焊接前焊缝打磨、焊条保温等均需要满足规范要求。焊接方法均采用手工电弧焊。

弧门焊接采用两端同时焊接，避免焊接变形过大，门叶发生过大偏移，原则上先支臂后门叶的顺序进行焊接。门叶焊接按“边柱腹板、对接缝→隔板与主梁腹贴角缝及面板贴角缝→面板及其它对接缝”的顺序进行。

所有门叶组拼、加固，检查合格后按照制定的焊接工艺进行焊接连接部位。腹板对接缝隙过大的，必须增设定位板，减少焊接变形的影响。焊前需要预热的焊缝必须均匀加热，加热区的宽度应为焊缝中心线两侧各3倍板厚且不小于100mm。

焊接过程中，为减少各种焊接变形因素，加强每个焊接流程的监控，定期对门叶曲率半径等数据指标进行测量，根据测量结果适时调整焊接顺序。

3.6 启闭机安装

溢洪道弧门液压控制系统，共设置四个HPU控制系统，每套弧门两个提升油缸；每个HPU控制系统控制一套弧门。四个泵站布置在11#、12#、13#、14#中墩下游侧，高程EL1736.8。

吊装前将活塞杆置于油缸内，并密闭油缸两腔油管接口，以防吊装过程中活塞杆滑出，并选择一合适吊点，避免液压缸变形。先将油缸一端与铰座连接，通过工装进行穿销工作，并对螺栓进行扭矩要求。

液压控制系统安装过程中，重点控制项目为：液压管路必须经过充分清洗、打压试验后方可连入控制系统；管路接头连接、密封圈一定要平整；加入油箱的液压油必须经过过滤器方可注入油箱；液压泵站的安装必须进行可靠固定，减少启动后震动的影响，最后进行液压油样的抽检，保证满足规范要求。

3.7 水封安装

止水装置主要分为底止水和侧止水，底止水安装时将弧门提升800-1200mm，侧止水安装需将弧门提至坝面后，在坝顶两侧安装。

水封安装前复测止水座板与轨道止水面的实际距离，根据实际尺寸调整橡胶止水的安装压缩量，水封应保持平直运输，不得盘折摆放。过程中重点把控橡胶止水螺栓孔开孔直径大小；橡胶对接错台、疏松情况；特别是侧水封与底水封连接转角处，粘贴可靠，过度平滑，压缩量均衡，避免出现过大缝隙，出现漏水现象。

3.8 闸门动作试验

闸门各工序全部安装完成后，进行闸门的全行程的无水、有水动作试验。检查闸门运行的平稳性、油缸的同步性及水封等情况，各项指标满足安装质量要求及规范标准。

4 结语

本文通过对弧门安装过程的讲述以及重点质量的把控，并结合本工程金属结构安装过程管控，积累了宝贵的经验和技术资料，成功完成了大型弧门的进度节点，无质量缺陷出现，为施工同类型施工质量过程管控提供了借鉴经验。

参考文献：

[1]  水轮发电机组安装技术规范（GB/T 8564-2003）.

[2]  水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范（GB/T 14173-2008）.

[3]  赵海林.汪占云.尼尔基工程大型弧形闸门及启闭机安装，水力发电，2005，31（（11））.

[4]  熊伟，翟春明，弧形闸门安装技术探讨[J],科技与企业，2014（1）：301-302.

作者简介：周清，男，助理工程师，1989年5月出生，重庆潼南人，中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，主要从事机电安装技术管理工作。

吴昊，男，助理工程师，1993年3月出生，陕西铜川人，中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，主要从事机电安装技术管理工作。