青龙电站二期截流闸门临时锁定加固施工技术

青龙电站二期截流闸门临时锁定加固施工技术
王守勇成莉
【摘要】青龙水电站位于四川省九寨沟县白水江流域下游河段，为引水式电站，装机容量3×34MW。闸坝工程一期施工主要为冲砂闸和两孔泄洪闸的金属结构及启闭机安装，现弧形闸门已安装完成，闸门的液压启闭系统因供货较迟及液压启闭系统安装图纸至今未到，液压系统无法施工，导致二期截流时闸门无法靠液压启闭系统正常启闭，为了确保09年截流目标的顺利实现及二期工程施工，应监理、EPC要求采取闸门临时起吊加固施工技术措施来保证截流的顺利实施，项目部立即组织技术研讨会，多次通过技术、安全、经济、可靠的角度进行对比分析后，按照下面施工技术成功保证了二期截流闸门临时锁定加固。
【关键词】临时锁定加固施工技术
1概述
青龙水电站位于四川省九寨沟县白水江流域下游河段，为引水式电站，装机容量3×34MW。闸坝工程一期施工主要为冲砂闸和两孔泄洪闸的金属结构及启闭机安装，现弧形闸门已安装完成，闸门的液压启闭系统因供货较迟及液压启闭系统安装图纸至今未到，液压系统无法施工，导致二期截流时闸门无法靠液压启闭系统正常启闭，为了确保09年截流目标的顺利实现及二期工程施工，应监理、EPC要求采取闸门临时起吊加固施工措施来保证截流的顺利实施，我部立即组织技术研讨会，多次通过技术、安全、经济、可靠的角度进行对比分析后，拟定如下二期截流闸门临时起吊加固施工措施。
2工程项目及工程量
二期过流前工作项目主要包括冲砂闸及泄洪闸的检修门埋件安装，冲砂闸工作闸门安装，1#、2#泄洪闸工作闸门安装，以及与本合同有关的钢结构制造和安装，弧形闸门锁定装置、液压系统、安装埋件等附属设施。
自2008年3月开始进行闸室钢衬板安装至今，已完成钢护衬板安装71.5t、钢结构的制造和安装8.4t、预埋件安装41t,闸门安装约95t,启闭机及电气设备8.5t,合计224.4T。除液压系统未按计划完成外，其余安装任务全部完成。
3闸门临时起吊加固计算
3.1泄洪闸起吊重量
每孔泄洪闸工作门门叶重22.7t，支臂12.58t,支承铰5.6t，根据实际情况和结合以往起吊经验，支铰自重不占起吊重量，考虑支臂自重占起吊重量的1/2即为6.29t；水封安装时采用了110KN的预应力，考虑水封与闸门间的摩擦系数u=0.75，即水封对闸门的摩擦力为f=110*0.75=82.5KN。则闸门起吊总重为T=22.7+6.29+8.25=37.24t，即372.4KN。
3.2定滑轮组锚筋计算
根据上述1知闸门起吊时每侧分担372.4/2=186.2KN的力，地锚采用ф28圆钢，fy=310N/mm2, ф28=615.44mm2,即抗拉力为F=fy*S=310*615.44=190KN,采取两端锚固C25砼中，则ф28地锚抗拉力为190*2=380KN>186.2KN，满足抗拉强度要求，考虑安全，保守施工预埋两根地锚。
锚筋锚固长度为：la=afy/ft*d=0.16*310/1.27*28=1093.5mm<40d=1120mm，取锚固长度la为1.12m就能满足抗拉要求。
3.3导向滑车吨位与卷扬机牵引力计算
卷扬机选择的50KN的两台，分别布置在单孔闸门提升的两侧闸墩上。则导向滑车最大受力需Q0=KP=1*50=50KN，K值为导向滑车系数取1.0（夹角大于120°）。
3.4动滑车组绕出绳头的拉力计算
由于闸门一侧起吊拉力Q=186.2KN，采用4组动滑车组，绕8根绳，则拉力S为0.14Q=0.14*186.2=26.07KN<50KN，则50KN卷扬机满足起吊要求。
3.5滑轮组钢绳受力校核
穿过滑轮组的钢绳采用ф20钢绳，设计强度1700N/mm2,破断拉力为257KN，则钢绳容许拉力[fg]=Af/K=0.85*257/7=31.21KN>26.07KN，则采用ф20钢绳穿过动滑轮组满足受力要求。
3.6起吊固定钢绳受力校核
闸门下端起吊端头固定采用ф26钢绳，设计强度1850N/mm2,破断拉力为478KN，则钢绳容许拉力[fg]=Af/K=0.85*478/7=58.04KN,套4股为58.04*4=232.16KN>186.2KN，满足要求。
3.7锁定柱稳定计算
已知该锁定梁由Q235钢焊接工字型截面压弯构件，翼缘为火焰切割边，承受的偏心压力为（227KN+62.9KN）/2=144.95KN，锁定梁与砼面夹角为75°，钢材的强度设计值f=215N/mm2。
计算：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,压弯构件的轴线压力N为144.95*cos75=37.52KN，
x稳定系数，由λ=l0/ix=80/8.14=9.8查表得x为0.995;γx取塑性发展系数1.05；
Mx =37520*0.8*103=30016*103N.m；
A、平面内的稳定计算：
a、构件强度验算
N/A+Mx/γxWnx=140*103/70*103+30016*103/1.05*421*103=2+67.9=69.9N<215N/mm2
强度稳定满足要求；
b、验算构件的整体稳定
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、平面外的稳定计算：
由λ=l0/ix=80/8.14=9.8查表得x为0.995，按等效弯矩得知等效弯矩系数
βtx=0.65，用近似计算公式可得b=1.07-λ2x/44000=1.068，则
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,则平面外构件整体稳定满足要求。
4临时起吊施工方法
4.1临时起吊施工程序
闸门安装完成临时起吊准备起门人员、设备组织到位
起门高度至1米左右暂停提起、临时固定安装底水封继续提升至过流要求高度5m 支撑锁定牢固设置安全防护栏安排专人负管排查安全隐患液压启闭机系统安装（后期）
4.2起吊施工
工作闸门安装最后工序门楣二期回填完成后，拟采用两台卷扬机和滑轮组起吊闸门，将闸门起吊至5m的高度，才能满足二期防洪度汛要求泄。因提起高度较高，计划采用2台50KN卷扬机和4个20T滑轮组链接同时平提闸门，须在坝顶预埋吊环地锚，每个吊环的承载力大于20T，用来固定滑轮组和卷扬机满足起吊加固施工。
地锚采用ф28圆钢，fy=310N/mm2, ф28=615.44mm2,每孔泄洪闸闸墩埋设两组（每组2根，单根长3.0米）ф28钢筋，冲砂闸闸墩埋设一组（每组2根，单根长3.0米）ф28钢筋，将加工成Ω型，在坝顶层砼浇筑前与闸墩内侧钢筋牢固焊接在一起，埋深50cm。闸门上的吊点使用液压启闭机吊座，将两侧底滑轮组通过ф26钢丝绳头与吊座固定在一起，绕上钢丝绳（ф20），与闸墩上安装好了的滑轮组和卷扬机链接好。
按计划将一切准备工作完善后，起吊泄洪闸工作门先将闸门提高至1.0m左右时，停止提升，将闸门临时固定牢靠后安装完底水封，再继续提升至安全过流高度。侧水封待液压启闭系统(安装图纸及相关零配件到货后)安装调试完成后进行，用启闭机将弧门提出孔口，锁定在开启位置完成。
闸门锁定的稳定性关系着二期截流后液压启闭系统安装和发生超标洪水时闸门自身的安全性，所以我部决定采用20mm厚的钢板制作锁定梁，将钢板加工成工字梁，长800mm,宽200mm。在两端头切割成45o的斜头，以便一端顶固在闸门边梁的格板上，另一端顶在第二层爬梯的砼平台上，每个平台上预装一块挡块，阻止锁定梁滑动。需焊接固定时，不能直接焊在闸门构件上，而要焊接在连接板或补强板上，锚固件和锁定件的加工焊作要控制焊接质量。
锁定完成后，项目部将组织人员进行现场安全隐患排查，及时采取妥善的安全防护措施后，才允许进行闸门上的液压系统安装施工。
冲砂闸及泄洪闸起门施工布置、锚固和锁定见图一，

图一弧形闸门临时起吊施工示意图
4.3起吊控制
起吊时严格按照施工程序及方案进行有序施工，起吊施工前清扫施工场地，由测量放出基准线、控制线及相应高程，基点要做出明显标记。临时固定部位埋件的安装和支撑加固要牢固，起吊定位要准确。结合图纸和规范要求控制各部位尺寸，公差范围等，设置临时起吊安装使用的基准线。
5施工安全
1、闸门临时起门安装时，设专人负责施工现场的安全，施工前认真清理现场，保证闸顶和门下作业安全，闸墩边缘根据实际采取安全防护措施，并向施工人员技术交底。
2、施工现场存放的设备、材料，做到场地安全可靠、存放整齐、通道完整，重要锚固部位要派专人留守查看。
3、起吊闸门前，先对卷扬机及挂钩、钢丝绳、齿轮和电气部分进行检查并试车，确保安全可靠。使用时设专人指挥，卷扬机司机操作，禁止斜吊，禁止任何人站在吊运物品上或者在下面停留和行走。
4、闸门起吊到位调整好后，连接锁定部位必须紧固，施焊部位必须焊接牢固。
5、禁止施工人员在闸门上徒手攀登，以防摔伤。闸门上的临时吊耳、爬梯必须焊接牢固，经检查确认合格后方可使用。
6、闸门起吊范围以内，不允许有任何人员在闸室底板停留。
7、设备在运转中，不得接触机械的可动部分，头和手不得伸入机械的行程范围内观测或探摸。
8、闸门起吊过程中必须派专人进行信号指挥。
9、吊装作业人员在高处移动和作业时，必须系安全带。独立悬空作业人员除去有安全网的防护外，还应以安全带作为防护措施的补充。例如在屋架安装过程中，屋架的上弦不允许作业人员行走，当走下弦时，必须将安全带系牢在屋架上的脚手杆上（这些脚手杆是在屋架吊装之前临时绑扎的。）；在行车梁安装过程中，作业人员从行车梁上行走时，其一侧护栏可采用钢索，作业人员将安全带扣牢在钢索上随人员滑行，确保作业人员移动安全。
10、按照高处作业规范规定：“悬空作业应有牢靠的立足处，并必须视具体情况，配置防护栏网、栏杆或其他安全设施”。高处作业人员必须站在符合要求的脚手架或平台上作业。
11、起吊作业前，应根据施工组织设计要求划定危险作业区域，设置醒目的警示标志，防止无关人员进入。
12、除设置标志外，还应视现场作业环境，专门设置监护人员，防止高处作业或交叉作业时造成的落物伤人事故。
6 结束语
青龙电站首部枢纽工程二期闸门临时锁定通过上述方案的顺利实施，方案实施简单，安全可靠，费用较少，效果良好。

参考文献：1、建筑施工计算手册（第二版）江正荣编著
2、钢结构工程施工技术措施北京土木建筑学会编
3、简明结构吊装手册