浅谈球节点弧形三角闸门制作与安装的工艺方法

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摘要：本文介绍了球节点弧形三角门制作与安装的工艺方法，以及主要的操作要点。

关键词：球节点 弧形三角门 安装 方法

_Abstract: This paper introduces the process of ball joint arc triangle door manufacture and installation, as well as the main operating points.Keywords: ball node; arc triangle door installation; method;中图分类号：TV663    文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

概述

随着交通水运发展的提速，船闸工程的建设力度也在不断加大。现在新建的船闸闸门一般多采用球节点弧形三角门结构，笔者针对球节点弧形三角闸门的特点，就三角门制作与安装施工时的工艺方法作了探讨，旨在提高三角门制作与安装的施工质量，并供施工单位制作安装时参考借鉴。

2 工艺特点

2.1 关键部件端柱的焊接残余应力小

2.1.1高频振动去应力

闸门端柱焊缝多且集中，焊后的应力及变形大。为保证端柱装配后不因焊接应力的时效变形而影响顶底枢的同心度，对端柱应进行高频振动去应力处理。

2.1.2 采用二次装配法

端柱顶底两端与闸门的自重桁架和顶底枢相连的位置结构复杂，焊缝集中。应将这部分能组装成独立部件的先行装配焊接，再与端柱进行二次装配焊接，减小应力集中。

2.2采用实时监控法，闸门的焊接变形小。

2.3根据闸门的结构特点，控制闸门的弧度采用反变形预留法，减少闸门焊后的矫正工作量。

2.4闸门的底止水、羊角止水及门中止水装配采用实配法，保证止水质量。

2.5相贯线及不规则零件采用数控下料，提高下料精度，保证质量。

3 适用范围

本工艺方法适用于弧形闸门，三角闸门及球节点弧形三角闸门。其中安装部分也适用于转轴支撑的各种闸门的安装。其中反变形预留法适用于有浮箱的三角闸门。

4 工艺原理

4.1 利用两点成一直线的原理，进行厂内端柱总成的装配和工地顶底枢的安装。厂内端柱总成的装配，端柱放置水平，利用辅助工艺圆板，在其中心钻出圆孔，作为端柱旋转中心的两点，再用细钢丝从工艺圆板孔穿过，并水平固定。旋转中心线确定，以此调整顶底枢的同心度。

4.2预留反变形。利用反变形原理，将一次焊接产生的焊接变形作为二次焊接变形的反变形（根据经验或计算预留量），抵消二次焊接引起的不利变形，从而达到保证质量、降本增效的目的。

5施工流程及操作要点

5.1 闸门制作

5.1.1 闸门制作工艺流程，见工艺流程图5.1.1-1

图5.1.1-1闸门制作工艺流程图

5.1.2 闸门制作要点

5.1.2.1 施工准备

1) 技术准备

a、 图纸会审

参加施工的所有技术人员应认真阅读合同文件及设计图纸，进行图纸会审，正确理解设计意图，及早做好技术交底准备工作。

b、编制制作工艺。根据运输路线，实地考察、测量沿途的运输条件，确定闸门的分段方案，绘制闸门分段工艺图。

2) 制作主要资源准备

根据施工总进度计划组织和调配人员、材料、机械设备、制作胎架及面板的场地，满足闸门制作需要。

5.1.2.2闸门制作

1) 放样、划线

a. 根据图纸要求及实际需要，对空间结构需转换成平面，按1:1放大样，进行部件的下料和拼装。

b. 闸门的主梁腹板为弧形，在电脑上绘图，到数控切割机上下料。放主梁大样，搭设胎架。主梁拼焊完成后在胎架上进行检验。

c.自重桁架在数控相贯线切割机上下料后，同一规格的杆件放到1:1大样上检验合格后再成批划线，防止成批料不合格，费工废料。

2) 零部件制作

a. 零件下料 板料下料采用半自动割刀、数控切割机及剪板机下料。规则形状且板厚不大于12mm，采用剪板机下料，注意剪切精度，齐线剪；板厚大于12mm的矩形板料可用半自动割刀下料，注意控制下料的精度，下料过程中需不断用尺检测下料的尺寸。不规则及弧形的板料采用数控切割机下料，长板料下好后应在大样上进行矫正和检测。自重桁架杆件采用相贯线切割机下料。

b. 下料件矫正 矫正采用手工、火焰及机械矫正。手工矫正小件、火焰和机械矫正大件、长件。手工矫正及机械矫正硬伤，注意对工件表面的保护，采用垫板。火焰矫正，防止工件局部温度过高，板材过烧，一般温度控制在720℃左右。温度的控制一般凭经验察看钢板火烧部分的颜色。

c. 部件拼装 部件划线拼装或在专用胎架上进行组拼。

d. 部件焊接 部件焊接严格按图纸和焊接工艺进行施工。

e. 部件矫正 部件焊接完成后进行手工、火焰及机械矫正至合格。对主梁及不规则部件等在拼装胎架上进行检测。

3) 胎架制作 分部件制作胎架和闸门拼装胎架。部件制作胎架主要为小纵梁及主梁的胎架。闸门拼装胎架的制作，应采用型钢搭设，胎架基础应牢固，型钢固定在混凝土基础面的埋设钢板上。根据球节点弧形三角门的结构特点，胎架按施工图纸制作，包括羊角部位均应一起搭设，胎架不预留反变形量。

4) 面板制作 按面板拼接工艺图进行施工，放足工艺余量，放出所有梁格拼装控制线、大面板板料拼接控制线及羊角小面板拼接控制线（一般拼接控制线的距离为200mm）。羊角小面板单独成形，在胎架上与大面板拼接。

5) 门叶拼装

a. 大面板分块吊放到闸门拼装胎架上，按放好的拼装控制线进行拼装。拼装羊角面板。

b. 焊接梁格与面板对接缝交汇处的焊缝，焊缝长约100mm,用角向磨光机磨平。

c. 按拼装工艺依次拼装主梁、次梁及筋板等部件。

d. 注意控制拼装间隙，最好是顶紧装配，以减少焊接收缩及变形。

e. 注意拼装应使面板与胎架紧密贴合。

6) 门叶焊接

a. 门叶焊接严格按焊接工艺进行施焊。

b. 门叶不翻身焊接，所有焊缝（除面板面的对接焊缝外）均在闸门拼装胎架内完成。有些部位采用全位置焊接；小次梁翼缘对接缝采用陶瓷衬垫，单面焊双面成形的焊接方法。

c. 绝大部分焊缝均采用CO2气体保护焊，以减少焊接热输入量和焊接变形。

d. 施焊时，应实时监控门叶的焊接变形，与工艺变形的控制值相比较，及时调整焊接工艺和焊接顺序，控制焊接变形。

e. 门叶焊接完成后检测焊接变形值，必要时进行适当的火焰矫正，门叶的变形值符合反变形的预留量。

7) 浮箱及水平桁架拼焊

a. 浮箱及水平桁架拼装 浮箱的位置在闸门的下部。浮箱及与门叶相连的水平桁架一起拼装。

b. 浮箱及桁架的焊接焊接时应适时监控门叶的变形，及时调整焊接工艺，使变形最小。

8) 自重钢架制作 在制作平台上按1:1放大样拼装，检验合格后标识编号。受运输条件限制，桁架在厂内解体，分类打包再发货。

9) 运转件加工 主要材料一般为铸件和锻件，注意原材料的质量。控制零件的加工精度。

10) 运转件装配 零件加工合格后，厂内进行组装和试装配并标识，以便工地安装。试装配后的零部件应包装和防护。

11) 端柱制作 端柱40mm的板下料矫正后应削斜，与20mm的板对接。端柱先拼焊成工字梁。与自重桁架相连接的部分拼焊成部件，矫正合格后与端柱工字梁进行二次装配，拼焊成整体。这样便于尺寸的控制和减小焊接应力和变形。端柱矫正合格后进行高频振动去应力处理。

12) 端柱金加工 上、下拉杆支座与端柱装配，同轴度调整好后，上、下拉杆支座固定后配钻螺栓孔。

13) 端柱装配

a. 端柱调平 选择合理的吊点2个，将端柱吊放在刚性平台或混凝土地面上，用水准仪测量，使端柱的上下拉杆支座的座面在同一水平面上。

b. 放支座安装控制线 根据施工图纸放出上下拉杆支座的控制线，用样冲打上标识。

c. 加工辅助工艺圆板并固定在上下拉杆支座上。见图5.1.2-1

图5.1.2-1拉杆铰座工艺板示意图

d. 将上下拉杆支座吊放在端柱相应位置。

e. 上下拉杆支座的同轴度调整完成后，支座与端柱固定，转金加工配钻孔。

f. 安装并紧固上下拉杆座的螺栓及螺母，注意对称紧固，用力均匀。同时在过程中检测钢丝，监测同轴度并及时调整，确保两支座的同轴度。

g. 支座运输和堆放垫平垫实，防止变形。

14) 闸门整体组装

a. 搭设组装平台，平台的基础牢固，能承受闸门及自重桁架的重量而不沉陷。

b. 在搭设的平台上放出闸门整体组装的大样线。注意放出相应的余量。

c.吊拼装顺序为：门叶下分段下部桁架门叶上分段上部桁架 端柱总成。

d. 闸门整体组装。

15) 闸门防腐

门叶防腐严格按防腐工艺进行。注意工地接缝及拼焊位置预留200mm不防腐。已防腐的部分最后留一道面漆到工地进行施工。

16) 闸门待发运

注意对成品的保护,堆放时应垫实垫稳，防止因堆放而产生变形。

5.2闸门安装

5.2.1 闸门安装工艺流程见闸门安装工艺流程图5.2.1-1

5.2.1-1闸门安装工艺流程图

5.2.2 闸门安装施工要点

5.2.2.1 安装准备

1) 技术准备 编制安装和吊装方案，并对安装人员进行专项方案技术交底。

2) 安装主要资源准备 根据施工总进度计划组织和调配人员、材料、机械设备、并清理场地，满足闸门安装需要。

3) 根据图纸和发货清单，清点发到工地的零部件，如有构件变形超差或缺失，及时处置和补料。

4) 放出闸门安装大样 以安装好的蘑菇头的中心及承轴台的高程为基准，放出闸门安装的控制大样线及安装控制线，并用油漆或墨线做好标识。

5) 在顶枢的上方用型钢搭设支撑，支撑的搭设不影响端柱的吊装就位，同时支撑固定牢固。

6) 根据大样控制线及蘑菇头的中心，用经纬仪将顶枢的旋转中心放到支撑上。在支撑上做好标识。见图5.2.2-1

5.2.2-1 闸门旋转中心大样图

5.2.2.2检查调整固定端柱

1) 端柱是闸门的关键部件，利用厂内同轴度调整检查的方法，复测上下拉杆支座同轴度。如有超差，及时调整。

2) 运用20T汽车吊将端柱总成吊放到底枢承轴台上，用经纬仪检查端柱的垂直度。垂直度符合规范要求后，安装顶枢轴，将端柱固定。

3) 端柱安装完成，人力转动端柱，检查端柱的灵活度。如不满足要求，微调上拉杆螺母，直至合格。

4) 端柱按大样规定在闸门安装位置，检查符合要求后，进行闸门下分段的吊装。

5.2.2.3 底槛安装

底槛安装，在闸门安装前完成。与三角门安装的常规安装工艺不同。常规安装工艺，底槛在三角门安装调试完成后进行。现在船闸的底槛高程高于闸室底板0.5~1.5m,安装闸门时拼装胎架搭设难。建议先安装底槛，土建浇筑后拼装闸门只需在底槛上设20厘米左右高的支撑。

5.2.2.4 安装门叶分段及自重刚架

1)底水平桁架及闸门下分段安装

a. 闸门下分段及底水平桁架的轮廓下需与闸门的大样控制线吻合。

b. 闸门下分段及底水平桁架的门叶侧适当抬高，以控制门体安装后顶底枢运转件的公差间隙和桁架受力后的弹性下沉的影响

2)上水平桁架及闸门上（中）分段安装

a. 控制好门叶的垂直度，用线锤检查。特别是门中和边羊角位置的垂直度的控制要求更为严格，因其影响止水的安装及调试。

b. 面板对接缝间隙及面板弧度的控制，面板对接缝的间隙影响焊接收缩及变形。严格控制拼装间隙。面板局部间隙大，可采用堆焊处理。面板对接部位的弧度应平整光顺，否则需采取措施处理。如面板为弧形，对接部位不平整光顺，焊接完成后无法处理至合格，只能返工。

5.2.2.5 闸门焊接

1） 闸门分段及自重桁架安装完成，检查合格后严格按焊接工艺进行施焊。

2） 闸门焊接时，实时监控，安排专人不间断监测闸门的变形。根据闸门变形情况，及时调整焊接工艺，

3） 闸门焊接采用CO2气体保护焊时，注意防止风对CO2气体的保护作用的破坏，采取防风措施。

4） 浮箱内部焊接时，浮箱为封闭空间，安排通风和排风装置，同时安排专人看护。

5） 浮箱要密闭防渗漏，焊接时安排技术好及责任心强的焊工。

6） 焊接过程中对重要部位如端柱与主杆连接的焊缝采用锤击去应力。

5.2.2.6闸门矫正

1) 工地现场的闸门矫正一般采用手工矫正、手工加专用工装矫正及火焰矫正。

2) 使用手工矫正注意母材表面的防护。使用锤击时建议增加垫板，防止在母材表面留下锤印；使用千金顶等辅助工器具时增加垫板，同时防止局部不平度超差，影响外观质量。火焰矫正时防止过烧，火焰温度一般控制在720℃左右。

3) 母材表面不符合规范要求的部分，进行补焊打磨，确保闸门外观质量。

5.2.2.7气密试验

1) 气密试验主要是浮箱。浮箱试验压力0.12mpa,保压24h。用肥皂水涂刷焊缝。如发现有渗漏，做好标识，卸压后进行补焊，直至保压24h无渗漏。

2) 充气时，安排专人负责压力表，防止压力过高，导致浮箱板鼓出。

3) 焊缝渗漏检查，应将所有与浮箱连接的焊缝都检查到位，确保不遗漏任何一处。

6 闸门跳动调试

6.1 门体调试主要是调整闸门的跳动。闸门水平跳动量是闸门检测的重要项目之一。

6.2 闸门的跳动受各种因素的影响，如加工误差、安装误差及配合间隙等。根据闸门第一次运转测得的数据，计算出调整数值，调节顶拉杆的花篮螺母，使闸门的跳动符合规范要求。调试结束，立即固定花篮螺母，防止闸门频繁开关造成螺母松动。

7 闸门防腐

闸门防腐应严格按防腐工艺要求进行施工，现场防腐注意环境如雨、空气湿度等对防腐质量的影响。同时注意环境保护，采取有效措施，防止环境污染。

8安装止水及工作桥

8.1 工作桥安装

一般工作桥在闸门调试结束后安装，一次安装到位。工期紧，工作桥也可在闸门未调试前临时固定在安装位置，等闸门调试后再固定。工作桥安装，主要控制桥面板的水平度，防止水平度超差，雨天易积水。栏杆应光顺，美观。

8.2 止水安装

中缝止水座在防腐之前安装完成。

所有止水安装均在闸门调试完成后进行。所有止水安装均用实配法进行。实配法具有工效高，质量好的优点。

9 结束语

球节点弧形三角门是集弧形门、三角门、球节点桁架等技术特性于一体的全新三角门，其安装的工作量大、安装的技术难度高、质量检验的标准严。在所有分项工程全部安装完成后再进行单闸首门、机、电的联合调试。联合调试过程中,当闸门运行时，需在底槛上浇水，减小橡皮与底槛的摩擦，保护橡皮。闸门顶、底枢装置有装置的，注意加油，运行过程中做到启闭平稳，运行正常。