莫拉萨德拉大坝底孔高压闸室设备安装实践
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【摘要】针对莫拉萨德拉大坝底孔闸室设备设计布置的特点，结合有限的闸室空间，深入分析了其安装工艺的可行性。在充分利用有限的闸室结构布置的基础上，确定了合理的安装顺序与安全可靠的吊装工艺，解决了闸室狭小空间带来设备安装的难点，完成了大坝按期挡水的预定目标。
【关键词】莫拉萨德拉大坝；底孔闸室；设备安装
1、概况
莫拉萨德拉大坝位于伊朗法尔斯省科尔河中游，电站装机容量为2台50MW。导流底孔共两孔，平行布置在大坝右侧底部。大坝蓄水前，主要依靠两孔导流底孔泄水箱涵同时导流与泄洪；在大坝蓄水及其后期将其左侧导流底孔作为永久的导流建筑物进行调节水库水位或泄洪，而将右侧导流底孔箱涵上游侧进行永久封堵，其下游侧将作为后期运行的人行通道至左侧的闸室操作部位。底孔高压闸室设备即布置于左侧导流底孔箱涵的中部，闸门工作水头为70m。其设备主要由洞内钢衬、检修闸门、工作闸门、液压启闭机及检修桥机组成，设备总重约为190t。
2、设备结构布置特点
底孔工作门与事故门及启闭机集中布置在底孔高压闸室内。其中，闸室上游侧为事故闸门及相应的液压启闭机，闸室下游侧为工作闸门及相应的液压启闭机。在事故闸门与工作闸门之间的上部布置有液压泵站设备及相应管道。闸室的顶部布置有一台10t的桥式起重机负责该闸门及启闭机的日常维护和检修用，同时可供闸门及启闭机安装时的吊装手段。
底孔事故闸门及工作闸门埋件采取整体组合焊接结构，主要由钢衬、密封顶盖通、风管及旁通管阀等组成。其中，兼闸门埋件的组合钢衬在制造厂内拼装焊接成三段整体，胸墙钢衬分为4个部分。由于闸门的外形尺寸较小，其埋件的主轨及反轨与门楣均分别在车间内与钢衬焊接成整体。闸门埋件总重量为39.88t，埋件组合件的最大单重为9.85t。检修闸门与工作闸门均采用下游止水方式。其相关的水封及滑道等附件均已在制造厂内组装完毕。
底孔工作闸门及事故闸门各设置一台液压启闭机，与各自的闸门相连接。其中，两台液压启闭机共用一套液压泵站。启闭机总体布置形式为单吊点的双作用油缸。其操作系统采取现地控制，各自独立，互不影响。液压泵站采用两台电机互为备用。
启闭机闸室内设有一套现地电控柜，现地电控柜拟布置在闸室上游侧，由1个柜体组成。在每台启闭机的油缸总成上设有开关检测装置及行程限位装置，泵站与电控设备有关的控制接线设接线端子，动力线直接接至电气设备接线盒上。
底孔工作闸门及事故闸门液压启闭机具体技术参数详见表1。
底孔高压闸室主要设备布置见图1。
由图1可知，启闭机闸室设备布置紧凑，作业空间有限，设备安装难度较大。
3、问题的提出
3.1特殊的导流布置方式增加设备现场安装作业的危险性
由于底孔闸室设备安装期间，其右侧的导流箱涵正处于导流状态，不能作为设备安装通道。
因而所有的闸门及埋件与启闭机只能依靠左侧的导流洞运输就位并在左右导流洞共用的有限闸室空间内安装，增加了设备安装的危险性。
3.2闸室空间狭小，如何合理确定闸室设备各部件的安装顺序直接关系到设备安装的顺利与否
考虑到高压闸室空间极为狭小，检修桥机、闸门及埋件、液压启闭机及附件只能全部依赖其左侧导流洞的通道安装设备。而闸室可存放的平面空间为仅为3.0m（宽）×6.0m（长）。因而必须利用闸室有限的空间合理确定设备的安装顺序，方可保证整个系统正常安装。
3.3施工手段缺乏，采取何种吊装工艺进行底孔高压闸室设备安装也是安装过程中必须考虑的重要因素
由于闸室处于左侧导流底孔的中部，为全封闭的形式。设备安装的吊装手段极为有限，采用何种吊装工艺方可保证检修桥机、闸门及启闭机设备顺利就位是整个安装过程中必须进行重点研究的问题。
3.4闸室土建施工缺陷，造成检修桥机设备运行与安装空间不足
由于检修桥机的轨道布置在高压闸室顶部的混凝土牛腿梁上，原设计检修桥机顶部距闸室顶板的运行空间距离仅为80mm，检修桥机端梁距闸室边墙还不足200mm。但由于土建施工失误，使得混凝土牛腿梁比原设计抬高100mm，而相应的闸室顶板却未相应抬高，导致检修桥机顶部距闸室顶板的运行空间和安装空间均严重不足，桥机无法进行正常的安装。采用何种处理方案解决这一设计与施工造成的缺陷，是保证检修桥机安装必须优先考虑的问题。
4、对策分析
4.1施工部位分析
闸门及启闭机各部件安装受闸室空间制约，若将闸门埋件安装一次就位后，则闸门与启闭机部件不能安装就位，必须要考虑一定的空间存放闸门及启闭机部件。为此，结合闸室施工部位狭小的特点，经过现场勘查分析，利用左右导流洞共用隔墙将右侧处于导流状态的闸室隔墙高程位置全封闭，并搭设承重工作平台，作为闸门及液压启闭机设备安装前临时放置的平台。这一措施即保证了施工期间在导流孔上设备与施工人员作业的安全，又有效地增加了闸室施工空间。由于该平台的面积有限，因而还有部分设备需要在闸门埋件安装前临时悬挂固定在闸室内。
4.2设备安装顺序分析
（1）考虑到底孔高压闸室设备安装的吊装手段不足的特点，确定了先安装检修桥机，然后利用检修桥机吊装闸室各设备的总体安装思路。桥机安装主要顺序：在轨道安装完成后先吊装两侧的端梁后吊装主梁，然后进行整体组拼。闸门及启闭机主要安装顺序：先将两套闸门、液压启闭机油缸、液压泵站及电控柜吊装至承重平台临时放置，然后安装闸门埋件，待闸门埋件安装就位后依次安装闸门、液压启闭机及附件。
（2）设备安装临时存放顺序。现根据设备的重量、数量及外形尺寸综合分析后拟定在主平台沿水流方向下侧放置液压泵站，在平台中部叠放事故闸门及工作闸门；在主平台的上游面放置电控柜及启闭机密封座板。同时，利用右侧闸室顶板的下游处布置的两个吊点分别悬挂工作闸门与事故闸门液压油缸。
4.3吊装手段及能力的分析
（1）检修桥机吊装手段分析。检修桥机安装前，闸室没有常规的吊装手段。为此，只能利用特殊的吊装方式方可完成桥机的安装。为此通过分析，根据桥机部件吊装的需要在闸室顶板封闭之前于顶板上预埋数个吊点，并利用导流洞出口布置的卷扬机通过导向滑车将检修桥机各部件吊至安装位置附近的高度，再通过手拉葫芦将检修桥机部件精确定位可满足检修桥机的安装要求。
（2）闸门及启闭机设备吊装手段分析。闸门及埋件的吊装主要通过安装结束并投入运行的检修桥机完成。对于液压启闭机油缸吊装而言，由于检修桥机吊钩的设计起吊高度不足，不能一次将油缸吊装就位。为此，需要在检修桥机的主梁上设置临时吊点，先利用检修桥机将液压启闭机翻立吊起至吊钩极限高程后再利用手拉葫芦接力倒手吊装可满足吊装要求。
4.4检修桥机运行空间不足的对策分析
考虑到检修桥机顶部距闸室顶板的运行空间严重不足的现状，通过与监理工程师的协商，采取两种措施进行处理。其一，将原设计高度为140mm的常规轨道改为宽底板，高度为50mm的特殊轨道，可保证桥机运行高度降低90mm。其二，将主梁两侧端板刨除，主梁整体下降50mm后再焊接，同时对混凝土牛腿梁有影响的边角凿去25mm×25mm的倒角，可满足检修桥机运行空间的最低要求。
5、安装工艺实施
5.1检修桥机安装工艺实施
由于前期检修桥机的安装处于临空面的高空作业，因而安装前必须考虑至桥机安装部位的安全可靠的梯子与平台，该梯子与平台不得影响后期桥机的轨道吊装及端梁与主梁等部件的安装。
为减少高空作业的难度，大车运行机构在吊装前须与端梁连接成整体。大车运行机构与端梁分别布置在闸室左右两侧。左侧大车运行机构及端梁吊装利用左侧闸室顶板布置的锚点通过导向滑车由卷扬机将其吊装至轨道上，并采用临时支撑将其进行固定。右侧大车运行机构及端梁吊装由于距离左侧闸室的距离较大，需要转换一次吊点才能将其吊装就位，此时应将其转移到闸室承重工作平台。然后利用右侧顶板位置上方布置的吊点通过左侧底部布置的导向滑车和洞口布置的卷扬机将其吊装至安装高程后，配合人工将其就位。
电动葫芦的安装作业应与主梁组装为整体。
电动葫芦组装前应实测导轨轮与主梁导轨相关数据，据此确定电动葫芦行走轮与主梁导轨两侧的间隙及加垫片的厚度。电动葫芦行走轮与主梁导轨边缘的间隙宜控制在3mm至5mm，以确保其行走轮与导轨的接触面。同时，还需接通临时电源试运转电动葫芦，以检查其行走轮的运行状态。
主梁拖运至闸室后，采用闸室顶板的锚点将其吊起至闸室的上空。受闸室空间的影响，主梁吊装高度超过闸室承重平台后再将其旋转90°至安装位置状态再继续提升。由于主梁的高度为820mm，并考虑绳长的高度及滑车的高度后，一次难以将其吊装至安装高程。为此采取两种措施确保主梁吊装就位。一方面在主梁两端的底部焊接悬臂托架，以增加吊装有效高度；另一方面需在闸室左右侧的顶板上方布置数个锚点，再通过多台导链将其逐步吊至安装高程。桥机主梁吊装断面示意详见图2。受主梁长度的影响，吊装时需将主梁倾斜，主梁一端提升至牛腿顶面以上以后，向其墙侧方靠近后再提升主梁另一端的吊点。
5.2闸门及启闭机安装工艺实施
利用汽车吊将事故闸门和工作闸门分别置于左侧导流洞出口布置的拖运台车上，再依次配合卷扬机将其拖运至闸室，并利用检修桥机吊装至承重平台临时存放。以同样的方式将两台液压启闭机共用的液压泵站及电控柜拖至闸室吊至承重平台临时存放。液压启闭机油缸的安装则需先拖运至闸室竖立吊装后，挂于顶板上先期布置的吊点上临时悬挂。待闸门埋件安装就位后，交付土建进行二期混凝土施工。考虑到闸门安装期间右侧导流洞处于导流状态，还不能投入使用，所有的施工人员和设备仍需从左侧的闸室出入。而此时埋件二期混凝土已经浇筑完毕，为保证闸门及启闭机后续工作一次安装完成，将中间的通风管改为适宜施工人员进入闸室作业的通道，可满足后期闸门及启闭机安装与调试时施工人员出入的要求。
闸门的吊装可直接利用检修桥机完成。液压启闭机油缸吊装受检修桥机起吊高度的限制必须借助桥机主梁上布置的辅助手拉葫芦方可吊装就位。
液压泵站及电控柜布置在二期混凝土平台上，安装前待二期混凝土凝期满足要求后方可进行。液压启闭机安装就位并分项调试合格后即可进行闸门与油缸的联轴及联合调试工作。
6、结束语
莫拉萨德拉大坝底孔高压闸室的设备安装是在有限的安装空间及吊装手段下完成，在充分分析不利的条件下利用合理的安装顺序及吊装工艺解决了土建施工缺陷和场地狭小的困难，取得了良好的应用效果。该项目的顺利完工为大坝蓄水后续工作赢得了时间，为其它类似的设备布置的安装提供了有益的借鉴经验。