小湾水电站高拱坝、高水头弧形闸门安装工艺研究

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【摘要】小湾电站孔弧形工作闸门具有水头高、质量要求高的特点，重量大、安装体型狭窄，工期紧，施工难度大，施工程序复杂等特点。本文对大坝金属结构弧形闸门安装工艺及施工工方法进行总结，并介绍了具体实施的施工方法及新技术、新工艺的应用。

【关键词】高拱坝；高水头；弧形闸门；安装工艺

1、概述

小湾水电站工程属大（1）型一等工程，永久性主要水工建筑物为一级建筑物。大坝坝高292m，坝身设有2个导流底孔、3个导流中孔、2个放空底孔、6个泄洪中孔及5个泄洪表孔，各孔均由布置于其坝后的弧形闸门进行启闭控制，闸门的最大设计水头为160m。由于小湾地域条件的限制，大坝混凝土浇筑和金属结构吊装及材料设备吊运主要由布置于大坝上方的6台30t平移式缆机承担，为了尽量减少闸门吊装对缆机的占用，保证闸门的安装质量和进度，同时保证施工安全，项目部在借鉴其他工地闸门安装经验的基础上，结合小湾特殊的施工环境，完善了闸门安装的整个工艺过程，形成了高拱坝、高水头闸门安装施工的理论，并在小湾水电站弧形闸门安装中得到成功应用与证明，取得了良好的经济效益和社会效益。

2、施工特点

（1）小湾电站导流中底及泄洪中底孔孔工作闸门设计水头高（最高160m），这种高水头的设计技术在国内属于前列，同时闸门弧面止水采用大型充压水封，其外形尺寸为6000*9000mm，闸门启闭机室设充压系统，充压系统与液压启闭机闭锁，即若充压系统在不泄压的条件下闸门无法进行启闭，充压水封的结构尺寸及运行方式在国内亦属首次。（2）弧门单孔工程量大（最大743t），单件体型大、重量重，每孔闸门超过30t的构件在10件以上，超过30的构件均采用两台缆机抬吊。（3）闸门安装采用云南华能澜沧江水电有限公司的《坝身导流及泄洪中底孔工作闸门制造、安装质量检测标准》（HNXW.J107.2006），其主要质量指标高于现行的《水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/T5018-2004）。

3、弧形工作闸门门叶的吊装就位

底节门叶吊装时考虑到对后续下支臂吊装的影响，所以该门叶就位后应采取门叶整体朝前倾的趋势并且上移一定的距离，以满足后续下支臂的吊装与连接。调整方面主要控制底节门叶上顶面与底坎间的距离、底节门叶的曲率半径及两侧曲率半径相对差以及支臂中心与门叶中心的不吻合值。中节门叶及顶节门叶的吊装必须满足底节门叶调整的工艺要求，就位后的调整与加固需保证第二节门叶与底节门叶间的错台满足要求、门叶节间的螺栓紧固及门叶侧水封座间的错台满足要求。

4、液压启闭机安装简述

（1）油缸总成安装由于油缸总成重量大、安装高差大，因此采用两台缆机抬吊吊装，且安装前需根据现场情况接上适当长度的辅助绳，并利用50t汽车吊配合缆机翻身。（2）液压启闭机泵站总成包括油箱、两台互为备用的电机组、泵站阀组和泵站内管路等，安装完成后进行泵站充液和耐压试验。（3）液压管路循环冲洗循环冲洗油采用46#抗磨液压油，油温不宜超过60℃；冲洗液压油在管路中流速及冲洗泵出口压力尽可能高，使液流呈紊流状态，一般管路中最小流速为6～8m/s，泵压大于10Mpa；冲洗检验的油样清洁度不低于NAS 1638标准8级。

（4）泵站清洗和耐压试验。将冲洗合格且通过压力试验的液压管运输到安装现场，按照预装配时的编号进行管路与管路、管路与已安装验收的系统连接，并对管路系统进行压力试验，对泵站总成进行耐压试验。

5、液压启闭机与闸门联调试验

液压启闭机空载调试完成且与弧形闸门连接后，对液压启闭机作全面检查，确认各溢流装置及压力继电器的调定值，全面检查无误后再进行启闭试验；在闸门关闭位置标定下限位，对启闭机工作位置和检修位置进行检查和标定。

（1）第一次启动闸门时采用手动操作方式，全行程启闭闸门各一次。闸门启闭运行试验时，在止水橡皮处浇水。启动电机，确认工作正常后，将闸门提升至1.5m高度后进行闭门试验。（2）从客观的角度来说，如果闸门处在冻水情况下，必须进行闸门功能性试验、相关检查，还需要对液压启闭机进行相关检查，将得到的数据进行整理。另外，为保证工作的有效性，需检查电动机的电流情况、电压情况、以及油缸内油压等情况，作为总体工作的参考。

6、充压系统的安装

充压系统的安装整个工作的核心部分，在每个地方都要严格进行。首先，弧门设置两道止水装置，一道装置无法满足正常工作需求，多道装置在运行时，会导致操作困难，基于本研究的实际情况，两道装置比较符合要求。其次，第一道止水装置的布置方式为，在弧门面板侧的充压水封止水；第二道止水装置的布置方式为，在闸门侧向的常规水封止水。通过这种方式，可以实现双保险，减少安全隐患，提高运行效率。

6.1充压水封装置的安装

充压水封装置安装前，需保证如下项目安装完成：闸门整体拼装焊接完成，形体尺寸检测合格；液压启闭机安装调试完成，与闸门联接完成，具备启闭条件。充压水封系统的安装分为三部分：启闭机底板充压系统装置的安装、闸室充压水封装置的安装、充压管路的安装。

（1）启闭机底板充压系统装置的安装。待启闭机室底板形成且砼浇筑强度满足要求后，进行充压水封装置的吊装就位工作。将电控柜、水箱、水泵、空压机、蓄能罐及相应的阀组等按设计图纸要求就位，并采用膨胀螺栓与砼面固定，防止运行时过大的振动造成联接阀组的渗漏，水泵、水箱、控制阀组等在安装前必须清理干净，清理后做好保护防止二次污染。（2）闸室充压水封装置的安装。一般来说，闸室充压水封装置的安装并不是特别困难，但在实际的工作中，考虑到后续工作的进行，以及相关设备的运作，决定采用以下方式进行安装：第一，先将底坎部位水封入槽，之后再将量测侧水封座水封入槽。这种方法的优势在于，解决了安装上的时间问题，保证了各项工作的时效性，减少了阻碍；第二，之后将门楣处水封入槽。通过合理的安装方式，可以避免局部部位受力过大，影响预期效果的实现；第三，当整体水封入槽以后，需进一步展平水封顶面，这是一种保障性的措施，也是实际工作中的必然要求，以此来将水封压板吊装并对称均匀压紧，采用螺栓进行固定。

6.2充压水封装置的调试

充压水封系统安装完成并进行模拟调试后，进行充压水封系统的调试，充压水封系统的调试分为两部分：充压水封头部自由伸缩变形试验和水封外伸受阻的保压试验。

（1）充压水封装置的模拟调试

调试工作一直都是充压水封装置能否达到要求的重要考量标准，各项工作既要保证合理性，又要检查出各项问题，便于解决。模拟调试的基本步骤为：首先，通过对一些重要零件进行调试，观察是否具有较大的问题，例如水泵、空压机、水箱等等。其次，要进行冲水清洗工作，充压水封装置充压用水应过滤保证清洁。通过上述的两项步骤，基本上可以得到模拟调试的大体数据，减少后续工作的阻力。第三，对整个充压装置进行耐压试验，得到详细的数据，根据得到的结果，结合在工作上的要求，进行准确调试，减少不必要的问题，实现正常运转。值得注意的是，压力泄漏值应该小于15%，否则视为不安全。

（2）水封端头外伸受阻保压试验

水封头部自由伸缩变形试验完成后进行水封外伸受阻的保压试验。将闸门关闭到位，利用水封在门叶面板上留下的痕迹以测量水封在门叶面板上的压痕宽度和均匀分布情况。缓慢施加压力到水封与门叶面板接触后分级加压，以0.2MPa为一级，每级保压10min后再继续加压，一直到设计工作压力后保压24h。检查水封密封情况和耐压情况，其中管路压力下降值不应大于15%。同时检查充压水封系统机、电、液各部位动作均完全准确可靠。泄压后测量水封头部在设计工作压力时的门体上的压痕宽度、压痕连续情况，观察其外边缘线是否基本平滑。水封外伸受阻的保压试验进行三次。

6.3充压系统试验

充压系统试验，属于最后一项工作，本文认为，通过以下方式能够得到理想的试验结果：首先确认充压水封能够与启闭机闭锁联动，液压启闭机在动作之前，充压水封必须处于泄压状态。其次，在闸门关闭到位以后，才能进行充压水封装置，进行充压。各项工作需按照规范进行，不能投机取巧。