彭水水电站船闸人字门安装工艺研究

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【摘 要】 彭水水电站设有通航系统，其中包括一级船闸和一级升船机。本文对船闸人字布置形式和安装工艺进行了研究与详细介绍，通过对人字安装工艺研究，提高了安装质量，节省了安装时间。

【关键词】 人字门 安装 焊接 防腐

1 概述

彭水电站船闸上、下闸首工作门采用人字闸门，孔口尺寸12×26m，上游最高通航水位293.0m，下游通航水位278.0m，设计水头15.0m，人字门最大运行淹没水深17.5m，人字闸门门叶外形尺寸为7.4×18.5×1.1m。采用主横梁式结构，支、枕垫为连续式。人字门由设在闸顶机房内容量为2×630kN的卧式摇摆缸液压启闭机操作。连接推拉点设在人字门顶部，距闸门旋转中心2.6m处。

2 一期埋件的安装

彭水电站人字门一期埋件的安装包括一期插筋、加固用预埋板、工字钢、支撑垫板、人字门护角、预应力锚杆等。基本要求如下：（1）底枢预埋件、及支撑垫板点位控制。（2）底枢插筋在安装时要求采用套模定位法进行安装。（3）埋件制作的技术要求应满足施工图样及相关规范的要求。（4）埋件及插筋埋设前应将其表面的浮锈、油渍、浮皮等污物清除干净。（5）插筋的直径、总长及其外露部分的长度，均应符合设计文件的规定。（6）与混凝土同步上升的埋件应有足够的临时支撑、加固措施，防止变形和位移，所有公差应符合规范规定的要求。（7）各种爬梯、插筋、扶梯及栏杆等，其埋入部分，应有足够的长度。（8）需承受外荷载的埋件，在浇筑的砼达到28天的龄期后方可承受外载。

3 人字门安装

3.1 底枢装置安装

人字门底枢装置总重2.342t。底枢底座尺寸（直径×高）φ900×450，重量为705kg。

从设备堆放场用25t汽车吊将底枢吊上东风汽车，捆扎牢实。采用履带吊由专业起重工配合按编号把左右底座分别吊到安装位置的临时支架上，注意保护机加工面不受损伤。

底枢安装的关键是底座的安装，旋转中心坐标偏差控制2.0mm内，旋转中心与顶枢中心连线的铅垂度偏差控制在2.0mm内，底座主轴线相对于人字闸门合力线的平行度控制在2.0mm内，底座工作面的水平度控制在1/2000内，底座工作面高程控制在±2.0mm内，左右底座工作面高程差控制在1.0mm内。

3.2 门体安装

人字门门体最大吊装单元重12t，单节门叶采用15t东风车拖运，运输方式为卧式运输，在安装现场翻转90°至安装状态吊装到位。

底节门叶安装：底节门叶吊装前详细检查顶盖与底梁把合情况，将顶盖板拆除后，将球瓦清理干净，涂上专用的脂，装入油封。底节门叶吊起后，按12°线方向就位，测量球瓦与蘑菇头周边间隙，确保对位准确，将门体缓缓下落到准备好的工装上（见图1），使球瓦与蘑菇头周边间隙位5mm左右时，将斜接柱端两台液压千斤顶升起，顶住门体后与门体同时下降。门体就位后，形成三点支承。吊装过程中严防球瓦与蘑菇头碰撞，损坏油封。

中间节门叶安装：中间节门叶安装前要检查结合面是否变形，能否自然吊到位。就位时徐徐降落，将定位板对正，由定位板来确定上节门叶位置，同时注意检查端板中心样冲线以及节间焊缝边安装样冲间距。为确保人字门安装质量，保证门体外形尺寸，安装时采取吊装、调整、加固一节后，即进行节间焊接。焊后检查焊缝收缩、门叶倾斜及对角线尺寸，用以确定下节门叶吊装时的相应预留量。

顶节门叶安装：顶节门叶由于其结构特点，门叶调整时除检查垂直度（不得大于1/2000）、对角线外，还要调整顶梁水平及顶枢耳板及启闭机油缸联结耳板的水平度。

3.3 顶枢镗孔、安装

人字门门体安装焊接后，整体尺寸检查，调节底部千斤顶进行精确调节，使门体状态符合规范要求，然后由测量人员以交汇法测放出顶枢轴中心点，测量基准为底枢浇筑后蘑菇头顶投所确定的A、B拉架中心线。按设计检查孔径和轴孔垂直度进行镗孔。镗孔完成后，用水平仪检查顶枢耳板中心，调节拉架安装高度，其高差控制在3mm内，安装拉架。而后将楔块吊放于座架上，A、B拉杆吊装就位，穿轴连接，用楔块顶紧拉杆，检查合格后，浇筑拉杆二期混凝土。二期混凝土的强度达到设计值的80%以上后顶枢方能正式使用。

顶枢A、B拉架中心线与A、B杆基准线的控制在2.0mm内，A、B拉架中心线的交点应与顶枢中心重合，偏差控制在2.0mm内。顶枢A、B杆两端高差控制在1.0mm内。

3.4 门体调整和背拉杆预紧

在松开底部用于安装过程调整门体的四台压机以前，将背拉杆进行初步预紧，以拉直为准，记录下此状态背拉杆的总长（或在拉杆上做两个点，记录下这两个点的距离值），以此作为通过伸长量来换算应力值的原始数据。松开压机后，门体会出现斜接柱端下沉，斜接柱顶部往下游倾斜的现象。通过逐根调整背拉杆，使门体恢复到松开压机前的状态，并且背拉杆的伸长量变化也符合设计的应力值范围，即表示门体调整到位。

4 其它附件安装

锁锭装置安装：锁锭装置安装在闸门各项指标均调整合格后进行，门叶处于全开位置时，调节锁锭座架，使卡锁结构正好锁住门叶顶梁上的锁锭轴，然后浇筑锁锭二期混凝土。

防撞装置安装：防撞装置的防撞座架在内侧脚手架拆除前组装，门叶全开时，精调垫板，使橡皮顶端与门叶面板间距保持2mm间隙。

导卡安装：导卡在门叶处于全关状态（22.5°）时，两门叶相对拉紧，斜接柱，门轴柱支、枕垫块安装调整完成后进行安装，首先定出导卡位置线，配钻出螺栓孔，然后安装导轮卡钳，调节钳唇、导轮与卡钳上下唇之间间隙控制为1mm，再将剪力板与其脚跟处顶紧，焊在门体上，卡钳灌注环氧。

消防管和管路安装：管路安装按照规范要求进行清洗、冷弯和装配，安装时注意密封保护。消防管由制造厂安装在门体上，门体安装完成后，消防管以软管与消防埋管相接。

门体调整、环氧灌注及防腐：人字门门体调整包括背拉杆应力调整和门叶径向跳动调整两项。背拉杆应力调整在门体拆除了撑杆等施工加固件后进行，门叶径向跳动在脚手架全部拆除后进行。

环氧灌注在门叶处于全关位，支、枕垫块、门轴柱支垫块安装调节合格后进行。

环氧配置时先将6101号环氧树脂（100）用隔水均匀加温到25℃～30℃。按照重量配方依次加二丁脂（12）、多乙烯多胺（12），最后加入42.5号水泥（12）搅均。浆液温度控制在35℃～40℃进行浇灌。保证流动性适中、比重为1.25～1.6。确保抗压强度（平均值）7天内达到89MPa，15天内达到93～108MPa，硬度（平均值）达到HB=61～100。

5 门体焊接

5.1 焊前准备和必要的管理规定

焊接设备：采用逆变电焊机ZX7-400B型共8台，1台ZX5-630型直流弧焊机和1台WC-0.9/8型空压机用于清根。设备由专人保管、维护，必须时刻处于完好状态，性能稳定可靠。

焊接材料：人字门焊接必须使用规定焊条，不得私自更换焊条牌号。每名焊工一次领用焊条不得过多，并且必须用5Kg的焊条保温筒通上电存放，施焊时应随用随取，取用焊条后随手盖好盖子，不允许保温筒不保温和施焊时抓一大把焊条在手中等现象。保温筒内焊条放置超过4小时应重新烘烤，烘烤次数≤2次。建立焊条头回收制度，焊工领取焊条后由保管员作好记录，当班结束焊工必须将用剩的焊条头交回保管员处，杜绝电焊现场焊条头满地等脏乱差现象。

5.2 焊接工艺

焊前应对焊缝坡口及坡口两侧30mm仔细清理，使之无锈蚀、油污、水渍等污物，并且坡口应打磨出金属光泽。

焊接时采用多层、多道、对称、分段、退步的焊接方法施焊，层间厚度小于6mm。层间接头错开30mm以上。各对称施焊的焊工线能量基本保持一致，且不大于40KJ/CM。层间清理仔细、彻底，注意控制层间温度≤230℃。

双面焊并要求焊透的Ⅰ、Ⅱ类焊缝，一侧焊后另一侧采用碳弧气刨清根，清根后用砂轮机修磨刨槽，除去渗碳层。

对主梁腹板、端板、端隔板、推力隔板的板厚≥30mm的Ⅰ、Ⅱ类焊缝，预热温度75℃-100℃采用电加热板温控仪进行预热，焊后覆盖石棉布缓冷。定位焊的预热温度为105℃～130℃。预热宽度为焊缝中心线两侧各3倍板厚，最小不小于200mm。

当δ≥30mm的Ⅰ、Ⅱ类焊缝，除第一层和盖面层外，其余各层使用风锤等锤击焊缝以减小焊接应力，防止产生裂纹。

6 结语

彭水水电站通航系统船闸于2009年安装完成，由于采用了先进的技术方案和严格的质量控制体系，对安装的每个细节进行了严格控制，加之采用了先进的工艺，安装过程顺利。至今已安全运行三年多，各项指标均正常。