水利工程水闸金属结构施工方法研究.pdf

电子乐园2023.01226工程技术 Engineering1 引言水闸是一种重要的水工建筑物，它们通常被安置在河流和沟渠的入口处，具有调节水流和水位的功能。当闸门被关闭时，不仅可以起到拦洪和防止潮汐的作用，而且还可以增加上游的水位，从而满足灌溉和发电的需求；当闸门被打开时，起到泄洪和排水的作用，为下游带来丰富的水资源。因此，水闸施工技术和施工管理水平对整个项目的质量有着至关重要的影响，合理使用为人们日常生活提供极大的便利。就此，必须认真负责地对水闸建设进行技术和管理工作，对每一道工序都进行严格的监控，并对工作人员进行专业培训，以便制定有效的施工计划和管理措施。2 工程概况2.1 工程位置该工程位于贵州省普安县地瓜镇西北部的大湾水库距离普安县城约 20 公里，距离水井沟组约 4.2km 公里，从兴普公路到半坡苗寨入口处约 17 公里，从半坡苗寨入口到水库坝址处约 3.2km 公里。2.2 工程布置及设计标准2.2.1 工程布置水库枢纽工程由混凝土砌石重力坝段、溢流坝段、取水兼放空管和供水管线组成，其中坝基最低高程达到1697.00m，最大坝高达到 48.8m，坝顶长度达到 222.1m。在中部河床，8m 溢流坝段处设有 1 个溢流表孔，净宽 8m，泄槽与主河床相对。为取水，坝身上安装一条放空管，位于左岸，其中心高度为 1720.60m，直径为 0.6m。按照工程规划，首先在水库取水口铺设 DN350 球墨铸铁输水主干管，然后穿过地瓜社区和岗坡村，最终到达 12+638 13+878 桩号处，通过挖掘隧道和安装管道的方法，将水引入大新寨，随水利工程水闸金属结构施工方法研究文/王 伟摘 要：随着我国水利水电工程建设不断发展，水闸技术已经成为当前最重要的技术组成部分，并且在实际应用中受到重视。因此，在实施水闸技术时需要根据实际情况进行分析，全面深入地研究技术挑战、导流施工等方面，牢牢把握技术关键点及施工重点的掌握，以确保工程的有效运行。基于此，本文以普安县大湾水库为例深入探讨水利水电工程中的水闸施工技术，以期为相关从业者提供更加实用的指导和帮助。关键词：水利水电工程；水闸施工；施工技术2023.01电子乐园227Engineering 工程技术后在大新寨处的输水主干管上进行破裂，并建造提水泵房，最终把水提至莲花山村新建的 150m 高位水池，接着，又沿着冲沟，把输水主干管铺设到普天社区小坡脚组后山新建的 600m 高位水池。该项目的主要输水系统由 DN350 和DN350 两种球墨铸铁材料组成，总长度为 13.878km 公里和4.11km 公里。2.2.2 设计标准该工程的等级为级，规模为小（1）型。本工程挡水、泄水和取水建筑物属于 4 级，泵站和输水管线属于次级，建筑物级别属于 5 级。中国地震动参数区划图显示，该场区的地震动峰值加速度高达 0.05g，因此，该场区的地震基本烈度为度，而抗震设计烈度则达到 6 度。3 总体施工方法闸门的制造成本非常高，尺寸和重量也很大。然而，施工现场空间有限，运输和安装闸门是一项艰巨的任务。在安装过程中必须使用高精度的起重机械，导致项目的成本增加并带来安全隐患。所以，为提高水闸的质量和使用寿命，采用分段生产、运输和安装的技术，实现快速、有效的组装与焊接，减少安装过程中的风险。此外，在安装闸门埋件的过程中，需要安装一个底槛，将开始浇筑混凝土并建造主反轨道；接下来将开始建设混凝土和副轨道，以实现二期工程的目标。而在进行埋件的吊装时推荐使用 25t 汽车吊来完成埋件的吊装，并且应该采取人工焊接的技术。在安装好模板之后，对底槛和门楣进行一次性浇筑，对主、反轨道的二期混凝土，应当以 3.5m 的间隔来完成浇筑。经过两次精心构思的混凝土搅拌操作，使用最先进的机械技术。单孔闸门的尺寸可以根据需要进行调整，其中底节高度达到了 3.4m，而总重量则达到了 17 吨；上节闸门的高度达到了 2 米，而总重量达到了 13 吨。最后，安装完毕门楣和闸门，首先使用100t 的汽车吊装，将下节闸门稳妥地吊起，并将它们放置在门槽中；随后将它们稳妥地吊起，精准地将它们与上节闸门连接在一起；最后使用螺栓将它们紧紧地固定，以确保它们的完美连接。4 金属结构的埋件安装2020 年 4 月 18 日大坝金属结构及设备安装工程正式开始，主要内容包括：平面闸门、闸门埋件、拦污栅埋件、进口拦污栅、固定卷扬机、闸阀、管道等，安装完毕经过自检和调试，于 7 月 17 日通过分部工程验收。下面是关于安装埋件的步骤：4.1 埋件安装准备工作安装金属结构设备前，应该对所有的部件、组件、机械部件和零部件进行彻底检查，确认门槽埋件的完整性，并且在运输和储存中尽可能地避免任何损坏；同时，要确认每个部件的拼接处都符合本金属结构的要求；如发生任何损坏、缺陷或者零件丢失的情况，应当立即进行修复和补充，然后方可继续安装。在进行金属结构安装之前，应该认真检查一期混凝土的预留孔；同时，仔细调节门槽内的钢筋，并将其彻底清理干净。4.2 埋件安装使用汽车吊把埋件抬高，然后通过千斤顶来精确地调节位置，确保它们被准确地安装在指定位置上。在安装完毕后必须要求它们与一期混凝土中的锚栓、锚筋或预埋连接件牢牢地结合在一起，避免把加固材料直接焊接在主轨、反轨、底槛等的工作表面上。在完成安装后对所有的连接处进行精细的抛光处理，让表面粗糙度达到和焊接结构一致的水平。此外，必须彻底清除门槽内的任何可能影响其正常运行的外部污染物，对埋件的安装精度进行严格的检查，以确保其符合规定的标准。最后，在安装完成之后必须对它们的外部表面进行严格的防腐处理；在二期混凝土拆模完成之后将对其进行重新检验，并彻底清除所有残留的钢筋头和其他杂物。5 闸门施工方法采用 2 点吊装的单节闸门可以满足各种需求。在底部的闸门上安装了一些临时的吊耳，它们间隔是 6.6 米。这些吊耳是由钢材制成，所有的吊耳都是通过 4 颗 8.8 级 24 螺丝紧固在一起的。采用肋板上的永久性吊耳，将上部的闸门牢固地固定在位。同时，采取 2 点吊装的方式，将单节闸门的重量提升至 17T，并在每个吊耳上安装 4 颗 8.8 级 24螺栓。此外，还将钢丝绳与闸门的水平夹角调节至 60，以确保闸门的牢固性。弧形闸门安装：在两支铰的尺寸符合设计要求之后，应当将它们牢牢地固定在一起，并且进行二期混凝土浇筑。支臂安装方法及焊接工艺：确保各个部位的尺寸关系符合设计图纸的要求，然后使用定位板将它们固定在一起，最后再进行焊接。门叶安装：在确保各尺寸关系符合设计图纸要求的前提下，将门叶节间与上支臂紧密固定，并进行焊接，以确保其完整性和稳定性。在焊接完成后，应当对所有部件尺寸进行复测，然后 将弧门的底止水和侧止水安装到位，进行划弧试验，最后进行清洗、防腐处理，并在弧门及弧门槽表面涂上防护油漆，以保证质量。6 钢丝绳受力计算钢丝绳受力计算：通过 2 点吊装的方式安装单节闸门，其中底节闸门的重量达到 17T。底节闸门吊耳设置：钢板吊电子乐园2023.01228工程技术 Engineering耳的间距达到 6.6 m，其厚度达到 20mm，由高强度的 Q345钢板制作而成，每个吊耳上都安装了 4 颗 8.8 级 24 螺栓，它们被紧密地连接在底闸门上，每个底闸门都有 2 个吊点，以确保它的稳定性和可靠性。在安装过程中，应将钢丝绳与闸门的夹角精确控制在 60 以内。G 计算=闸门质量+吊具质量=17t+1.5t=18.5t 最重闸门单根钢丝绳所受拉力为18.5t2sin60=10.7t。根据建筑施工起重吊装工程安全技术规范，当采用吊环进行起重作业时，钢丝绳的安全系数 k 必须达到 7 以上，而安全倍数 F 则应达到 10.7*7，最终安全系数为 74.9t。采用 6*37-34.5-1850MPa 规格的双根钢丝绳，其中一根的水平夹角高达 60，而且其承受的荷载拉力甚至达到了 82.5t74.9t，完全满足要求。7 吊装步骤吊装步骤一，100t 汽车吊必须安装在闸门上，并且 4 个支腿必须完全打开。在此区域内应当彻底清理掉任何障碍物，并在正式运行前确保机器在空负荷下运行至少 5 分钟，同时对机器的运行情况进行严格的检查。步骤二，经过全部支撑使得闸门的宽度达到 8m。接着将 100t 的吊车放置在闸门的上方，确保它能够承受 12m 的载荷。步骤三，在准备工作完成后，应先把两个吊点连接上，然后按照专业人士的指示把吊车抬到下一个闸口，直到它竖直，与地面的间隔保持 23m。接着应该等待十分钟，在确认没有问题后继续悬挂。步骤四，将起吊的下节闸门抬升至 0.5m 以上，然后沿着垂直方向缓慢地移动，至闸门安装处的顶部，将其与门槽进行精确的定位，并且逐渐降低，保证其纵向和水平方向的位置均符合要求。如果定位出现偏差就必须进一步进行调整。步骤五，在吊装过程中为避免风力的影响导致吊起的闸门出现摇晃和不稳定的情况，应该把两根溜绳牢牢地系在闸门的两端，并且要确保它们的方向正确无误。此外，当闸门和门槽的底部之间的距离在 410cm 时，应该将它们的方向做出精确的调整，确保吊车的安全下降。步骤六，完成闸门的安装后，由于只有 1 只主滑动轮，为确保它不会倾斜，必须认真安装并牢固固定。尤其在内海侧应使用工字钢，其间距应保持在 2m，且与地面的夹角应保持在 45，并将其底部紧紧支撑在钢筋上为确保胸墙侧的闸门安装牢固可靠，采用脚手管连接顶托，并在两者之间放置木方垫。步骤七，完成 闸门的安装后，应当立即拆除钢丝绳和卸扣，然后将其吊装到指定的位置。在吊装完成后，应该检查闸门地对准孔，确保它们的平面垂直度保持在 4mm 以内，并将两节闸门的螺栓紧固在一起。步骤七，完成闸门的安装之后，将拆除其上的卸扣并依据下一步的要求进行吊装。为确保其平面垂直度不超过 4mm，对其进行精确的校准，并在连接螺栓的基础上进行稳固。步骤八，安装布置一辆高空作业车，作业人员需要站在上面，仔细检查上下两节闸门的焊接情况，并在外海侧搭建一个稳固的胸墙脚手架。焊接工艺要求：采用CO2气体保护焊，并采用V型坡口，其角度为 60。同时，将吊车移动到下一个安装孔，然后继续安装，便于操作人员的安全。8 结论所有的闸门都是由金属材料制成的，其闸门非常重，无论是面积还是尺寸都非常显眼。而普安县大湾水库工程是一个重要的水利工程，这些工程都已经按照贵州省水利厅关于大湾水库工程初步设计的批复的要求完成建设，并进行质量评估。取水兼放空管的金属结构和设备安装完毕并取得初始值；在校核洪水位以下的建设征地和移民迁移安置时工程也已经完成；库区清理工作已经完成取得显著成效。目前主体工程已基本完成，挡水及泄洪建筑物已达到过流的标准，外观完好，运行状态良好，可以满足下闸蓄水的要求，显著降低安装风险。参考文献：1 王彦莉,佛芝桦,陈菲菲.引黄水闸工程施工技术J.河南水利与南水北调,2021(7):5860.2 刘志宏.水利工程水闸除险加固的施工方法研究J.地下水,2021(4):291292.3 李晓东.水利工程中水闸施工的技术要点及其注意事项分析J.水电站机电技术,2021(3):9294.4 郭世孝.水利水电工程中水库加固施工管理论述J.城市建设理论研究(电子版),2017(3).5 王汉清.水利水电施工中施工导流和围堰技术的应用J.城市建设理论研究(电子版),2017(3).6 施晓峰.浅谈水利水电工程中的水闸施工技术J.建材与装饰，2016(32):260-2617 李晓东.水利工程中水闸施工的技术要点 及其注意事项分析J.水电站机电技术,2021(3):92-94.8 王彦莉,佛芝桦,陈菲菲.引黄水闸工程施工技术J.河南水利与南水北调,2021(7):58-60.作者简介：王 伟（1986）性别：男，民族：汉族，籍贯：贵州普安人，学历：本科，职称：助理工程师，主要从事工作和研究方向：水利水电工程方面。作者单位：普安县水务局