三峡工程泄洪深孔工作弧门安装工艺.doc

摘要：为满足大坝在不同蓄水高程的泄洪要求，在坝体的泄洪坝段设置了大量的泄洪建筑物，主要包括底孔、深孔和表孔三层泄洪孔洞。各层泄洪孔洞分别布置有多道工作弧门及埋件，其金属结构部分与土建部分结构复杂，施工技术难度大，工序错综复杂，且施工手段极为有限。特别是深孔工作弧门的安装直接牵涉到坝体土建上升的工期及后期工作弧门安装工序的难度及强度问题，如何在不影响坝体土建施工，又能快速优质地在预期的工期目标内完成大量的工作弧门的安装，其安装工艺将取到决定性的作用。是在坝体施工的各种制约条件下，针对深孔工作弧门的施工特点，制定和优化了满足不同施工条件的施工工艺。

关键词：三峡工程； 泄洪； 深孔； 工作弧门； 安装工艺

中图分类号：TV 547                文献标识码：A
1 结构布置特点

　　泄洪深孔工作弧门共设23孔，分别跨坝体上下坝块接缝布置于23个泄洪坝段。深孔工作弧门采用单缸液压启闭机进行启闭，单扇工作弧门门体重245t，全线深孔工作弧门共重5 635t。单扇工作弧门的构件主要由铰链、支臂、门叶及附件等组成。其中门叶为两片纵向对称结构，采用高强螺栓连接，单片门叶自重为44头t；整个支臂由左右两片的上下支臂、竖向支撑及水平支撑焊接而成。泄洪深孔工作弧门及启闭机立面结构布置见图1。
2 问题的提出

　　工作弧门安装工程量大，按照传统的安装方式则需待土建单位将单孔闸室的安装部位全部提供出来，集中进行工作弧门的安装，这样不可避免的产生多孔工作弧门安装工期重叠，同时造成闸室工作弧门安装的施工困难，采用何种安装方案能够解决这一问题是必须研究的问题。

　　原设计推荐的深孔工作弧门安装方案其核心是待孔道封顶后，工作弧门从泄洪孔道下游反弧段拖运至安装部位，通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件，用卷扬机及滑车组进行吊装，此方案安装工作弧门难度极大，不可预见风险因素多。如何优化该工艺，确保在有限的安装工期内安全、优质、高速地完成安装任务，是该安装方案优化亟待解决的问题。

　　(1) 吊装大件多，施工手段缺乏，如何有效地利用有限的起吊手段进行工作弧门安装也是安装工艺考虑的重要因素。

　　(2) 闸室空间狭小，如何合理确定工作弧门各部件的安装顺序直接关系到该工作弧门安装的顺利与否。

3 对策分析

3.1 施工部位的分析

图 深孔工作弧门及启闭机立面布置图
　　考虑到泄洪坝段施工战线长，各坝块施工存在时间差，高程不一，同时闸室部位土建结构复杂，施工工期较长，这为各坝块依次提供安装部位创造了条件，同时也为各孔工作弧门安装方案的多样化提出了更高的要求。为此经研究认为对吊装手段具备直接将工作弧门各部件吊入闸室的各部位，待坝体上升到安装高程112m（即土建单位对闸室尚未封顶的敞孔状态下），土建部位暂停施工数天，集中进行工作弧门各部件的吊装，吊装完毕后移交部位给土建单位进行下道工序施工；对吊装手段不具备直接将工作弧门各部件吊入闸室的部位可待土建单位将闸室封顶后采用土法进行工作弧门的安装方案。这对缓解工作弧门安装部位大量形成后集中安装造成的施工高峰重叠的问题极为有利。

3.2 吊装手段及能力的分析

　　泄洪坝段坝体在土建上升到深孔施工部位能够提供工作弧门安装的主要吊装手段上游有SDTQ1800型高架门机两台，下游有TC2400型塔带机4台，坝体顶上有25t缆机两台。其中缆机的布置位置只能满足20＃坝段以左部分工作弧门的安装，双机抬吊的额定起重能力为46t，塔带机主要担负坝体的混凝土浇筑任务，只有极少的空闲时间投入金结安装，且在深孔工作弧门安装部位的起吊能力均只有30t；高架门机也以坝体混凝土浇筑为主，且在112m以下才能提供坝面金结安装服务，其起吊能力只有20t。由上述分析可知对20#坝段以左部分的工作弧门可采用闸室未封顶前的敞孔安装方案；对20＃以右部分的工作弧门只能采用闸室封顶后的闭孔安装方案。

3.3 金结安装与土建施工相互关系分析

　　(1) 对具备敞孔状态下工作弧门安装的坝段其土建施工的坝体上块和中块的高程必须在106m～112m之间才能进行工作弧门的吊装要求。为确保工作弧门各部件吊装就位，同时减少土建仓面施工的暂停期，必须对土建施工的坝体上块、中块高程做出严格的规定才能满足工作弧门的顺利安装。具体要求为：坝体中块上升到106m，进行工作固定支铰座安装；坝体上块上升到108m，进行工作弧门支臂安装，坝体上块上升到112m，进行工作弧门门叶安装。经分析计算各部位可满足金结与土建施工的要求。

　　(2) 对闭孔状态下工作弧门的安装其土建施工的坝块必须到达117.5m以上，且其一定凝期后的强度满足受力要求。

3.4 安装工序分析

　　(1) 敞孔状态下进行工作弧门安装的工序主要依赖土建部位上升的情况依次进行固定支铰安装、支臂安装和门叶安装即可。

　　(2) 闭孔状态下进行工作弧门安装的工序必须依据闸室封顶后布置的起吊手段的吊装能力、闸室空间及工作弧门部件各外形尺寸相互关系研究确定。

4 安装工艺研究与优化

4.1 安装方案的研究

　　为解决深孔工作弧门安装手段不足等诸多的矛盾和技术问题，以满足三峡工程高强度施工的需要。根据现场布置的手段，在充分研究土建施工进度的基础上提出以下几种施工方案作为三峡泄洪坝段深孔工作弧门安装的施工预案：

　　(1) 敞孔缆机吊装的安装方案即土建在闸室未封顶前适当控制坝体上下块混凝土浇筑高程采用两台缆机配合土法进行工作弧门各部件的安装；

　　(2) 半敞孔缆机吊装的安装方案即在土建闸室一部分封顶，另一部分未封顶的情况下采用两台缆机配合土法进行安装的方案；

　　(3) 敞孔拖运的安装方案即在坝体混凝土浇筑到深孔工作弧门安装高程的初期，采用上游的高架门机从上游闸室将工作弧门各部件拖运至安装部位配合土法进行安装；

　　(4) 高架门机上游闭孔拖运安装方案即采用布置的高架门机将工作弧门各部件从上游闸室孔道拖运至闸室配合土法进行安装；

　　(5) 300t履带式吊车上游闭孔拖运安装方案即采用移动式的履带式吊车将工作弧门各部件从上游闸室孔道拖运至闸室配合土法进行安装；

　　(6) 下游闭孔拖运安装方案即将工作弧门各部件从下游闸室孔道拖运至闸室配合土法进行安装。

4.2 安装方案的选取

　　根据现场施工的手段、坝体上升的进度、施工的安全性、设备到货的情况及施工质量的保证等因素考虑工作弧门在敞孔状态下选取以缆机吊装为主配合土法施工的安装方案，在闭孔状态下选取以高架门机和300t履带式吊车吊装为主配合土法施工的上游拖运安装方案。

4.3 敞孔状态下工作弧门安装工艺

　　(1) 考虑深孔工作弧门吊装手段的起吊能力，尽可能的减少高空作业，拟将门体组装成几个部件进行吊装。经分析可将单片支臂在平整场地的工作平台上进行组拼焊接为两个部分，即下支臂与竖向支撑组合件、上支臂。同时为减少闸室内的高空作业需将活动支铰与下支臂连接成整体进行吊装。门叶采用在平整场地进行预拼合格后拆开分片进行吊装。

　　(2) 待坝体上升至安装部位后利用缆机进行吊装作业。考虑到下支臂与竖向支撑即活动支铰重为37.5t，需用两台缆机进行抬吊就位。上支臂吊装采用单台缆机即可。待上、下支臂安装调整合格后即可进行门叶的吊装。门叶属超重件也需采用两台缆机进行抬吊，此时应严格控制双机抬吊的速度，以保证抬吊的同步性。在门叶与支臂连接过程中还需用双吊点的起吊钢梁将支臂提起对位连接。工作弧门的调整、水封安装及调试与传统方式基本相同，在此不再详述。

4.4 闭孔状态下工作弧门安装工艺

　　(1) 限于闭孔条件下起吊手段缺乏和安装空间狭小，拟将原设计推荐方案进行优化。在经过认真细致的现场勘测分析后采用从上游孔口将工作弧门各部件拖运至安装部位进行安装的方案。为减少闸室内的高空作业，将支臂按照敞孔安装状态下的拼装方式进行组拼，并与闸室内埋设数个锚点及预埋件相结合安装，以满足起重设备的临时放置与固定及工作弧门的部件吊装。

　　(2) 根据安装方案确定的工作弧门拖运安装方案和拼装的各部件重量精确计算确定了预埋件的型式、结构、大小和预埋的具体位置，并设计专用的工作弧门拖运、吊装工装。具体施工工序及顺序为采用上游45m布置的高架门机(未拆除前)和300t履带式吊车(高架门机拆除后)将单片门叶吊装至90m深孔闸室内先期敷设至孔口的拖运轨道上进行组拼，后用闸室底板下游方向布置的卷扬机将门叶拖运至闸室，并配合启闭机孔口布置的起吊钢梁将整个门叶吊起临时存放，再将下支臂组合件、上支臂等部件依次拖运至闸室利用卷扬机配合滑车组将其吊装就位。待支臂组拼合格后即可将工作弧门的门叶与支臂连接成整体。工作弧门其它部件安装调整、水封安装及调试与传统方式基本相同，在此也不再详述。

5 应用效果

　　根据近一年安装方案实施情况来看，各安装方案在技术上充分可行，解决了深孔工作弧门安装高峰重叠、各道施工工序复杂交错的难题。特别是与土建之间在技术和施工工序上的衔接问题，确保预定工期目标的实现。目前深孔一线工作弧门已全部安装完毕，各安装方案经过实践证明均取得圆满成功，值得在其它水利水电工程中借鉴。□
(编辑：寇卫红)
收稿日期：2002-06-24
作者简介：熊高峡，在职硕士研究生，工程师，主要从事金属结构设计、施工等方面研究工作