三江草头坪水利枢纽挡水闸门吊装方案选择与实施

　　1 枢纽的概况
　　
　　广西三江草头坪水利枢纽，位于广西三江县古宜镇古宜河的下游段，距三江县城 2 km,是古宜河梯级开发利用的最末一级，上连厘金滩水电站，下接融水麻石水电站。本枢纽以发电为主，兼有防洪功能，枢纽由发电厂房及挡水坝组成，电站厂房为低水头无调节式厂房，安装两台单机容量为 14 MW 总装机容量 28 MW 的灯泡贯流式水轮发电机组，机组的进水及尾水均为一机一孔，进水口设有拦污栅及机组检修闸门，尾水设有事故检修闸门。大坝不设坝顶门机，工作闸门启闭方式为双吊点 2×1000kN 固定启闭机，检修闸门为 2×2800kN 移动台车。

　　2 大坝挡水闸门的布置形式
　　
　　电站溢流闸坝段有 8 个溢流孔，一期施工 4 个孔，二期施工 4 个孔，每个孔设有一扇工作门，孔口（宽×高）为 14×13 m,堰顶高程 138.00 m,采用曲线型低堰，闸墩厚度：中墩 3 m、边墩 2.5 m,墩顶高程 155.91 m,设计为整体闸门，分段制造运至工地后组焊成整体结构，闸门总重是 95t/ 套，门叶结构为露顶式，支承型式为弧面台车，闸门的永久启闭设备为固定式启闭机，这样的结构使单段闸门进到孔口组装造成了极大的困难，坝顶上有交通桥及启闭机构架。

　　3 吊装方案的选择
　　
　　3.1 吊装工艺的构思
　　该工程设计大坝的工作闸门只用了固定启闭机作为闸门的启闭设备，在枢纽布置设计上末考虑到闸门安装过程的运输道路，大坝唯一的交通就是坝面交通桥，桥面宽仅为 5.0 m,在闸门安装期间附近已无施工门机吊装的帮助，即使有，施工门机也无位置布置，闸门运输仅能运至大坝交通桥面上，距离工作闸门槽孔有一定的距离，而且又被启闭机构架复盖了，使用大型汽车吊来吊装根本无法行得通，一是坝面交通桥面窄，二是被构架挡住，根本无法使用，鉴于这种条件，第一方案的构思就是，在上游的检修闸门铺设大型型钢作为平台，将闸门运至坝面公路后，往下游拖至工作闸门孔口再用固定启闭机将闸门立起来，锁定在孔口连接。这个方案从理论上是可行的，但实际操作起来有一定的难度，一是铺设的型钢平台要牢固，闸门在往下游平拖时不能有移动，平拖时使用两台卷扬机要求同步性高，二是当第一段门叶锁定在孔口后，高出孔口有 1 m 多，给第二段门叶的卸吊起来造成了很大的困难，三是工作量大，每个孔的闸门都要重复铺设型钢平台的工作，在工期上很难保证。鉴于上述的原因，对第一方案予以否定。根据其闸门启闭设备的布置形式，其上游是检修闸门的移动式台车，下游是工作闸门的固定启闭机，能否利用现有的闸门启闭设备，通过工艺的设计，把闸门从坝面采用空间换位的形式直接吊至孔口上并锁定，由这样的思路形成了第二个方案的构思，首先闸门运输至坝面任何一孔口，用钢构架通过两台卷扬机把闸门卸下平放在坝面交通桥上（双吊点）。把卷扬机吊点换到闸门上游侧，再利用检修闸门台车的两个吊点挂闸门的下游侧，通过上、下游的吊点把闸门翻转 90°转拉到台车吊点上，利用闸门的检修平台至启闭机平台的空间位置，通过工作闸门的固定启闭机的吊点再与闸门的吊点配合，把闸门再翻转 180°后闸门完全转换到固定启闭机的吊点上，落至孔口的锁定，进行段间连接。

　　3.2 吊装方案的选定
　　对于第二个方案的设想应该说是一个大胆的构思，从理论上是完全可行的，但具有一定的危险性。

　　单件闸门最大件重为约 32 t,要在空中翻转 270°后才能到孔口，吊点的转换有一定的困难，另由于吊点的转换，刚开始对台车及启闭机的吊点都会形成一个斜拉角度，施工过程是否会对固定滑轮及钢丝绳的损坏等问题要考虑周到，但这一方案的最大优点是 8 孔工作闸门的单件从卸车到就位全部可由一个孔槽位置完成，可以节省大量的时间，对保证工期的要求十分有利，通过了多方的论证及过去的吊装经验总结，笔者认为只要做好完善的安全措施，吊点变换的危险性可以排除，而在翻转过程中钢丝绳的斜拉角方向与台车及启闭机滑转槽方向一致，且角度不是很大，不会对台车及启闭的滑轮及钢丝绳造成损坏，经过充分考虑和论证，最终选定第二构思作为实施的吊装方案。

　　4 吊装过程
　　
　　4.1 吊装工艺介绍
　　由于坝面交通桥面窄，无法使用大型吊车卸车，也无施工门机帮助，这样首先要解决闸门到 8 孔卸车的问题，由于吊装方案要求坝面的吊点不仅能卸车，还需要与台车配合把闸门翻转后送入检修闸门孔内，而且只要在一个孔上设置就能完成全部闸门转换，这样，选择在 2 号孔口的坝面上，根据闸门的宽度安装两个钢结构的门型吊架，为保证施工方便，吊架仅设在上游侧的钢架立柱，下游侧直接利用闸门检修平台的构架梁作为支撑，吊梁用 63 号的工字钢直接挂滑轮组，这样一是可以省去下游的钢架立柱，更主要的闸门吊装转换时无任何障碍，施工起来更安全及快捷。吊点滑车组为 32 t 的三轮滑车组，起吊设备为两台 5 t 卷扬机，高度与检修平台高程一致，已完全满足卸车及吊装翻转的高度要求。两个吊架之间用槽钢或是角钢直接成整体固定，底部与坝面的露出钢筋相焊接固定，保证吊架的牢固可靠。

　　4.2 实施程序
　　4.2.1 值得注意的关键工序
　　运输闸门从存放场地装上运输车辆运至卸下的孔口，考虑到现场道路较窄，倒运闸门的车以前进的方式运至孔口，值得注意的是在装车的时候要保证闸门装车状况在经过翻转 270°后刚好是正确的闸门安装位置，这一位置一定要准确，不然到孔口后果是无法更正的。

　　4.2.2 闸门卸车过程
　　闸门运输到位后，利用门形吊架进行卸车，见图 1.【图1】

　　
　　两吊点的距离是参照闸门门叶上的工艺吊点距离，用吊架装门叶卸至坝面，为方便门叶移动及保护门叶面板，下部两端各垫入 4 根 Ф100×8 厚壁管作滚筒用。在门叶的主梁板上下两侧对应平台吊点的位置分别割 4 个 Ф100 孔作为吊装用，吊架上的吊点移至上游侧的吊装孔，台车钢丝绳穿入下游侧吊装孔，钢丝绳穿入后用 Ф100×8 厚壁管锁定绳子，卷扬机吊点及台车吊点同时操作，把门叶吊起离开坝面后，卷扬机吊点停止，台车吊点继续提升，使门叶在翻转过程中也往检修门孔内移动，达到翻转高度后停止，松卷扬机吊点，使门叶的重量完全由台车两个吊点受力后，门叶也完全翻转 90°，立于检修门槽位置，这时完全拆除吊架上的吊点钢丝绳后，再用台车把门叶继续提起至检修平台上，利用上部构架的空间翻转及就位。门叶由台车翻转 90°起升至检修平台后，放下固定启闭机吊具，穿入下部的吊装孔内用厚度管锁定好后，提升机构动作处于提升状态，慢慢把门叶提起往工作门孔移入，当起升到能满足门叶 180°翻转后停下，操作台车吊点慢慢松下至台车完全松散，全部重量完全由固定启闭机承受后，拆除吊车的吊具，门叶完全进入了工作槽位置，然后把门叶松下至孔口锁定，门叶通过卷扬机移动台车及固定启闭机多种设备的工艺变更完成了门叶从装卸到就位孔这种在空中翻转 270°的工艺程序。所有的门叶都是通过同个孔装卸，用台车卷扬机进行 90°翻转后，由台车移动远至相应的孔，再经过台车及固定启闭机的配合完成 180°的翻转后放至孔口进行连接。

　　5 吊装的步骤
　　
　　（1） 底段门叶卸到上游交通桥面后，在其平卧状态时（面板朝下）安装底水封和弧面台车。在检修门孔口辅设长度为 6 m 的 18 号工字钢 6 根作为平台（门叶卸车放下时，在门叶底部应铺垫 3 根 20 cm的枕木），用卷杨机通过导向滑轮将门叶从交通桥经平台往下游拖进，见图 2 吊装示意图第 1 步。【图2】

　　
　　（2） 门叶拖到检修门孔后，用检修门台车将门叶立起，并将门叶起吊超过 161.61 m 高程，见图 2吊装示意图第 2、3 步。

　　（3） 工作门启闭机，结合检修门台车将门叶在空中从检修门位置先吊到工作门位置，见图 2 吊装示意图第 4 步。

　　（4） 门叶吊到工作门位置后，将门叶下放到工作站孔口 155.91 m 高程，并用锁定梁将门叶锁住，见图 2 吊装示意图第 5 步。

　　（5） 门叶落到锁定梁上后，用角钢等材料将门叶临时加固好，安装侧水封、侧轮、滑块等附件 .

　　（6） 中段门叶的卸车，底水封、弧面台车的安装，拖进及吊装与底段门叶一样，吊到工作门孔口后安装侧水封、侧轮、滑块等到附件，然后用轴将中段门叶与底段门叶连接起来。连接好后将门叶吊起（注意：此时中段门叶的安装吊耳须重新加强），移开锁定梁，将门叶下放，在中段门叶上部的锁定槽位置将门叶锁定好。

　　（7） 用同样的方法吊装上段门叶的上、下半节（弧面台车暂时不装上）。

　　（8） 第 2、3、4 号孔各节门叶的卸车、拖进均在1 号孔进行，待检修门台车将门叶吊起后开至各孔检修门位置，再结合该孔的工作门固定启闭机吊装门叶。

　　6 取得的效果
　　
　　大坝闸门的安装，由于要满足机组发电蓄水的需要，工期相当的紧张，8 扇工作闸门，分成 32 个单件，由于用了多种吊装设备的配合，空中翻转 270°的施工方案，工效较高，原计划 60 d 的安装工期仅用了 45 d 就完成，而且无任何安全事故，确保了大坝蓄水发电的需要。实践证明此吊装方案是可行的、成功的，作为现场设备吊装经验之总结供同行参考与探讨。