表孔弧形闸门安装施工方案

江西省浯溪口水利枢纽工程项目大坝土建工程

（合同编号：JDZ-WXK-TJ-01）

表孔坝段弧形闸门安装施工方案

葛洲坝机械工业有限公司

2016年11月10日

目 录

1 概述 . ............................................................... - 1 - 2 编制依据 . ........................................................... - 1 - 3 闸门安装施工前需注意事项 . ........................................... - 2 - 4 安装方案的选择与计算 . ............................................... - 2 - 4.1 吊装前的准备工作 . ................................................. - 2 - 4.2 施工机械的选用 . ................................................... - 3 - 4.3 索具、吊耳选择 . ................................................... - 3 - 5 弧形闸门安装方案 . ................................................... - 5 - 5.1 安装示意图 . ....................................................... - 5 - 5.2 吊装步骤 . ........................................................ - 10 - 6 主要施工设备 . ...................................................... - 13 - 7 劳动力计划 . ........................................................ - 13 - 8 质量保证措施 . ...................................................... - 14 - 9 安全技术措施 . ...................................................... - 14 - 10 应急处理及组织体系 . ............................................... - 16 - 10.1 应急处理的方法 . ................................................. - 16 - 10.2 设备吊装岗位职责 . ............................................... - 17 -

1 概述

浯溪口水利枢纽工程位于景德镇市浮梁县蛟潭镇境内，距景德镇市约40km ，是昌江干流中游一座以防洪为主、兼有供水、发电等综合利用的水利工程，枢纽主要建筑物有左右岸碾压混凝土非溢流坝、表孔溢流坝、低孔溢流坝、河床式厂房。本工程等别为Ⅱ等工程，永久挡水建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级建筑物。本工程正常蓄水位56.00m ，水库总库容4.747×108m 3，电站装机容量32MW 。坝顶高程65.50m 。最大坝高46.80m 。坝轴线长度498.62m 。

本工程表孔溢流坝段弧形闸门共设5孔，门叶尺寸16614mm ×11940mm ×2002mm ，闸门主要采用低合金Q345B 钢材制作，总重147t 。为便于运输及安装，门叶分六节制作，最大尺寸为2660mm ×11940mm ×2002mm ，最大重约18.23t 。单扇弧形闸门主要构件参数详见表1。

表1 表孔坝段弧形工作闸门主要构件参数表

2 编制依据

（1）《设备起重吊装工程便携手册》 何 焯编； （2）《实用起重工手册》 陈兆铭编； （3）《起重吊装常用数据手册》 杨文渊编；

（4）《重型设备吊装工程施工工艺与计算》 杨文柱编； （5） 50t汽车式起重机性能参数、单向门机性能参数； （6）弧门各个部件的重量、吊装高度及其设计尺寸参数； （7）表孔坝段弧形闸门相关设计文件；

（8）《水利水电工程施工安全管理导则》SL-721-2015；

（9）《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》GB/T14173—2008； （10）《水工金属结构防腐蚀规范》SL105—2007； （11）《水工金属结构焊接技术条件》SL36-2006。

3 闸门安装施工前需注意事项

（1）从闸门制作厂到浯溪口施工现场运输道路畅通，坝顶公路贯通，坝顶公路桥可承载弧门构件（构件最大重量按18.23t 计算）通过；

（2）坝顶单向门机覆盖表孔坝段； （3）支铰平台及爬梯需形成。

4 安装方案的选择与计算

根据现场实际情况，表孔坝段弧形工作闸门部件经交通桥运至单向门机悬臂吊工作范围内（单向门机悬臂吊臂长10m ，起吊重量20t ，可满足吊装需要），各门叶分节、支臂、支铰座等各部件利用单向门机悬臂吊进行卸车，采用“单向门机+专用卷扬机系统”的方案进行各部件的安装。 4.1 吊装前的准备工作

表孔坝段弧形闸门和支臂吊装施工前, 必须完成以下工作：

（1）弧形工作闸门单件（6节门叶，上、下支臂）的拼装、焊接及防腐完毕并检验合格；各对接焊缝无损检测合格。

（2）施工人员必须熟习施工图、技术要求和相关施工措施等。

（3）完成对弧门安装相关施工人员的技术交底工作，做到施工人员心中有数, 保证施工质量。

（4）制定专项安全措施，防止发生人身、设备事故。

（5）核实、确定关键高程、坐标控制点，保证安装高程点、位置的正确性。 （6）埋件安装完毕，门槽内杂物清理干净； （7）施工电源、电焊机、卷扬机等布置到位。

4.2 施工机械的选用

表2 表孔坝段弧形闸门安装施工机械配置表

4.3 索具、吊耳选择 4.3.1 吊绳的选择

本次吊装单件最大重量为18.23吨（弧形闸门底节门叶）。 （1）吊索选择

根据现场情况（吊点设置、设备情况），利用坝顶单向门机或汽车吊吊装门叶时，每节门叶上侧面焊接2个安装吊耳。取一根钢丝绳一弯两股，单股主吊绳最大受力T=18.23/2sin60°=10.53(t)，取用5倍安全系数，连接行车的单根钢丝绳的最小破断拉力不小于Sp ≥10.53×1000×5=52650(㎏) ，取平衡系数ψ=0.82，Sp/ψ=52650/0.82=64207(㎏) ，按GB20118-2006选用6×37-33.5-1700绳钎维芯钢丝绳。

支铰安装时，焊接2个安装吊耳，取一根钢丝绳一弯两股，单股主钢丝绳最大受力T=14.1/2sin60°=8.14（t ），取用5倍安全系数K ，则单根钢丝绳的最小破断拉力不小于Sp ≥8.14×1000×5=40700(㎏) ，取平衡系数ψ=0.82，Sp/ψ=40700/0.82=49634(㎏) ，按GB20118-2006选用6×37-33.5-1700绳钎维芯钢丝绳。

（2）卸扣的选择

卸扣选用M(4)级 M-DW16 JB8112-1999 4个 （额定起重量16t ） 4.3.2 吊耳的受力分析

（1）吊耳强度计算 吊耳尺寸如图所示：

板厚：25mm （2）吊耳强度核算

说明：图中未注焊缝均需开坡口，坡口斜度45°，焊缝高度12mm 以上。显然，此次吊装过程中吊耳承受的横向弯曲应力可忽略不计，以拉应力为主，计算吊耳的局部紧接承压应力σcj ，和孔壁拉应力σk, 此吊耳板的材质为Q345B ，其局部紧接承压许用应力为[σcj]=110MPa，孔壁容许拉应力[σk]=180MPa。每个吊耳承受拉力为Q=18.23/2=9.115(t),考虑受力不均而引起的超载系数k=1.1～1.2, 则每个吊耳受力按F=1.1Q拉力计算，其所受局部紧接承压应力为：σcj=F/dδ=9.115×104×1.1/55×10-3×25×10-3 =72.92(MPa)，显然，σcj ＜[σcj]=110 (MPa)，孔壁拉应力：σk=σcj

R 2+r 2

R 2r 2

=72.92×(60×60+27.5×27.5)/(60×60-27.5×27.5)=111.7(MPa)＜0.8[σ

k]=0.8×180=144(MPa)。

综合以上结果，吊耳强度满足吊装要求。 （3）吊耳连接焊缝计算

耳板与主梁外板采用低氢型焊条进行贴角焊，焊脚高度为k=12㎜，a=0.7k，焊缝长度按150㎜计算，则

τ=F/2al=9.115×104/2×0.7×12×150×10-6=36.2(MPa)＜0.9[τ]=0.9×120=108(MPa)

满足要求。

（4）支铰上方的固定支架受力分析

33

P=14.1*10KN 固定支架选用两根40a 槽钢，材质为 Q235，W=878.9*10m m

l=1.2*10mm

=pl=14.1*10*1.2*10=16.92*10N ·mm

M max 16.92*104

支铰吊装所受应力σ2W 1757.8

Q235槽钢容许应力[σ]=160MPa 弯矩：

受应力：σ〈[σ]

所以选用2根材质为Q235，型号40a 的槽钢作为支铰安装固定支架满足要求。

M max

3

4

3

5 弧形闸门安装方案

5.1 安装示意图

图1 弧门构件卸车布置图

图2 支铰座安装布置示意图

图3 下支臂安装布置示意图

图4 底节门叶安装布置示意图

图5 第二节门叶安装布置示意图

图6 第三节门叶安装布置示意图

图7 第四节门叶安装布置示意图

图8 上支臂安装布置示意图

图9 第五节门叶安装布置示意图

图10 顶节门叶安装布置示意图

5.2 吊装步骤

表孔溢流坝弧形工作闸门门叶结构为两主横梁型式，支臂为斜支臂箱形结构，弧门支铰支承在孔口左、右闸墩侧墙悬出的混凝土牛腿上，支铰布置高程为55.70m 。支铰轴承采用自润滑球面滑动轴承。 5.2.1 安装前准备工作

（1）设置弧门安装必要测控基准点，如孔口中心、大坝横轴线、弧门关键高程及支铰中心等控制点；

（2）埋设弧门安装使用的预埋件，包括弧门吊装的吊耳环、起重人员悬挂钢丝绳的工作平台埋件、调整支铰的工作平台及爬梯等；

（3）安装支铰与支臂连接部位的工作平台；

（4）准备必要的工具、量具、器械及检测设备；

（5）拉设安全警戒绳，在弧门安装现场划定一定的安全警戒区，对现场实施封闭式管理，禁止无关人员入内。 5.2.2 导向吊耳的安装

在表孔油缸支铰座正上方6米高程为65.5m 处预埋导向吊耳。浇油缸支铰二期混凝土时先预埋4块钢板，在预埋钢板上焊接2根材质Q235、型号40a 的槽钢作为主吊梁，用30×600×200的钢板作为吊耳板焊接在主吊梁上。 5.2.3 运输和卸车

货车可以将构件运输到单向门机悬臂吊工作范围内，利用悬臂吊进行卸车（如图1所示）。

5.2.4 支铰座的卸车和安装

首先将支铰上各零件临时固定，防止活铰自由转动；再用单向门机悬臂吊将支铰吊至适当位置，用卷扬机辅助将支铰座移动至支铰座埋件附近；最后利用手拉葫芦或千斤顶调试、安装支铰座（如图2所示）。 5.2.5 支臂的卸车和安装

为方便运输和吊装，将支臂分节，部分构件暂不安装。由于坝顶门机的悬臂吊允许承重为20t ，分节后上支臂重量约为7.4t ，下支臂重量约为13.4t 。利用汽车将支臂运输至悬臂吊工作范围内，然后利用悬臂吊分别将下支臂与上支臂吊至支铰座附近，利用卷扬机、手拉葫芦或千斤顶调试安装支臂（如图3、图8所示）。为便于门叶安装，上支臂在第四节门叶安装完成后进行，先将支臂调整到位，将支臂与支臂裤衩焊接牢固，安装支臂前端板，最后组装上下支臂间的联系梁。 5.2.6 门叶的卸车和安装

为方便运输和吊装，将门叶分成6节，最大重量约为18.23t 。先将单节门叶卸在坝顶单向门机工作范围内，除顶节门叶外, 其余5节门叶用单向门机逐节竖向吊放至检修门门槽底坎上，然后利用卷扬机辅助将底节门叶调整至安装位置附近进行安装。由于受门叶顶部附近横梁的影响，顶节门叶拟采用50ｔ汽车吊在坝顶交通桥上进行安装，将门叶吊装到安装位置附近后，利用挂在门叶上的手拉葫芦调整就位（详见图10）。底节门叶安装时，在门叶和支臂之间挂一个手拉葫芦将门叶拉至下支臂上，同时在底节门叶下缘放置两台50t 的千斤顶，门叶与支臂安装联接后起临时支撑固定作用。调整门叶位置，

测量门叶及支臂安装各尺寸符合设计要求后，采用临时支撑对门叶和支臂进行固定。根据安装测量尺寸，将支臂预留长度修割到位，安装支臂前端板，使前端板螺孔与门叶下主粱后翼扳螺孔对位并穿上螺栓，按规范要求拧紧螺栓，将支臂与前端板进行焊接（注意采取措施减少焊接变形）（如图3所示）。底节弧门安装前，需先将闸门与液压启闭器连接处的轴先穿进吊耳。按照同样步骤依次完成其余门叶安装。

门叶调整：下节门叶分别以支铰中心和孔口中心为基准点控制其曲率半径及门叶水封座板与埋件止水面的尺寸，各几何控制尺寸合格后可用连接板将门叶与门槽埋件临时焊接加固，以防变形。其余各节调整应综合考虑控制节间间隙、定位板及曲率半径之间的相关尺寸。门叶受焊接收缩的影响、其曲率半径与各节门叶间隙的调整宜为正偏差的较大值为佳。

5.2.7安全防护技术措施

弧门安装安全防护平台及栏杆、爬梯设置详见图10。每节门叶安装时，应在门叶节间焊缝、支铰座、支臂及支臂前端板与主梁对接处的适当位置，安装操作平台和防护栏杆，并在门叶两端设置上下爬梯，以方便安装及焊接施工作业。

为避免吊装作业及焊接施工对坝底堰面及闸墩造成损坏，吊装作业时应尽量缓慢，避免碰撞，并在堰面防渗层上加铺防护垫和枕木，所有起吊构件不应直接落在堰面上。 5.2.8 弧门的焊接与探伤

现场弧门焊接主要分支臂和门叶焊接两部分，严格遵照特定的焊接工艺。采用CO ２

气体保护焊或手工焊接。施焊前，应将坡口及其两侧10～20mm 范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹清除干净，需要探伤的焊缝应背缝清根。施焊过程中，严禁在间隙内填入金属材料。焊后应无裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷。

（1）支臂焊接过程中由合格偶数焊工采取多层多道、分段退步对称焊。 （2）门叶焊接由四人对称从下节向上节门叶依次分段退步施焊。并派专人对门叶的几何控制尺寸进行监测，将监测结果记录。要求整扇门叶在焊接过程中各几何控制尺寸与焊接收缩量符合规范要求。

（3）焊接技术要求按本投标文件中有关专业技术要求执行。

（4）对焊缝进行无损探伤，由检验人员按照标准检测，并出具检测报告。 5.2.8 弧门的无水调试与水封安装

（1）弧门调试前将启闭机吊杆同弧门两吊耳分别联接后，即可进行弧门双吊点调

试工作。调试中应注意弧门在启闭过程中的水平状态，两吊点受力的均衡性、门叶水封座板与止水面的间距及门体整体提升后，沿侧轨处左右摆动的偏移量等因素，通过启闭机双吊点异步升降操作及水平仪与经纬仪监测配合即可满足调试要求。

（2）水封安装的质量好坏直接影响到弧门封水效果。安装时以实测埋件止水面与门叶水封座板的间距为依据对水封橡皮压缩量作适当的增减。同时还需特别注意处理侧水封与顶水封及底水封衔接角接头部位，以保证其水封压缩的良好性。

（3）弧门水封安装程序为：在门叶提离地面约1米高时安装底水封；在门叶提至坝顶公路以上时安装侧水封。

6 主要施工设备

本工程表孔坝段弧形闸门安装施工主要施工设备配置详见表3。 表3 表孔坝段弧形闸门安装施工主要施工设备

7 劳动力计划

本工程表孔坝段弧形闸门安装施工主要人员配置详见表4。 表4 表孔坝段弧形闸门安装施工主要人员配备

8 质量保证措施

（1）建立以项目经理领导下、项目总工程师负责，由各职能部门和作业班组参加的全面质量管理体系，确保闸门安装质量符合合同规定要求。

（2）所有参加施工的人员必须熟悉图纸，做到心中有数。精心编制安装施工方案，对方案进行评审并组织施工人员进行学习。严格执行施工现场技术交底制度，精心组织施工，对关键部位和重点工序必须严格控制，严格按施工图纸、施工规范、标准和技术文件进行施工。

（3）严格执行质量“三检制”，即自检、复检、终检工作，认真填写检验记录，并签字确认以备存档。及时向监理报检，对施工质量进行确认。

（4）严格执行焊工及质检员持证上岗制度。

（5）做好施工设备、材料的管理工作，不允许不合格的材料、设备用于工程制作与安装。

（6）加强技术档案整理、归档工作力度，及时做好施工记录和质检记录，并归档保管，切实做到工程完资料清。

（7）施工中用的测量仪器、计量器具均定期校检，不合格者不能投入使用。

9 安全技术措施

（1）检查吊装设备（包括单向门机、汽车吊、卷扬机）与工具（包括吊索、卸扣、滑车等）的完好性，严格遵守安全操作规格和有关安全作业规定，起重指挥、电工、电焊工等特种作业人员须做到持证上岗，严禁违章作业。

（2）施工前进行详细的技术交底，应使全体施工人员，特别是起重指挥、司机、班组长对安装方案及施工要求、安全措施做到心中有数。

（3）所有工作人员必须明确分工，及时到位，各负其责。

（4）凡进入施工现场的人员必须按规定劳保着装。进入施工现场，必须戴安全帽，按规范配戴劳保用品；禁止在没有防护措施的高空作业，必须系安全带，做到高挂低用；上、下交叉作业有危险的出入口要有防护棚或其它隔离设施。

（5）起重吊装指挥应由专人负责，参加施工的全体人员必须熟悉此信号，指挥人员信号传递应准确无误；指挥及操作人员持证上岗。

（6）作业时应设置安全围栏，悬挂警示牌，关键位置设专人看守，非工作人员严禁进入吊装区域；严禁在起重臂及重物下方停留，操作人员动作应缓慢，减少物体过大摆动而增加负荷，听从指挥信号，不可擅自操作，避免发生事故。

（7）在施工生产中，应严格遵守各种施工机械、设备以及工器具的安全使用操作规程，保证机械设备的运行安全、禁止违章操作。

（8）在调试过程中，采取有效的措施，保证设备及人员安全。

（9）吊装中应对所有吊绳、卡环等机索具进行检查，确保安全后方可使用。 （10） 高空作业应注意事项：

① 凡患有高血压、心脏病、贫血、癫病以及其它不适于高空作业的人员，不得从事高空作业；

② 严禁穿硬底及带钉易滑的鞋； ③ 高空作业必须系安全带或安全绳；

④ 高空作业所用的材料要放置平稳，上下传递物件禁止抛掷；

⑤ 高空作业要有防护栏杆、挡板或安全网，安全帽、安全带、安全网要定期检查，不符合要求的，严禁使用。

（11）起重吊装安全注意事项：

① 吊装前必须明确专门指挥人员，指挥人员必须是经过培训，考试合格的起重工； ② 在大风、大雾、光线不明的情况下禁止吊装作业；

③ 大件吊装时，要向起重司机交代清楚，大件的棱角处与钢丝绳之间应加衬垫； ④ 捆绑、吊挂不牢或不平衡而有可能滑动的情况下不得起吊。

（12）吊车及运输车辆进出场地要求结实，能承受相应的载荷，必要时用钢板或路基板进行局部铺垫；在门槽及电缆沟等易坠落、摔倒处设置安全防护栏。

（13）设备吊离地面或吊车承受最大负载后，作业人员应对吊车支撑地基、吊具、吊索等受力部位再次检查，确认无误后，方可继续起吊。

（14）高空设备在吊装、旋转过程中应绑缆风绳；对于吊装净距较小的设备（门叶在门槽内吊装时），应在地面上吊直离地后即调整好方位再继续起升，在吊装过程中应尽量缓慢、避免设备旋转，并对可能损伤到的门槽部位采取防护措施。

（15）吊装过程中，加强对各重要部位、设备的值守和监护，发现有异常情况，必须立即汇报总指挥，停止吊装并及时排查处理。

（16）随时掌握天气情况，户外作业时，遇有雷电、暴雨、浓雾，五级以上大风时，不得进行施工。

（17）未尽事宜，应遵守《起重工操作规程》中的有关规定执行。

10 应急处理及组织体系

10.1 应急处理的方法

组织参加施工人员学习应急预案，明确职责分工，熟悉掌握处理步骤，设立安全集结区，在事故状态下，根据事故的种类，由总指挥组织各专业组的施工人员进行下列应急处理工作：

（1）进行报警、报告和引导，紧急撤离现场，在安全地带集结； （2）进行检查及处理； （3）进行灾害扑救和控制； （4）救护伤员，保护事故现场； （5）组织或协助进行事故调查；

（6）对现场作业每个环节的安全措施分项检查，落实； （7）恢复施工作业。

事故发生后，事故应急处理信息应按照如下程序进行传递：

（1）事故发生后，第一知情人应直接汇报总指挥，同时采取果断操作或指令，最大限度地保护自巳和他人的人身安全和设备的安全；

（2）快速拨通紧急电话，简捷说明如下内容，事故现场的确切地点，事故状态，伤亡情况（现场设报警电话，同时配备值班车一台）；

（3）发生突发事故时，现场指挥立即急促长哨声或大声呼唤，指挥现场作业人员按预先制定的紧急撤离路线快速撤离到指定的集结区；

（4）听到紧急撤离信号后，现场所有人员应保持冷静，立即停止工作，切断电源，按撤离路线快速撤离到指定的集结区，不允许乱跑动；

（5）撤离人员到达集结区后，指挥人员清点人数，等待下一步指示，事故信号未解除，不得回到原工作岗位。 10.2 设备吊装岗位职责

设备吊装时必须有明确的岗位分工和岗位职责。各岗位作业人员必须遵守纪律，坚守岗位，服从指挥，各负其责。岗位分工和指责如下：