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三峡工程导流底孔弧形钢闸门安装质量控制

来源:乌哈旅游
 三峡工程导流底孔弧形钢闸门安装质量控制

三峡泄洪坝段全长483 m,每21 m为1个坝段,共23个坝段。施工期在深孔的下部跨缝布置有22个孔口尺寸为6.0 m×8.5 m的有压长管式导流底孔,孔洞出口设有一道弧形钢闸门。该闸门单套埋件重65.265 t,单扇闸门门体重211.176 t。该项目合同要求2002年3月完成安装,2002年5月具备挡水条件,2002年11月右岸导流明渠截流后开始为三期工程施工进行导流度汛并与泄洪深孔一起承担左岸电厂前期发电水位调节的任务。导流底孔定于2006年11月~2007年4月完成孔道封堵回填混凝土施工。

1 结构特点 1.1 埋件

导流底孔弧形钢闸门埋件包括一期和二期埋件。一期埋设的支铰锚栓架,由于同孔左右两个锚栓架分属不同坝段,必须分两次安装。二期埋件除常规的底槛、侧轨、门楣外,还设有占二期埋件重量达70%的衬护结构。两者融为一体,但质量标准不尽相同。由底槛(衬)和封板组成的底部结构嵌于由侧轨和侧衬组成的左右两侧墙结构之间,底槛表面机加工。底衬结构形式和几何尺寸与底槛相同,但表面未加工。为保证混凝土浇筑密实,设计要求采用先将底槛(衬)预制成混凝土钢构件后再安装的新工艺进行施工。门楣与底部结构一样嵌于两侧墙结构之间,上面装有新型防止启闭门时产生射水的转铰止水装置。侧轨止水工作面和门楣顶止水工作面均采用不锈钢并机加工。

该闸门是直臂纵主梁圆柱铰弧形闸门。闸门尺寸:宽6.000 m×门叶弧长11.890 m×厚1.600 m,弧面半径18.000 m。门顶设一单吊点。门叶从对称中心分为左右两片,单片重32t,分缝结合面机加工,现场采用53套M24铰制螺栓和190套M24大六角头高强螺栓连接,安装后面板水密焊。门叶侧水封座面机加工,侧止水为方P型水封,止水工作面外包一层1.0~1.2 mm厚聚四氟乙烯。两道顶水封,1道在门体上为圆P型水封,另1道在门楣上为转铰式水封。底止水为刀型水封。固定铰座装在锚栓架上并浇50 cm厚二期混凝土。支臂在制造厂完成整体预拼后解体发运至工地,安装时,上、下支臂及支臂与门叶、支臂与支铰法兰结合处均采用螺栓连接,上下支臂间竖向支撑和左右支臂间水平支撑均为现场焊接。 2 质量标准

三峡工程以现行行业推荐标准DL/T5018-94《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(以下简称行标)为基础,结合招标文件及设计要求在国内首次为一个工程发布了专用的TGPS.J《中国长江三峡工程标准》(以下简称三峡标准)。该标准一方面增加了行标中未涉及而三峡工程中又大量应用的象衬护结构安装这样的质量标准,另一方面在部分检测项目上提出了比行标更高的要求。其中涉及导流底孔弧形钢闸门安装的检测项目见表1。

筑龙网 WWW 1.2 闸门

.ZHULONG.COM 表1 三峡标准较行标高的安装检测项目 单位:mm 3 关键环节安装质量控制 3.1 锚栓架安装 3.1.1 质量控制标准

锚栓架安装在三峡标准和行标中都是空白,考虑到铰座二期安装时还有一定的调整余量,故建议锚栓架安装套用行标中铰座安装时的质量标准,其中心高程、里程偏差为±2.0 mm,对孔口中心线距离偏差为±1.5 mm,倾钭面水平投影尺寸L的偏差为L/1000。这一建议得到监理认同。 3.1.2单侧锚栓架安装主要工序流程

一期工艺插筋埋设→装焊支撑托架及测量专用平台→吊装调整→加固→钢筋模板施工→复测确认→一期混凝土浇筑→混凝土后复测。

3.2 底槛(衬)预制混凝土

招标文件要求:为保证底槛(衬)混凝土浇筑密实,底槛(衬)埋件需预制成混凝土钢构件后进行安装,由于这种混凝土钢构件在金结安装中应用较少,施工初期对此认识不足,预制前仅按常规对到货构件进行复核性抽检后,交土建单位将其置于混凝土平台上进行预制。当第一批预制混凝土钢构件投入安装后发现有20%左右的构件其直线度和扭曲存在不同程度的超标,由于底槛(衬)预制混凝土后其刚度大大增加。安装中要将超标件调整合格极为困难,个别严重超标件安装中无法达到质量标准要求,不得不将其从坝上吊下进行返工处理。为解决预制钢构件出现的质量问题,我们认真分析了产生这一问题的原因:其一,底槛(衬)

筑 1.0 mm左右,由于铰座中心对孔口中心线距离偏差为±1.0 mm,因此,锚栓架的最终质量完全可以满足配合关系为70 mm的锚栓孔穿进65 mm的锚栓后铰座的安装精度要求。

龙网 (2)跨缝布置的锚栓架作为一期埋件安装后,由于大体积混凝土的收缩会使锚栓架对孔口中心线的距离加大而造成超差,为有效预防这类事件发生,安装中采取将锚栓架对孔口中心线的距离偏差控制在+1.0-2.0mm内的措施(实际上提高了质量标准),用以抵消混凝土收缩带来的不利影响。采取这一措施安装的锚栓架在混凝土完成收缩后进行复测的结果表明:其偏差70%以上仍符合要求,其余超差值也在

WWW.Z (1)由于底孔跨缝布置,同孔两侧闸墙高程不一,传统的在两闸墙上测放支铰中心点,据此挂钢丝线进行锚栓架安装调整的方法一开始用不上。为此,施工中采用在安装工作面附近装焊一个专用测量钢平台,将安装基准点返至平台上并架设好经纬仪,整个安装调整过程都用仪器配合检测。一侧锚栓架装完后另一侧锚栓架安装时可采用传统方法。

HULONG 3.1.3质量控制方法措施

.COM 出厂验收后,在防腐、装运、存放期内焊接应力进一步释放,致使构件预制混凝土前形状偏差已超标;其二,混凝土平台本身精度不够高,构件随混凝土平台的变化而变化;其三,构件在预制混凝土施工中和混凝土凝期内处于自由状态,不能保证其形状偏差不发生变化。针对这些原因在后面的施工中,我们设计了新的施工工艺:

(1)按制造质量标准,对到货底槛(衬)由抽检改为全检,对检查出来的超标件进行校正;

(2)设计制造形状偏差小于构件制造形状偏差并带有强制约束装置的高精度专用钢平台;

(3)将底槛(衬)倒置于专用钢平台上,并加以强制约束,再一次检测构件的形状偏差,确认合格后进行预制混凝土施工;

(4)混凝土钢构件满7天龄期解除约束后检测形状偏差,确认合格后投入安装。

包括返工件在内的底槛(衬)采用这种新工艺预制的混凝土钢构件合格率达100%,随后的安装实践证明预制质量优良的混凝土钢构件极大地加快了安装速度,同时使安装质量更易于保证。

3.3.2主要工序流程

3.3.3 质量控制方法措施

(1)由于底部结构嵌于两侧墙结构之间,因此这两者对孔口中心线的距离偏差是一组相关偏差,是安装质量控制的重点。对于制造长度偏差仅为0-1mm的嵌入式底槛(衬),当底槛(衬)对孔口中心线的距离达到允许偏差的极限值±5.0 mm时,侧衬只允许存在与底槛(衬)偏差方向相反的单向偏差,这对于制造中已存在双向偏差的构件安装调整极为困难,而侧轨对孔口中心线的偏差

+1.0-2.0mm已无法满足。对于这种情况有两种解决方案:其一,将底槛(衬)对孔口中心线的距离偏差从±5.0 mm提高到±1.0(±2.0)mm,其二,用底部结构安装实际中心线取代测量放点确定的孔口中心线,后续安装都以此为基准。考虑到第二种方案在工序交接、人员变动及22个底孔中多处出现这种情况时极易

筑 测放控制点→装焊支撑底槛(衬)托架→吊入底槛(衬)→调整加固→二期混凝土浇筑→装焊底槛(衬)之间连接封板→装焊侧轨及侧衬底部支撑托板→吊入侧墙结构→调整加固→侧墙结构现场缝封底焊→二期混凝土浇筑→侧墙结构封底焊后续焊接。

龙网 WWW 底槛(衬)、侧衬和侧轨止水工作面对孔口中心线偏差分别为±5.0 mm和+1.0-2.0mm。

.Z 3.3.1质量控制标准

HU 3.3底部结构和侧墙结构安装

LONG.COM 产生混乱,且基准调整后,作为一期埋件已安装的锚栓架对孔口中心线的距离就会由合格变为不合格。实际安装中采用第一种方案。

(2)由于侧轨止水工作面对孔口中心线的距离偏差从行标的±2.0 mm提高到三峡标准的+1.0-2.0mm,使侧轨与侧衬间现场缝焊接变形控制这一质量控制难题更加突出。为避免因现场缝焊接变形造成已调整合格的侧轨超标,施工方案要求侧墙结构调整加固后,现场缝暂进行一道封底焊,待二期混凝土浇筑后再进行后续焊接。施工结果表明,这种方案不但有效避免了现场缝一次性焊接变形量大的难题,使安装质量易于保证,同时也防止了混凝土施工中的漏浆对质量产生的不利影响。

3.4支臂工地组焊 3.4.1质量控制标准

对于开口弦长达6 517 mm的底孔弧门支臂,支臂侧面扭曲偏差为2.0 mm,开口处弦长偏差为±2.0 mm。

3.4.3质量控制方法措施

(4)上下支臂间从开口处往另一端等距离设有三道工字型竖向支撑,施焊时先焊收缩变形对开口尺寸影响最小的距开口最近的第一道竖向支撑,再依次焊第二、三道支撑。焊接时先焊完支撑一端的现场缝后再焊另一端现场缝。一端现场缝的焊序为:复板与节点板内平角、外仰角对称焊→复板与节点板外平角、内仰角对称焊→翼缘板与节点板对接平焊→翼缘板与节点板对接仰焊;

(5)第一道支撑一端现场缝焊完后,实测开口弦长变化,计算出实际焊接收缩量,并根据需要调整开口弦长后开始施焊支撑另一端。施焊中用经纬仪监测扭曲变化,用钢尺检测开口弦长变化;

(6)第一道支撑焊完后,按同样焊序进行第二、三道支撑焊接,焊后检查结果表明开口弦长同第一道支撑焊完后的尺寸几乎没有变化。 3.5水封安装

筑龙网 (3)支臂在平台上调整合格后让其处于自由状态;

W (2)支臂开口弦长调整时,按经验估算,先预留1.0~2.0 mm焊接收缩量;

WW (1)检测门叶同侧上下支臂安装部位实际尺寸,据此确定支臂开口弦长的偏差控制方向;

.ZHULO 上下支臂吊入拼装平台→螺栓连接上下支臂→粗调支臂扭曲→吊装上下支臂间竖向支撑→精调开口处弦长及扭曲→现场缝焊接。

NG 3.4.2主要工序流程

.COM 3.5.1质量控制标准

底止水、侧止水及顶止水设计压缩量均为5.0 mm,三峡标准规定实际压缩量与设计压缩量之差为+1.0-2.0mm。 3.5.2主要工序流程

侧止水安装间隙调整→顶止水座安装→顶止水与转角止水热胶合→顶止水与压板号钻孔→侧止水与压板号钻孔→侧止水与转角止水热胶合→顶止水安装→侧止水安装→底止水与压板号钻孔→底止水与侧止水粘接→底止水安装。 3.5.3质量控制方法措施

侧止水安装间隙是由:①侧轨止水工作面对孔口中心线距离偏差

+1.0-2.0mm;②门叶宽度(两侧止水座的距离)偏差+1.0-2.0mm;③止水橡皮厚度偏差±1.0mm;④两铰座同轴度偏差1.5mm所决定。当①~③项同处于最不利极限偏差时,在测点处的间隙偏差将达到-3.5或+3.0 mm.这时,侧止水的实际压缩量与设计压缩量之差为-3.0或+3.5 mm,而不是质量标准中规定的+1.0-2.0mm。由于较座轴孔外端面距离为4738 mm,侧止水工作面半径为17 970 mm,当④项安装达到极限偏差且处于最不利位置时,侧止水工作面对孔口中心线将产生17970×1.5÷4738=5.7 mm的偏移。为使两侧水封安装间隙尽量均匀,以降低由此造成一侧水封过压而致使过早损坏情况的发生,在安装左右支臂间6根560 mm×20 mm的水平支撑时,先每m一个测点检测两侧止水安装间隙,同时检测底缘与底槛的平行关系,对于两侧间隙差大于3.0 mm的,用千斤顶将间隙小的一侧调至较另一侧间隙大2.0~3.0 mm后进行水平撑现场焊,以此对侧水封安装间隙进行最后的调节,这一措施收到了较好的效果。

(2)顶止水座由现场安装定位,该部件安装的关键是要保证底止水与顶止水压缩量同时符合5.0+1.0-2.0mm质量要求,为此,安装时,将弧门底缘落至底槛,调整两侧止水间隙使其均匀,然后每隔0.5 m一个测点,准确测量顶止水座与门楣止水板间的距离后装焊顶止水座。同时还要用塞尺检测底缘与底槛的局部间隙,以确定底缘与底槛间的相互倾斜度,为底止水安装提供依据。

①端部切平的尺寸应扣除加胶对接的厚度,长度取负偏差为宜; ②接头结合处挫毛清洗干净后涂刷两遍胶;每涂一遍要充分晾干,一般需10 min即可,这时接头部位严禁沾水;

③将对接用的胶片剪成需对接的水封断面形状,周围略放大3.0~4.0 mm,清洗干净后将剪好的胶片置于需对接的水封中间,两头用力向中心顶紧,用水泥纸包裹好后放进模具后合模压紧;

④用碘钨灯对称加热,用表式温度计测试加热温度并将其控制在130~160℃内,加热时间为90 min。

筑 (3)止水橡皮热胶合工艺流程为:对接端部切平→挫毛→清洗→涂胶→加胶对接→合模加压→加热硫化→拆模。其主要工艺要求:

龙网 WWW.ZHULONG.COM 采用上述工艺现场热胶合的水封接头普遍质量良好。 4质量评定

导流底孔弧形钢闸门安装于1999年12月开工,2001年12月25日完成全部闸门止水安装和无水调试。经过一段时间的尾工清理及竣工资料整理,该工程于2002年4月12日顺利通过了上游基坑破堰进水前的验收。埋件和门体两个扩大单元工程及所包含的44个单元工程质量均被评定为优良等级。

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