江豐收

樣軸定位工藝在大型弧形鋼閘門制作中的運用

江豐收

弧形鋼閘門制作中的裝配工藝多年來一直使用混凝土樁墩或鋼結(jié)構(gòu)固定支鉸裝置配裝門葉方法，單扇閘門制作成本費用高、工期長。樣軸定位工藝就是通過一根加工的樣軸定位控制閘門裝配。安徽疏浚股份有限公司在安徽省梅山水庫除險加固工程新建泄洪隧洞大型弧形鋼閘門制作中采用了這項新工藝，制作質(zhì)量完全滿足規(guī)范要求，取得了明顯技術(shù)經(jīng)濟效益。它的運用目前在安徽省內(nèi)水利水電行業(yè)中尚無先例，2010年獲安徽省水利廳優(yōu)秀QC小組獎。

一、梅山水庫新建泄洪洞弧形鋼閘門基本概況

安徽省梅山水庫位于淮河支流史河上游的金寨縣境內(nèi)，是20世紀(jì)50年代修建的一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、航運及水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。新建泄洪隧洞閘門為潛孔式大型弧形鋼閘門，重173 t。門葉尺寸為12m×10.5m×1.4m，支臂長14.6m。

二、樣軸定位工藝在閘門制作中的運用

1.施工方案的選擇

由于大型弧形鋼閘門支鉸較重，體積較大，制作拼裝不便于控制設(shè)計尺寸。如果選擇通常固定鉸座方法拼裝門葉，對單一的閘門制作來說，可能會延誤工期、造成不必要的人工和材料浪費。總結(jié)以往施工經(jīng)驗，梅山水庫新建泄洪洞弧形閘門考慮采用樣軸拼裝工藝。

2.樣軸制作

樣軸是由無縫鋼管、鋼板拼焊經(jīng)精加工而成，其制作方法是用一根長8m、φ351×14無縫鋼管作主軸，外圈可用δ25鋼板卷制，中間通過δ20環(huán)形鋼板與主軸、外圈焊接成一整體，經(jīng)臥式車床切削加工而成。在設(shè)計樣軸時，要考慮樣軸外圈外徑比鉸鏈孔徑小0.10～0.20mm，樣軸外圈長度及位置尺寸要與鉸鏈尺寸相對應(yīng)，如圖1所示。車床車制樣軸時，要保證精加工后的外圈同軸度和尺寸公差滿足設(shè)計要求。

3.閘門拼裝

（1）放樣

在清掃干凈平整的地面上，劃互相垂直十字線，縱向線為門葉定位基準(zhǔn)線，橫向線為支臂中心線?？v向按門葉厚度尺寸作平形線，兩條平形線即為門葉直立地面的位置線，橫向按兩支臂間距作平形線，兩條平形線即為兩支臂位置線。連接兩支臂支鉸端中心點并延長至門葉邊線相交。

（2）樣軸定位拼裝支臂

閘門的門葉、支臂、鉸鏈等單構(gòu)件及樣軸準(zhǔn)備完成后轉(zhuǎn)入拼裝。拼裝時分別將兩支臂和鉸鏈用螺栓裝配成一體置于兩支臂位置線上，考慮支臂與門葉裝配有一定的夾角，將兩支臂的門葉端分別旋轉(zhuǎn)至要求的夾角高度。用水準(zhǔn)儀校正兩鉸鏈軸孔水平，用鋼直尺在軸孔端部內(nèi)側(cè)上下左右測量兩鉸鏈中心距。將車制的樣軸裝入兩鉸鏈軸孔內(nèi)，在樣軸無縫鋼管內(nèi)孔穿入0.5mm鋼絲，兩端用固定樁、調(diào)線架固定調(diào)整，鋼絲線即是支鉸中心線。支臂控制尺寸調(diào)整到位后，臨時加焊鋼支撐固定，如圖2。

（3）門葉起吊與定位

在門葉面板上清晰標(biāo)識縱向中心線，該線為門葉裝配校正的縱向垂直基線。門葉起吊和定位，是用起重設(shè)備緩慢將門葉起吊移置于樣線上，用經(jīng)緯儀校正縱向垂直基線，待各位置線校準(zhǔn)后，用型鋼在門葉上主梁中部作兩個斜向支撐，支撐底部澆注混凝土固定，支撐上端與主梁臨時固定焊接。為防止拼裝支臂時造成門葉滑動，在門葉著地邊焊接限位塊，同時在面板側(cè)作同樣支撐固定。

（4）支臂連接板焊接

門葉與支臂試裝固定，復(fù)查裝配的相關(guān)數(shù)據(jù)合格后，進行支臂連接板焊接。焊接方法采用CO2氣保焊，先在臂柱四周點焊，固定后作間斷焊，然后安裝筋板。施焊盡量采用對稱焊法，先立焊后平焊，先焊筋板，后整體焊接連接板。焊接參數(shù)可參照以下數(shù)據(jù)：焊絲直徑 φ1.2mm、焊接電流200～210A、焊接電壓27～28V、送絲速度90～110dm/min。

（5）質(zhì)量檢測

弧形閘門出廠前，應(yīng)進行立體組裝檢查，其公差或極限偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。檢查方法為測量曲率半徑及兩側(cè)相對差時，可從支鉸中心線即鋼絲線用測尺直觀量至門葉面板外緣。兩鉸鏈軸孔的同軸度公差及單個鉸鏈軸孔的傾斜度用儀器測出。臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合接觸面用塞尺檢查。支臂與主梁組合處的中心至支臂與鉸鏈組合處的中心對角線相對差，支臂中心至門葉中心距離可用測尺量出。

安徽省梅山水庫除險加固工程新建泄洪隧洞弧形鋼閘門出廠組裝經(jīng)專家組驗收合格，每項技術(shù)參數(shù)均滿足《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規(guī)范》（GB/T14173-2008）要求。后經(jīng)現(xiàn)場安裝調(diào)試，閘門升降靈活、運行平穩(wěn)，通過四年多實際運行，閘門封水效果良好。

三、技術(shù)經(jīng)濟效益評價

1.工藝技術(shù)運用提高了企業(yè)經(jīng)濟效益

（1）節(jié)省材料

傳統(tǒng)采用混凝土樁墩或鋼結(jié)構(gòu)固定支鉸裝置拼裝弧形閘門方法，即在寬曠且地面較平的場地，使用挖機按照閘門拼裝承受荷載及拼裝尺寸要求開挖混凝土樁墩基礎(chǔ)，在上面澆筑鋼筋混凝土樁墩并預(yù)埋支鉸座板、連接螺栓或在基坑內(nèi)焊接配載物固定支鉸裝置。梅山水庫新建泄洪洞弧形閘門如采用傳統(tǒng)拼裝工藝，需要約2萬元的混凝土、鋼筋和預(yù)埋件及輔助材料。采用樣軸拼裝新工藝，材料費用約3千元，可節(jié)省約1萬7千元。

（2）節(jié)省人工、機械使用費

圖1 樣軸制作圖

圖2 樣軸定位拼裝支臂圖

傳統(tǒng)拼裝工藝需要挖機、吊裝設(shè)備、焊接設(shè)備、混凝土澆筑振搗機械等，而樣軸拼裝工藝需要吊裝設(shè)備、加工設(shè)備、焊接設(shè)備等，對于一般閘門制造業(yè)來說，挖機需要市場租賃。采用樣軸定位工藝技術(shù)，為企業(yè)節(jié)省人工60個工日。

（3）縮短工期

梅山水庫新建泄洪洞弧形鋼閘門拼裝計劃工期20天，由于采用樣軸定位新工藝技術(shù)，節(jié)省了土方開挖、鋼筋混凝土澆筑及養(yǎng)護時間，拼裝共用了5天，提前工期15天。

2.工藝技術(shù)安全可靠

（1）新工藝運行安全可靠

采用樣軸定位法拼裝大型弧形鋼閘門，其安全問題主要是防止支臂滑移和門葉吊裝。而防止滑移有效措施是現(xiàn)場牢固固定支臂，固定方法是在定位尺寸校正后，支臂底部用鋼板墊實，在兩側(cè)用型鋼打樁并澆注混凝土作支撐固定。因兩支臂在裝配時已通過焊接鋼桁架連成整體結(jié)構(gòu)，這樣就保證了支臂的穩(wěn)定。

門葉吊裝設(shè)備一般采用大型門式桁車或起重機。施工前編制專項施工安全方案，并由技術(shù)部門組織施工、安全、質(zhì)量等部門的專業(yè)技術(shù)人員進行審核，經(jīng)審核合格由技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字后實施。施工時配備信號司索工、起重工等特殊工種，且人員均持證上崗，統(tǒng)一指揮，杜絕違章操作。

（2）新工藝運用提高了閘門裝配質(zhì)量

樣軸定位新工藝是把閘門拼裝與船舶工程常用的裝配工藝技術(shù)結(jié)合在一起，摒棄了傳統(tǒng)的固定支鉸實配門葉方法，組裝后的公差或極限偏差更能滿足規(guī)范要求，特別是兩鉸鏈同軸度及支臂與主梁組合處的中心至支臂與鉸鏈組合處的中心對角線相對差精度遠遠高于傳統(tǒng)方法，從而提高了閘門拼裝整體質(zhì)量

（作者單位：安徽疏浚股份有限公司233000）

（專欄編輯：張 婷）