大型下臥式無臂桿弧形閘門鋼絲繩更換

袁敏

(無錫市太湖閘站工程管理處，江蘇 無錫214063)

摘要：鋼絲繩是水利工程運行管理中必不可少的連接件之一，是工程安全運行的基礎(chǔ)。本文結(jié)合下臥式無臂桿弧形閘門的特點，具體介紹了維修時閘門安全鎖定措施和鋼絲繩更換工序。實踐證明鋼絲繩更換技術(shù)安全可靠適用、效果良好，同時也為大型下臥式無臂桿弧形閘門的維修積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩；澆鋅；更換

中圖分類號：TV663+.2

Replacement of Large Horizontal Armless Radial Gate Steel Rope

YUAN Min

(WuxiTaihuGateStationProjectManagementOffice,Wuxi214063,China)

Abstract：Steel rope is one of indispensable connectors in water conservancy project operation management, which is the basis of safe operation in project. In the paper, features of horizontal armless radial gate are combined for concretely introducing gate safe locking measures and steel rope replacement procedures during maintenance. Practice proves that steel rope replacement technique is safe, reliable and applicable with excellent effect. Meanwhile, experience has been accumulated for maintaining large horizontal armless radial gate.

Keywords：steel rope; zinc pouring; replacement

犢山水利樞紐防洪工程位于無錫市區(qū)西南10km的太湖入口處的梅梁湖水利風(fēng)景區(qū)內(nèi)，是太湖流域綜合治理十大骨干工程之一，也是無錫市境內(nèi)通太湖的最大控制建筑，主要由梁溪河節(jié)制閘、梁溪河船閘、五里湖節(jié)制閘、七號橋節(jié)制閘及防洪大堤等組成。由于該工程處于風(fēng)景區(qū)內(nèi)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用了下臥式無臂桿弧形鋼閘門的形式，啟閉機為2套單吊點卷揚式啟閉機，其中孔口凈寬20m弧形閘門1扇、孔口凈寬16m弧形閘門4扇，總設(shè)計排澇流量250m3/s。犢山水利樞紐防洪工程的主要職能有防洪、排澇、擋污、保護太湖水質(zhì)、改善水路交通條件、水資源保護和發(fā)展旅游事業(yè)等。

1概述

由于下臥式無臂桿弧形閘門運行特點，以及受工程運行環(huán)境條件的制約與影響，經(jīng)過10年使用，犢山水利樞紐防洪工程的鋼絲繩水下部分嚴重銹蝕，繩徑縮小明顯，特別是繩頭附近。經(jīng)實際測量，每根鋼絲繩水下部分繩徑最細處不足45mm、最粗處不足47mm，繩徑縮小率最高達到6.7%(原鋼絲繩繩徑為48mm)。為保證工程運行安全可靠、提升工程綜合效率，管理部門結(jié)合實際情況，更換合適的新鋼絲繩。新鋼絲繩采用6V×37+FC-48鍍鋅鋼絲繩，與原鋼絲繩具有相同的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、捻制方式等。

2閘門的安全鎖定

下臥式無臂桿弧形鋼閘門結(jié)構(gòu)，具有以下特點：

a.閘門體積大、重量重。其中梁溪河節(jié)制閘閘門弧面長度7.14m、凈寬21.34m，凈重38.5t；其他閘門弧面長度6.63m、凈寬6.63m、凈重30.2t。

b.閘門維修位置高。鋼絲繩繩套距門底僅0.5m，閘門運行至鋼絲繩更換位置時，繩套露出墩墻頂面，最高門頂高程為11.8m。

c.閘門支撐簡單。閘門自全關(guān)位置向檢修位置運行時，固定在排架側(cè)面的門軌承擔(dān)閘門傳遞的縱向推力，鋼絲繩承擔(dān)閘門的自重。

d.限位鎖定功能弱。節(jié)制閘門槽限制閘門的橫向位移，墩墻以上段僅有門軌(固定在排架側(cè)面)，對閘門的橫向位移約束能力隨著閘門的提升逐漸減??；門軌與鋼絲繩組合能夠有效限制閘門的縱向位移；此外，閘門除鋼絲繩外并無其他懸空支撐固定部件。

e.周邊地區(qū)環(huán)境多變。該工程位于梅梁湖與五里湖和梁溪河交匯處，氣候多變，時常伴有大風(fēng)。

這些特點都對項目的安全措施、支撐固定方法、施工工藝、工期安排等提出了較高要求。

當(dāng)鋼絲繩取下后，不僅使閘門無法懸空固定、自重失去相應(yīng)的支承，而且閘門也失去了縱向位移的限制，在橫風(fēng)較大的環(huán)境下容易發(fā)生傾覆等安全事故。因此，項目實施前首先要完成閘門懸空支撐固定和限位鎖定。經(jīng)詳細討論后，采取的閘門支撐固定和限位鎖定方案如下：

a.門軌背部斜撐。在閘門位于檢修位置時，上下主滾輪與門軌支撐點背面使用2根直徑160mm、壁厚6mm的無縫鋼管斜撐，斜撐另一端固定在地面。增加無縫鋼管斜撐是為了能將閘門主滾輪對門軌的作用力傳遞至地面，從而增加門軌的承載力、減少門軌變形。

b.加焊支撐鋼板。閘門運行至檢修位置后，在閘門兩側(cè)與墩墻頂面交匯處附近合適位置各焊接3塊厚度25mm的豎向支撐鋼板(50cm×40cm)，其中邊梁側(cè)面2塊、正面1塊，豎向支承鋼板底部各連接1塊平行地面的鋼板。鋼板間焊接采用雙面T形焊縫，焊縫寬10mm，使用E4303焊條。豎向支承鋼板的作用是傳遞閘門自重、限制閘門各方向的位移，保證閘門在維修時能維持懸空固定狀態(tài)；平面鋼板的作用是將豎向支撐鋼板點作用力轉(zhuǎn)化為面荷載，減少對地面結(jié)構(gòu)的破壞。

c.門頂系纜。尋找合適固定位置，在其與閘門頂部之間系纜繩，并用調(diào)節(jié)螺栓系緊固定。系纜固定的作用是在較大風(fēng)荷載作用下，減少閘門可能產(chǎn)生的位移，避免施工時閘門發(fā)生傾覆等安全事故。

通過三重支撐加固措施，既有效解決了閘門懸空固定、作用力傳遞、門軌變形保護及避免環(huán)境影響等技術(shù)難題，又保證了項目實施的安全。

3鋼絲繩更換

3.1繩套拆除與清洗

閘門提升到鋼絲繩更換位置并完成支撐鎖定后，首先要進行繩套的拆卸與清洗，大致包括以下五點：?抽出吊座與繩套連接軸，拆卸繩套；?擰松鋼絲繩壓板螺栓，將鋼絲繩從繩筒上卸下；?清除繩套表面的雜質(zhì)與銹蝕；?將繩套放于焦炭爐坩堝內(nèi)加熱，熔化鋅塊，取出舊繩頭；?用堿水清洗繩套內(nèi)外表面，直至露出材質(zhì)本色。

3.2繩頭清洗與做花

新鋼絲繩澆鋅前，需要完成的內(nèi)容主要有：?新鋼絲繩繩頭穿過繩套后，在離端頭30cm位置處用鋼絲密實綁扎；?松開新鋼絲繩繩頭綁扎，使鋼絲完全散開，并剪掉麻芯；?用抹布擦拭每根鋼絲表面的油污；?在離端口5～6cm處，運用工具將全部鋼絲向內(nèi)彎曲，曲率半徑為5～10mm，彎曲角度不大于60°；完成后繩頭處呈菊花狀，蓬徑約為繩徑2倍；?鋼絲彎曲完成，將繩頭浸入硫酸內(nèi)清洗，待鋼絲表面光亮后立即浸入堿水內(nèi)中和鋼絲表面殘留的硫酸，隨后用清水沖洗數(shù)次，洗凈后晾干；?用重錘捶擊繩套末端，使繩頭置入繩套內(nèi)。

3.3鋼絲繩澆鋅

鋼絲繩澆鋅前，使用腳手架鋼管制作簡易工作支架(高1.8m、寬2m)，并將30kg鋅錠放入焦炭爐坩鍋內(nèi)熔化。然后，使用1t手拉葫蘆將繩套倒吊在支架上，封堵繩套尾端孔縫以免澆鋅時鋅液滲漏下泄。準備完成后，用鐵勺將熔化的鋅液平衡澆入繩套，間歇輕錘繩套外壁，使鋅液逐漸密實并與散開的鋼絲融為一體。鋅液自然冷卻凝固后，放下繩套。

3.4鋼絲繩安裝

鋼絲繩的一端，從繩套安裝位置起，經(jīng)過室外定滑輪、操作房運行孔，再纏繞在室內(nèi)啟閉機繩筒上，通過緊固螺栓使壓板壓緊鋼絲繩(鋼絲繩在繩筒上的預(yù)留纏繞圈數(shù)不小于4圈)；然后緩慢運行啟閉機，逐漸收緊鋼絲繩，并涂抹保護油脂；最后插入并緊固繩套與吊座的連接軸。鋼絲繩安裝時，現(xiàn)場人員要認真檢查每個環(huán)節(jié)，閘門兩側(cè)維修人員及閘門運行人員聽從指令、緊密配合，確保安全操作。

3.5解除鎖定及調(diào)整限位

鋼絲繩安裝后，運行閘門使支撐鋼板完全脫離地面。根據(jù)支撐鋼板豎向位置的差異，操作啟閉機手搖裝置，調(diào)整兩側(cè)鋼絲繩長度，待閘門處于平衡位置后，用氧氣-乙炔火焰切割支撐鋼板、門軌斜撐，解除門頂防風(fēng)纜繩等。最后運行閘門，調(diào)整閘門的全開、全關(guān)、檢修等限位，恢復(fù)閘門運行功能。

4結(jié)語

犢山水利樞紐防洪工程是太湖流域重點骨干工程，具有功能多、作用大、維修養(yǎng)護要求高等特點。作為工程附加值較高的易耗材料，鋼絲繩在整個工程的安全運行管理中起著舉足輕重的作用，是實現(xiàn)閘門提升最重要的環(huán)節(jié)之一。實踐表明：該工程鋼絲繩更換技術(shù)可靠適用、效果良好，能夠保證工程的運行工況，保障工程安全運行，同時也為大型下臥式無臂桿弧形閘門的維修積累了經(jīng)驗。

圖5　水庫庫容計算三維曲面