导流底孔工作闸门拆除工艺浅析

导流底孔工作闸门拆除工艺浅析

张建军

张建军

中国水利水电第七程局有限公司四川成都610000

摘要：导流底孔作为高拱坝施工阶段的临时导流建筑物，下闸封堵后出口工作闸门就面临拆除，本文主要介绍了锦屏一级水电站导流底孔工作闸门非常规起重吊装拆除工艺。

关键词：导流底孔工作闸门非常规拆除

1引言

锦屏一级水电站混凝土双曲拱坝坝顶高程1885m，建基面高程1580m，最大坝高305m，为世界同类坝型中第一高坝。大坝施工期分导流初期、中期和后期，中期导流建筑物主要为大坝坝体1700m高程布置的5孔导流底孔，孔口尺寸5m×9m（宽×高）。中期导流结束后进口封堵闸门下闸封堵，出口工作闸门及液压启闭机就面临拆除。

导流底孔工作闸门为潜孔弧形闸门，每套闸门重193.96t，由门叶、支臂、支铰等构成。顶部布置一套3000/1250kN液压启闭机，主要包括油缸总成、油泵动力站、现地控制柜、管路及附件等，单套液压启闭机的重量44.243t。

2拆除单元分析

导流底孔工作闸门按安装的倒序进行拆除，顺序为：启闭机油缸及附件→支臂（二）→门叶→支臂（一）→支铰，主要单元重量见表1。

3拆除方案简述

导流底孔工作闸门位于坝体下部1700m高程，闸门拆除时大坝已全线到顶，泄洪深孔出口牛腿与导流底孔工作闸门形成重叠，缆机不能直接吊装闸门。大型吊装机械设备也到达不了拆除现场，站在坝顶吊装高度差达185m，且吊装半径又远，常规起重设备不能满足拆除的需要。根据现场实际情况，充分利用现场已有建筑物和构筑物作为锚点挂装滑轮组，采用卷扬机起升的非常规起重吊装工艺进行拆除。缆机受深孔牛腿阻挡，只能从下游面接钩吊装构件至坝顶。

采用非常规起重吊装重量达290kN，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。施工前编制了专项施工方案，并经专家论证后报监理、业主批准。对于在启闭机房大梁、泄洪深孔工作闸门支臂设置锚点，经过了设计单位的计算复核及相关单位的同意。

4吊装系统布置

4.1启闭机油缸拆除吊装系统

启闭机油缸重29t，长16m。在油缸正上方坝后布置1号天锚，在泄洪深孔工作闸门支臂上布置2号天锚，导向地锚及卷扬机布置在闸墩平台上，缆机大钩吊装钢丝绳位于下游，吊装系统布置见图1。1号天锚和2号天锚吊装能力按29t进行设计，动载系数取1.1，吊装计算载荷为：

Q=1.1×29×9.8=313kN

根据吊装计算载荷，1号及2号天锚滑轮组采用4轮32t吊环式滑车，缠绕8股钢丝绳，查《设备起重吊装工程便携手册》，出头端牵引钢丝绳拉力为S=0.15Q，则：S=0.15Q=0.15×313kN=47kN

出头端牵引钢丝绳拉力为47kN，牵引卷扬机选择两台10t慢速卷扬机。

牵引钢丝绳选择Ф24mm6×37+1钢丝绳，抗拉强度1700N/mm2，破断拉力358kN，钢丝之间受力不均系数取0.82，钢丝绳安全系数如下：

K=358×0.82/47=6.2

钢丝绳安全系数满足《水电水利工程施工通用安全技术规程》（DL/T5370-2007）要求。

导向地锚牵引钢丝绳的最小夹角为45°，查《设备起重吊装工程便携手册》，导向地锚受力为：

P=1.41S=1.41×47=66.3kN

导向地锚选择10t单轮开口滑车，滑车通过钢丝绳固定于闸墩上。

缆机吊装钢丝绳选用双股Ф43mm6×37+1钢丝绳，抗拉强度1700N/mm2，破断拉力1185kN，钢丝之间受力不均系数取0.82，钢丝绳安全系数如下：

K=1185×2×0.82/313=6.2

钢丝绳安全系数满足《水电水利工程施工通用安全技术规程》（DL/T5370-2007）要求。

1号天锚吊装油缸使活塞头离开机架，并将油缸吊装重量逐渐转移至2号天锚，缆机吊装钢丝绳从机房下游接钩吊装油缸至坝顶运走。

4.2支臂拆除吊装系统

支臂分支臂（一）和支臂（二）进行拆除，最大单件重量19.39t。将坝后1号天锚移装至支臂上方启闭机房大梁上，与2号天锚配合进行拆除，吊装系统布置见图2。先拆除上部支臂（二），门叶拆除后再进行下面支臂（一）的拆除。支臂拆除前先将两端的连接螺栓和焊缝割开，再由1号天锚吊装支臂至闸墩平台高程，2号天锚接钩将支臂吊装至启闭机房外，最后由缆机吊装钢丝绳从下游接钩吊至坝顶运走。

（下转第362页）

4.3门叶拆除吊装系统

门叶分割成5节进行拆除，最大单节重量20.043t。根据门叶的位置，在坝体下游墙面增设3号天锚及卷扬机，与1号天锚共同抬吊门叶，吊装系统布置如图3。3号天锚吊装能力按20t进行设计，动载系数取1.1，计算吊装载荷为：

Q=1.1×20×9.8=215.6kN

3号天锚滑轮组选用4轮32t吊环式滑车，滑轮组穿8股钢丝绳，查《设备起重吊装工程便携手册》，出头端牵引钢丝绳拉力为S=0.15Q，则：

S=0.15Q=0.15×215.6kN=32.3kN

出头端钢丝绳牵引力32.3kN，牵引卷扬机选择5t慢速卷扬机。

牵引钢丝绳选择Ф19.5mm6×37+1钢丝绳，抗拉强度1700N/mm2，破断拉力239kN，钢丝之间受力不均系数取0.82，钢丝绳安全系数如下：

K=239×0.82/32.3=6.1

钢丝绳安全系数满足《水电水利工程施工通用安全技术规程》（DL/T5370-2007）要求。

采用碳弧气刨将门叶节间焊缝刨开，然后从顶节门叶至底节门叶依次拆除。1号和3号天锚抬吊门叶离开下一节门叶，并使门叶重量逐渐转移至1号天锚。1号天锚将门叶吊至闸墩平台以上，2号天锚接钩将门叶吊装至启闭机房外，缆机吊装钢丝绳从下游接钩吊至坝顶运走。

4.4支铰拆除吊装系统

支铰单件重量26.725t，拆除时将1号天锚移装至支铰上方启闭机房下游大梁，与2号天锚配合吊装支铰，吊装系统布置见图4。支铰拆除前用4根I20工字钢将活动支铰与固定支铰加固成整体，并用5t手拉葫芦将支铰固定在支铰大梁上。5t手拉葫芦配合1号天锚吊装支铰，使支铰脱离支铰预埋螺栓。1号天锚吊装支铰至闸墩平台以上，2号天锚接钩将支铰吊装至启闭机房外，缆机吊装钢丝绳从下游接钩吊至坝顶运走。

5结束语

锦屏一级水电站导流底孔工作闸门采用非常规起重吊装手段进行拆除，施工难度高，安全风险大。通过合理的施工方案、严格的现场管控，安全、快速的完成了闸门拆除，安全风险受控。