三峡船闸反向弧形闸门安装方法研究

摘要：三峡船闸是世界上最大的多级船闸，每个闸首均设有一扇反向弧形闸门，作为输水廊道的工作阀门，是三峡船闸最重要的设备之一。本文在总结三峡船闸反向弧形闸门安装技术的基础上，对反向弧形闸门的安装方法进行了研究、总结。

关键词：三峡船闸 反弧门 安装

中图分类号：TU85 文献标识码：A

一、引言

三峡船闸分南北两线，在每线船闸的左右各布置一条输水廊道，在各闸首段的输水廊道内设计有一扇反向弧形闸门（下简称“反弧门”），六个闸首共24扇，门体结构为横梁全包式整体结构，门体通过支铰连接与门框形成一个整体阀门。阀门设计所采用的不锈钢复合钢板、底沿钢性止水、自轴承、支铰浇铸巴氏合金等技术是国内外目前最先进的。

二、施工难点

1、反弧门的所有设备均由井口吊入安装，最大吊装深度87m，部分埋件不能直接吊装就位。门体通过井身段时与井壁的最小间隙仅20cm。

2、底坎设计有格式加强筋，常规的先装后浇砼的方法不能保证砼的浇筑密实度，必须先进行倒浇砼后再安装。

3、埋件二期砼仓位空间狭小，钢筋分布密度大，仅靠设计的加固方案不能保证安装精度，采取在仓内预先埋设槽钢进行二次加固方案，保证了安装质量。

4、支铰巴氏合金浇铸施工现场空间狭小，环境湿度大，气温低，通风条件差等，浇铸质量难以保证。设计一套专用模具，在试验的基础上，确定各种浇铸参数用于指导现场浇铸，保证了浇铸质量。

5、自轴瓦为整园结构，每付轴瓦由两个园环组成，中间用隔离环隔离，轴瓦园环尺寸为φ770×φ700×300，重215.6Kg，制造精度高，配合间隙小，直接吊装极容易造成损坏。解决方法是利用支铰轴端螺孔设计一套专用工装，配合安装。

6、质量要求高，三峡反弧门安装质量检测标准（TGPS•J40—2000）高于国家标准（DL/T5018—94）。

三、反弧门技术要求

1、底坎安装： ①底坎止水中心与铰座中心水平距离允许偏差：±2.0mm②底坎止水中心与铰座中心的高程差允许偏差：±3.0mm ③对孔口中心线距离偏差：±1.5mm④工作表面一端对另一端的高差：≤1.0mm ⑤止水工作面局部平面度：≤0.3mm/m⑥非止水工作面局部平面度：≤3.0mm/m ⑦表面组合处错位允许偏差：≤1.0mm（平滑过度）

2、侧壁安装：①止水工作面对孔口中心线的距离允许偏差：+1.0 0mm ②非止水工作面对孔口中心线距离允许偏差：+2.0 -1.0mm③止水工作面局部平面度：≤0.5mm/m ④非止水工作面局部平面度：≤3.0mm/m⑤工作表面组合处错位：≤1.0mm（按1/30坡度平滑过渡）⑥同一横截面孔口对角线差：≤3.0

3、门楣安装：①门楣止水中心线与支铰中心距离R偏差允许偏差：±2.0mm②门楣止水中心至底坎工作面高程偏差：±2.0mm③止水工作面平面度：≤0.5mm④非止水工作面平面度：≤3.0mm⑤门楣止水中心线相对底坎平行度：1/2000门宽⑥工作面扭曲：≤2.0mm ⑦工作表面组合处错位：≤1.0mm（按1/30坡度平滑过渡）⑧门楣顶板与侧壁组合处错位：≤1.0mm（按1/30坡度平滑过渡）

4、活动导轨安装： ①对孔口中心线的距离允许偏差：+2.0 0（mm）②活动导轨中心对铰座中心R：+3.0 0mm ③工作表面平面度：≤2.0mm ④扭曲：≤2.0mm ⑤与侧壁工作表面组合处错位：平滑过渡

5、支座架安装：①支座架钢梁里程偏差：±1.5mm ②支座架钢梁高程偏差：±1.5mm③支座架中心线与孔口中心线距离偏差：≤2.0mm④支座架中心线与支绞中心距离偏差：≤3.0mm⑤支座架表面的倾斜度允许偏差：1/1000 ⑥两侧支架中心高程偏差允许偏差：≤3.0mm

6、支铰安装： ①铰座中心对孔口中心线距离:±1.5mm②铰座轴孔中心里程偏差:±2.0mm ③铰座轴孔中心高程偏差:±1.5mm④铰座轴孔的倾斜度:1/1000⑤两铰座轴孔中心高程差:≤1.0mm且与底坎偏差一至⑥两铰座轴孔轴线同轴度:≤1.0mm

7、门体安装： ①侧止水座面与孔口中心线距离:≤1.5mm②支铰轴中心一门楣止水工作面中心线距离R:±2.0mm ③门体底止水间隙:≤0.1mm ④侧止水橡皮压缩量偏差: 0 -2.0mm ⑤顶止水橡皮压缩量偏差: +2.0 ，-1.0mm

四、反弧门安装

1、安装工艺流程：一期表面凿毛埋件控制点、线测放测量监理确认埋件加固用槽钢预埋廊道底部先浇一层混凝土底坎、侧壁（四）支承托架安装左、右侧壁（四）预先吊装底坎（二）吊装底坎（一）吊装调整、加固、装焊底坎通气管搭设工作平台、铺设木板、安装钢管滚筒左、右侧壁（三）及顶板吊入井口左、右侧壁（三）及顶板拼装成“∏”型并固定将“∏”牵引至设计安装区撤出滚筒和木板用同样的方法安装侧壁（二）、门楣侧壁（一）吊装就位、固定侧壁（三）、（二）、（一）、顶板、门楣精调、加固装焊门楣通气管活动导轨吊装活动导轨吊装精调、加固支座架吊装支座架调整、加固埋件组合缝焊接、打磨内支撑安装验收浇二期混凝土并养护环氧灌注复测内支撑及排架拆除现场清扫支铰吊装支铰调整验收巴氏合金浇铸复测门体侧水封配孔预装自轴瓦安装门体吊装门体调整支铰盖回装水封安装底止水研磨门体验收现场清理。

2、安装准备工作：①将安装部位清理干净，对照图纸认真核对孔口尺寸、一期插筋和钢筋布置。②在底坎安装区布设四根垂直槽钢，将槽钢与砼钢筋网焊牢固并浇入一定量的混凝土，确保槽钢不发生位移和变形。③底坎、支铰支座架倒浇混凝土：将底坎放在专用平台上，工作面向下，调整底坎止水线与专用平台支承梁重合后将底坎加以固定，在底坎格式筋板的适当位置焊接角钢并预留φ30冒气孔后可进行倒浇混凝土。支铰支座架可直接倒浇混凝土。④根据设计施工图纸中主要坐标控制点测放安装控制点、线，并予以确认。⑤为了防止二期混凝土施工时不发生变形，埋件安装后应用内支撑结构支撑顶、底及左、右侧壁。内支应制作成螺栓连接可调整的分段结构，现场施工排架应避开内支撑。

3、埋件安装：先吊侧壁四至安装部位。吊入阀门井前钢丝绳一端挂一台5T导链，当进入安装部位前，将预先固定在阀室顶板插筋锚点处的手动葫芦与侧壁四挂接。将吊钩一端导链下降，同时将锚点导链提起，直至吊钩导链摘除，侧壁四由吊钩一端钢丝绳和锚点导链抬吊就位。就位时略向下游，与底坎留出10mm的间隙。再利用布置在进口的吊车将底坎（二）、（一）吊入安装位置并进行调整、加固，然后将侧壁四与底坎对接，将顶面调平，靠下游侧顶部调成正偏差。利用控制点、线对底坎、侧壁四进行检查、精调，满足质量要求后装焊底坎通气管。侧壁（二）、（三）、顶板、门楣的安装：在已安装好的底坎和侧壁四顶面上铺垫一条宽300mm、厚60—80mm的木板条，在木板条上面铺设等间距的厚壁钢管，钢管两端用型材连接成整体，形成联动滚筒。将左、右侧壁（三）吊入廊道井口部位底板上，临时加以固定，再将顶板吊入放置在侧壁（三）上，形成“∏”型几何结构，调整“∏”尺寸满足设计要求，加固牢固，解除临时加固，用布置在下游检修门的导链利用钢管作滚筒将“∏”整体框架缓缓拉到设计安装位置，撤出钢管和木板条。用同样的方法安装侧壁（二）、门楣。最后将侧壁（一）吊装就位，调整加固。调整主要控制指标是侧壁工作面的垂直度和曲率半径，并在侧壁（一）止水线上用红色记号笔作出标记，以便在安装时测量方便。活动导轨及导轨支座安装：吊装前将活动导轨与导轨支座用M24X90的螺栓连接紧固。钢丝绳一端挂导链起吊导轨，调整导链使导轨至工作状态吊入槽内安装。初调时，先将活动导轨底部止水中心与侧壁（一）止水中心对齐，检查顶曲率半径满足设计要求后进行初部加固，摘除吊钩。支座架安装：支座架与水平成57°倾角，控制方法是：在测放的左右支铰中心、支座架中心各绷紧一根钢琴线，在支座架中心上下取合适等距离点作为增补控制点（以三闸首为例，见图1），测量支铰中心与增补点的距离即可控制支座架图1支座架安装控制方法

的倾角，然后进行加固。在埋件调整螺杆与搭接板按规范要求焊接完毕后，检查埋件变化情况，若有变动用调节螺母进行精调，合格后，将所有螺母拧紧，边拧紧边监控，合格后再将预埋槽钢、角钢按合理的连接方式对底坎进行二次加固，装焊门楣通气管，将埋件组合焊缝正、背面分段对称点焊，正面用φ3.2mm不锈钢焊条，背面用φ3.2mm普通焊条，点焊长度不得小于50mm。待埋件组合缝正式焊接完成后，将过流面焊缝余高打磨平整。内支撑安装：内支撑安装时与过流面接触处应垫一层薄白铁皮，保护埋件过流不锈钢复合层。内支撑安装完成后验收，浇二期混凝土和冒气孔灌注环氧封堵。

4、支铰安装及巴氏合金浇铸：当二期混凝土强度达到80％时即可吊装支铰，吊装前应将支座架周围清理干净并复测浇砼后的支座架，确认没有发生变形，支铰吊入后，测放左、右闸墙上的支铰中心质控点，绷紧一根0.3mm的钢琴线，调整左、右支铰的同心度，利用测放在底板上的质控点调整支铰对孔口中心的偏差，符合规范要求后，拧紧支座架M100×6螺母，验收合格后浇铸巴氏合金。巴氏合金浇铸前先将浇铸用专用平台吊入井内，将支铰周围及浇铸部位清扫干净，装上专用模具，用喷灯加热浇铸部位至80℃，浇铸时严格按照试验时确定的参数控制浇铸温度和时间，待巴氏合金完全凝固后，折除模具并清除浇铸口、冒气口多余的合金。用液压搬手将M100×6螺母上紧至规定力矩。

巴氏合金（ZPbSn16Sb16Cu2）元素组成：锡：15%—17% ，锑：15%—17%， 铜：1.5%—2.0%

巴氏合金浇铸参数：①铰座浇铸前预热：60℃—80℃；②铰座浇铸温度：470℃—490℃；③浇铸速度：每次不超过120秒

5、门体安装：①门体安装前对照图纸进行检查并作好记录。②按设计要求完成最后一道油漆。③门体两侧止水橡皮配孔预装。检查左、右水封的间距，应保证侧水封橡皮的压缩量，如果达不到设计要求，可用适当厚度的薄橡皮垫进行调整。④轴瓦安装：安装前应认真阅读相关图纸和制造厂说明书，对轴承组件和支铰轴表面清冼干净，在轴瓦工作面手工涂上一层专用油，油膜厚度≥0.3mm(油槽内、隔离环用涂油)，将设计的专用锥形模具固定在支铰端部，按图纸要求将轴瓦及其所有组件安装在支铰轴上，安装过程中不得使用手锤等强制措施。轴瓦安装后应用干净白布和防雨布进行包扎，支铰轴端部用木板固定，保护轴端和轴瓦。⑤在门体左、右支臂内侧搭一平台。⑥门体吊装：吊装前应用与门体外形尺寸相同的钢结构架试槽，确认门体能顺利通过井身到达设计安装区。门体采用一台400t汽车吊吊装，门体起吊后应将门体调平，水平度≤1mm。门体通过井口时用一台200t汽车吊装将支铰提起将门体旋转38o通过井口牛腿（见附图2），然后将200t吊钩摘除，用一台400t汽车吊将

图2反弧门吊装图

门体缓慢下降，下降时应有四人站在门体内的平台上与门体同时下降，指挥吊车并防止门体通过井身段时与井壁以生碰撞。门体下降到设计安装区后，先让支铰轴落入支铰座，用5t千斤顶顶在支铰轴轴端调整门体几何中心直到满足规范要求，装好支铰盖，摘除吊钩。⑦侧、顶水封安装及底止水研磨：侧止水回装前应拆除活动导轨，将门提到全开位，自下至上采取逐步安装下放门体的方法。顶水封安装时门体应处于关终位，调整好顶止水橡皮与门楣的压缩量以及顶止水与侧止水的结合部，然后配孔、与侧水封橡皮粘接，上紧顶止水压紧螺丝。底止水的研磨：研磨前将底坎清理干净，门体处于关终位，检测底止水间隙，将超标部位做好标记，将门提起300mm，用小磨削量（0.02-0.04mm）垂直水流方向对门体底止水进行反复研磨,直至满足质量标准要求，以保证门体与底坎实现面接触。

五、结语

三峡船闸反弧门安装施工难度大、安全风险高、质量要求严。本文通过对三峡船闸24扇反弧门安装工艺的研究、完善和总结，得出一套完整的安装施工方法，为类似反弧门安装工程提供借鉴，具有一定的推广价值。

参考文献：

1、中国长江三峡集团：《三峡船闸运行管理手册》，2005