三峡永久船闸金结安装研究
时间：2022-04-28 11:55:42
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摘要：三峡双线五级船闸水头113m单级最高工作水头45.2m，闸室有效尺寸280m×34m×5m。共设人字门24扇，总重20000t，预计整体调试时间长达1年之久，安装时间将不足两年。影响工期的制约因素是门体吊装和运输，而决定安装质量的是门体焊接变形控制。第二闸首人字门安装是关键，有就地顶升法和浮式移位法。后者可使底坎混凝土浇筑时间缩短20天，移位操作时间缩短12天，停航时间缩短62天。
1 双线五级船闸的运行条件
三峡双线五级船闸，是世界上目前最大的多级船闸。水头113m，单级船闸最高工作水头45.2m，闸室有效尺寸280m×34m×5m。
第一闸首长70m，高程185m，闸室长265m。
第二闸首长43.5m，高程185m，闸室长263.5m。
第三闸室长43.5m，高程160.0m，闸室长265.5m。
第四闸室长度41.5m，高程139m，闸室长265.5m。
第五闸室长度52.8m，高程116.67m，闸室长254.2m，
第六闸室长度56.0m，高程98.75m。
该船闸是三峡水利枢纽三大建筑物之一，是三峡工程建完后长江航运的主要通道，货运能力为5000万t/年，船队过闸总历时约为2.35h。由于升船机推迟建设，运行初期，船闸将成为枢纽唯一的航运通道，因此必须保证船闸按期通航。
由于该船闸金届结构及设备数量众多，对整体设备质量及安装调试的要求将更高。其中船闸的人字门运行中启闭最为频繁，它与输水系统阀门协调工作，以调整闸室水位。当其中任何一扇闸门发生故障时，应具备将闸门迅速移位进行检修处理的手段，操作人字门和输水系统工作阀门的启闭系统也应运行可靠。
2 人字门安装方案的优化
三峡双线五级船闸，每线6个闸首，每个闸首安装两扇人字门，共计24扇高度不同的人字门，其宽度和厚度分别为20.2m与3.0m。最高的第二闸首人字门高为38.5m，重828t。人字门总重约为20000t，预计整体调试时间要长达一年之久，这样，留给人字门安装的工期就不足二年。在双线五级船闸中，人字门是关键设备，其安装质量的优劣与能否达到预定安装控制工期将直接影响液压启闭机、充泄水阀门的安装和系统整体调试。因此要求保证2003年汛前通航，必须保证所有人字门安装、调试都按控制进度完成。国内外大型船闸的施工经验表明，影响直线工期的制约因素是门体的吊装和运输，而影响闸门质量的关键因素是门体焊接变形控制。
人字门门体分节要根据现场起重设备而定。与闸室混凝土浇筑共用的起重机是在第一级、第三级和第五级闸室底板上架设的80t高架门机。起重机轨道应布置在闸室底板的承重梁上，并要避开底字门的分节段数可控制在12节。第一级闸室底板上安装的高架门机可控制第一、第二闸首共4扇人字门安装，还可协助第一闸首前的检修闸门和叠梁安装。第三级闸室底板的高架门机可控制第三、第四闸首4扇人字门及其他启闭机的安装。第五级闸室底板的高架门机可控制第五第六闸首4扇人字闸门及启闭机安装，以此类推。
人字门的门体由金属结构拼装基地利用大型平板车运至永久船闸环形公路，用80t高架门机直接卸车。
输水廊道的反弧形闸门尺寸为9.20m×6.45m×7.23m(长×宽×高)，重达86.6t，已超出闸室中高架门机的起吊能力，可经环形公路运至安装孔口，由300t履带起重机卸车吊装。
由于人字门安装工序复杂，一扇人字门从预埋枕垫和底枢安装，到门体调整完毕最少要200天，因此24扇人字门要开设12个工作面才能满足年安装10000t的要求。
由于人字门受水压后利用三铰拱的力学原理将巨大的水推力传递到闸墙上，同时又使闸门的止水密封压合，因此除控制门体的主要尺寸(门体长、宽、高)外，还要求焊接成形后，门体正面与侧面直线度偏差不能大于4mm。对如此巨大的门体焊接变形值的控制，在葛洲坝1、2号船闸人字门体焊接时已归纳总结一套成熟的经验：严格控制门体横断面重心轴距面板的距离。三峡船闸所有人字门重心轴都偏向上游面，重心轴距面板为1.05m(约为整个门体厚度的1/3)。焊接从二侧边柱开始，然后翼板、纵隔板，最后焊接面板。焊接中如有超差，可用改变纵隔板与主梁腹板角焊缝校正。
3 第二闸首移位优化方案
船闸在水库水位蓄至135m开始通航，工程建完后蓄水位为175m。按常规，第一和第二闸首人字门的高度将大于47.5m，将超过我国目前的制造能力。由于第一闸首在运行初期152.0～156.0m水位时，可用事故检修门临时挡水作为第一闸首工作门使用，故第一闸首人字门可按后期运行水位145.0～175.0m水位设计人字门的高度(37.5m)。由于可利用检修门挡水，第一闸首人字门可在2009年工程完建后，将底坎浇至140.0m高程再安装人字门一次到位。
运行初期第二闸首人字门安装是在130m高程的底抠上进行的。当水位蓄至165.0m时，第二闸首人字门已不能满足运行要求，需将底枢拾高进行第二次安装(图1)。
二闸首人字闸门重为828t，加上淤积在门体上泥沙的重量，总重将达1040t。如此巨大的门体要举升10m高度并非易事。经研究，认为下述二种方法都是行之有效的。
图1二闸首人字门顶升安装示意图
