浅谈鲁地拉水电站中如何利用架桥机高效快速完成弧门及预制大梁安装技术

摘要：结合弧门及预制大梁的结构特性，经综合比较，鲁地拉水电站表孔5扇弧形工作闸门和表孔坝顶预制梁采用架桥机吊装，架桥机由郑州大方桥梁机械有限公司生产，型号为DF50/150Ⅲ型。鲁地拉大坝弧门安装过程中，达到平均每7天完成一扇表孔弧门的吊装和初步焊接工作，每12天完成一扇表孔弧门的全部安装工作；安装技术及速度处于国内大型弧门安装领先地位。弧门安装与闸墩混凝土施工交叉进行，利用架桥机跨度大、可移动性强等特点，使整个施工流水节奏前后连贯，一气呵成，顺利完成了业主提出2013年汛前具备“4扇弧门+1扇表孔检修门”挡水条件的要求，为今后类似工程提供了宝贵的经验。

关键词：鲁地拉水电站、金沙江、架桥机、弧门、预制大梁、吊装、工期

中图分类号：F407文献标识码： A

一、工程概况

鲁地拉水电站为金沙江中游水电规划8个梯级电站中的第7个梯级，以发电为主，同时兼有水土保持、库区航运和旅游等综合利用功能。根据预可研阶段设计成果，大坝坝顶高程为EL.1228.0m，电站正常蓄水位EL.1223.0m，总库容17.18亿m3，装有6台360MW机组，总装机容量2160MW，多年平均发电量99.57亿kw.h，年利用小时4610h，属I等大（1）型工程。

金沙江鲁地拉水电站大坝共设5孔溢流表孔，布置在12#～17#坝段之间，其孔口中心线从左至右桩号分别为坝横0+21.50m、0+41.50 m、0+61.50 m、0+81.50 m、0+101.50 m。每孔溢流表孔孔口尺寸（宽×高）为15.0 m×24.0 m，孔口底部堰顶高程为1204.0 m。表孔闸门由门叶结构、支臂、支铰等组成，弧面半径21.0m。总安装工程量约为1785.425t。单扇闸门重约292.79吨。其中门叶重139.69t，按上下结构分8节制作，工地焊接拼装，最重一节闸门为底节门叶，重量为26.48t。支腿重量为87.994t，支铰总重62.864t，单件支铰重31.432t。

大坝闸墩之间采用预制大梁连接，预制大梁横跨表孔，钢筋混凝土预制大梁与现浇混凝土结合形成坝顶公路桥。坝顶公路桥按三级路设计。公路桥面上、下游门机轨道间允许汽车通行，门机轨道两侧不允许汽车通行。表孔、底孔检修门盖板及门库盖板上限制重车通行。各预制大梁参数详见下表1.1-1

表1.1-1 表孔坝段坝顶预制大梁参数表

序号 项目 单位 数量 单根长度（m） 单根吊重（t）

1 上游门机大梁 根 5 16.96 98.67

2 下游门机大梁 根 5 18.16 108.15

3 1#预制梁 根 3 16.66 23.83

4 1a#预制梁 根 2 17.31 24.76

5 2#预制梁 根 3 16.66 39.15

6 2a#预制梁 根 2 17.06 40.09

7 3#预制梁 根 3 16.66 30.50

8 3a#预制梁 根 2 16.81 30.77

9 4#预制梁 根 10 16.66 35.53

10 4a#预制梁 根 5 16.66 35.11

11 5#预制梁 根 5 16.66 61.31

12 6#预制梁 根 5 18.16 29.38

根据现场实际情况，为满足电站挡水发电目标的实现，业主要求在2013年汛前具备“4扇弧门+1扇表孔检修门”挡水的条件；即要求在两个月内完成4扇弧门的安装，同时，土建闸墩混凝土施工仍要在继续抢工赶工，工期紧、任务重。如按照常规施工方法，待四个中墩及边墩浇筑完成后再安装每扇表孔和预制大梁，不仅不能满足业主提出的发电目标要求，同时也将造成资源的浪费和设备闲置。结合弧门及预制大梁的结构特性，经综合比较，鲁地拉水电站表孔5扇弧形工作闸门和表孔坝顶预制梁采用架桥机吊装，架桥机由郑州大方桥梁机械有限公司生产，型号为DF50/150Ⅲ型。

二、架桥机安装及运行

（1）架桥机的安装

根据现场实际情况,鲁地拉大坝17#坝段边墩率先浇筑至坝顶高程1228.00m，而设计体型中1#～6#闸墩下0+018.00～下0+029.54桩号区域布置有启闭机房，该启闭机房底部高程为1224.5m，故该区域与1#～6#闸墩下0+018.00桩号上游区域存在3.5m的高差。而表孔弧门支铰安装位置布置在下0+028.80桩号处，架桥机需横向移位至该桩号位置，才能满足表孔弧门支铰的吊装要求，因此，需要在闸墩下0+018.00-下0+029.54桩号区域安装钢支撑平台，以便安放架桥机运行轨道。钢支撑平台共需制作2榀，随架桥机一起移位。为保证钢支撑平台稳定、牢固，钢支撑平台需要与预埋件焊接固定，故在浇筑闸墩混凝土过程中需进型钢支撑平台预埋件的预埋。

图1：架桥机安装时表孔进度形象下游视图

DF50/150Ⅲ型架桥机具体的安装步骤如下：安装中支腿安装导梁及导梁支腿安装主梁铺设运梁轨道安装平车安装联系框架安装前支腿安装天车安装安全装置安装电气系统全面检查试运行架桥机移位过孔具备吊装条件。

（2）架桥机试运行

对架桥机进行全面检查及调整，确认正常后做如下试运行：

1）将两起吊天车后退至架桥机后部，将导梁前支腿收起，测量导梁前端高度，考虑架桥机悬臂挠度，看是否满足过前端墩帽要求；

2）如果1）满足要求，将前支腿调整就位，调整各机构至正常，可以做吊重试验。亦可用一片混凝土梁作吊重，但吊重必须在规定的范围内。允许天车吊重反复行走2～3次。

3）运梁平车安装完毕后，在轨道上来回运行2次，如有故障及时排除，正常后可投入使用。

4）完成上述空载和加载试验后，再检查各机械、机构、液压及电气部分有否异常，然后投入使用。

（3）架桥机移位过孔

DF50/150Ⅲ型架桥机在右岸18#～21#坝段坝顶平台上进行拼装，拼装完成并进行全面检查和试运行后，架桥机需进行纵向移位到待安装表孔上方后，才具备吊装表孔闸门和预制梁的条件。架桥机过孔总共分为5个步骤进行，具体过孔情况如下：

步骤1：行走前准备，联接临时斜撑，两天车纵移到架桥机后部，运梁平车移到架桥机后部并与主梁联接，前支腿上部与主梁下弦锚固，利用葫芦或其他联接架将前支腿与混凝土面拉紧固定。

步骤2：顶起前支腿顶高千斤顶，利用前起吊天车把中支腿移到前面靠近前支腿，调整中支腿至合适的位置，后运梁平车和主梁下弦联接，收起前支腿千斤顶和后部顶高千斤顶。

步骤3：拆除前支腿与主梁下弦的锚固，利用前、中支腿上行走结构及后运梁平车的动力使架桥机纵移到导梁前支腿到前一跨闸墩预定位置，顶起导梁前支腿千斤顶，调整架桥机主梁水平，将导梁前支腿与墩帽临时固定。

步骤4：利用前支腿上的吊挂轮使前支腿纵移到导梁前支腿处，前支腿和墩顶锚固，调整完毕，准备再次纵移主梁。

步骤5：再次利用前、中支腿上行走结构及运梁平车的动力，将架桥机主梁再次纵移到架桥机工作位置，前支腿上部与主梁下弦锚固，中支腿上部与主梁下弦锚固，后顶高支撑与地面接触牢固，拆除运梁平车与主梁之间的联接，架桥机具备架梁条件。

三、架桥机的应用

（1）DF50/150Ⅲ型架桥机主要技术性能

外型尺寸：90m×6.5m×8m

最大起重量：150t

桥梁跨径：≤50m

适用最大纵坡：±3％

大车额定纵向运行速度：4.25m/min

大车额定横向运行速度：2.45m/min

小车额定纵向运行速度：4.25m/min

小车额定升降速度：0.8m/min

工作状态跨中：45mm

空载悬臂前移：55Omm

总电容量：93.8kw

根据鲁地拉水电站大坝设计，12#和17#坝段宽21.5m，13#～16#坝段单个坝段宽20m，每个表孔宽15m，DF50/150Ⅲ型架桥机可满足一次性横跨2个表孔；另外架桥机上下游可以根据轨道长度进行移动，完全可以满足弧门各节门叶的吊装和焊接定位，从而大大节省了弧门的吊装时间。

（2）弧门安装

1）溢流表孔弧形工作门门叶安装工艺流程

溢流表孔弧形工作门门叶安装工艺流程如下： 支铰装置安装及验收裤衩安装底节门叶及下支臂安装第二门叶安装第三节门叶及中节支臂安装第四节门叶安装第五节门叶及上节支臂的安装六、七、八节门叶安装消缺、防腐与液压启闭机连接无附件运行止水安装试验及验收。

2）支铰装置的安装

为方便支铰吊装，在支铰下方设一个简易安装平台。支铰座采用DF50/150Ⅲ型架桥机将支铰座吊入安装位初步固定。支铰座与铰链相对位置在现场车间用支撑固定成闭门状态。支铰运抵坝顶 1128.00m高程平台，用架桥机吊入安装位置，然后利用千斤顶进行位置微调。调整时利用全站仪、水平仪、钢绞线及吊线锤的方式计算测量点的计算值作为调整支铰的依据。支铰调整安装时，要精确测定支铰实际中心线与样点中心线的误差、控制轴的同轴度等符合下表的规定：

表一：支铰座安装完成质量检测标准

序号 门叶部位 检 测 项 目 控制公差 备注

支铰 里程 ±2.0mm

铰座中心对孔口中心线的距离 ±1.5mm

高程 ±2.0mm

铰座轴孔倾斜 1/1000

两支铰轴孔同轴度 1mm

3）裤衩的安装

鉴于金沙江鲁地拉水电站大坝溢流表孔弧形工作门支臂装配出厂时支臂的前置垫板与支臂是焊接完成后精加工的，支臂裤衩与下支臂是分开制作，为保证闸门门叶与支臂安装完成后支臂前置垫板与闸门门叶间的接触面的安装精度符合《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018-2004中第7.5.5.5条的规定，闸门下支臂的安装不可能再像底孔工作闸门安装那样将下半支臂与裤衩事先拼接起来，而只能在现场采用底节门叶、下支臂、裤衩同时在空中拼接的安装方式。为保证下支臂与裤衩在空中对接的需要，裤衩吊装前，首先按照闸门闭门状态时的角度在裤衩上事先制作焊接一工作平台。裤衩的工作平台制作焊接完成后将裤衩吊入安装位并紧固相应螺栓完成裤衩的安装。

4）底节门叶结构与下支臂的同时安装

为了加快安装速度，结合DF50/150Ⅲ型架桥机的特性，采取底节门叶结构与下支臂的同时安装的施工工艺。

首先在闸门门槽底坎下游面焊接2块闸门底节门叶就位后的安装限位块。采用DF50/150Ⅲ型架桥机将调整好角度的底节门叶吊入门槽内偏于实际安装位的上游约20cm左右（便于下支臂的吊入）固定在门槽侧轨上，采用缆机将单条调整好角度的下支臂吊入门槽与底节门叶连接并紧固螺栓，将完成支臂安装一端架桥机的天车松开脱钩对已安装支臂完成的支臂重新进行吊装（要求其吊点位于底节门叶与安装支臂的重心下游面，闸门门叶的重量主要有底坎承担），在架桥机完成重新吊装后解除缆机对该节支臂的吊装完成一条支臂的吊装。采用吊装第一条支臂的方法吊装第二条支臂。在两条支臂完成吊装后割除临时固定闸门门叶的支承，将门叶采用千斤顶顶离地并向下游缓慢移动就位，在顶升底节门叶向下游就位的过程中边顶边采用DF50/150Ⅲ型架桥机调整支臂角度与已安装裤衩初就位，直至将底节门叶调整到安装位后进行支臂与裤衩的精确调整安装完成底节门叶与下支臂与裤衩间的安装。

5）第二、四、六、七、八节门叶的安装

在底节门叶和下支臂完成安装后，利用DF50/150Ⅲ型架桥机可上下游移动的特性，可直接将第二节门叶直接吊装就位安装的方法，其弧面半径参照底节门叶安装时的尺寸比原设计弧面半径大5.0～8.0mm。

第四、六、七、八节门叶的安装在第三节门叶和中支臂、第五节门叶和上支臂分别完成安装后参照第二节门叶的安装方式进行安装。

6）第三、五节门叶和中、上节支臂的安装

首先在下支臂上离裤衩约50cm左右的地方焊接一临时钢支撑平台，要求该钢支撑平台顶部高度正好是安装好后的中支臂的下缘高度，钢支撑平台的强度应满足支承中节支臂的要求，以便于中节支臂的存放。

在第二节门叶安装到位后，采用DF50/150Ⅲ型架桥机将调整好角度的第三节门叶吊入门槽内，要求闸门门叶吊入后向上游偏移20cm左右（便于中支臂的吊入），采用30t缆机配合将调整好角度的第一条中支臂吊入与门叶就位并紧固螺栓，将中支臂下放到事先焊接完成的钢支撑平台上，为防止中支臂从钢支撑平台上滑落此时应采用1台5t手拉葫芦将中支臂与裤衩固定在一起。采用吊第一条中支臂的办法吊装第二条中支臂。

在第三节门叶及两条中支臂吊装完成后，采用架桥机将闸门第三节门叶端微微提起，将固定中支臂的2台5t手用葫芦收紧同时向下游移动架桥机，在中支臂就位后下放架桥机将吊起的第三节门叶就位完成整个吊装程序。

第五节门叶与上支臂的安装吊装参照第三节门叶与中支臂的安装吊装方法进行。

（3）预制大梁安装

DF50/150Ⅲ型架桥机初始安装时跨越4#、5#表孔，进行该2个表孔预制梁的吊装。待4#、5#表孔预制梁安装完成后，架桥机需移位至2#、3#表孔上方，进行2#、3#表孔预制梁地吊装。待2#、3#表孔预制梁安装完成后，架桥机需移位至1#表孔上方，进行1#表孔预制梁地吊装。架桥机总共需要进行2次纵向（左右岸）移位。每个表孔坝顶预制梁安装顺序如下：上游门机大梁下游门机大梁5#梁4#梁（靠近下游门机大梁）1#梁（1a#）2#梁（2a#）3#梁4#梁（靠近上游门机大梁）4a#梁6#梁。

在架桥机安装完成并具备使用条件的情况下，进行表孔预制梁安装，表孔预制梁安装步骤如下：预制梁安装支座清理安装支座尺寸和高程测量板式橡胶支座安装运梁小车运送4#～5#表孔预制梁架桥机吊装4#～5#表孔预制梁（中间穿行抗震锚栓安装）架桥机移位至2#、3#表孔运梁小车运送2#～3#表孔预制梁架桥机吊装2#～3#表孔预制梁（中间穿行抗震锚栓安装）架桥机移位至1#表孔运梁小车运送1#表孔预制梁架桥机吊装1#表孔预制梁（中间穿行抗震锚栓安装）1#～5#表孔预制梁复测校正填充梁端及梁间填缝材料1#～5#表孔预制梁桥面混凝土铺装处理。

架桥机吊装表孔预制梁施工工艺流程详见下图：

图2：表孔预制梁施工工艺流程

（四）经验总结

根据工程实际情况，2013年3月14日，DF50/150Ⅲ型架桥机开始安装；2013年3月22日，16#闸墩浇筑至EL.1228.00m；2013年3月24日，15#闸墩浇筑至EL.1228.00m；2013年4月10日架桥机完成安装调试开始投入使用，开始安装5#表孔弧门；2013年4月17日，14#闸墩浇筑至EL.1228.00m；2013年4月18日，5#表孔弧门吊装全部完成； 2013年4月24日，4#表孔弧门吊装全部完成；2013年5月5日，13#闸墩浇筑至EL.1228.00m； 2013年5月8日开始跨孔转移，5月11日跨2#、3#孔完成开始装3#表孔弧门；2013年5月26日2#表孔弧门吊装完成。最后按规定工期顺利完成1#弧门的吊装和预制大梁的安装工作。弧门和预制大梁安装完成后，对相应的各项指标进行了质量检查，均满足设计要求。

鲁地拉大坝弧门安装过程中，达到平均每7天完成一扇表孔弧门的吊装和初步焊接工作，每12天完成一扇表孔弧门的全部安装工作；安装技术及速度处于国内大型弧门安装领先地位。弧门安装过程中，大坝其他闸墩混凝土浇筑同步有条不紊的浇筑，待闸墩浇筑至坝顶一定龄期后，4#、5#表孔弧门全部安装完成，架桥机移动至相应的闸墩上，进行剩余两孔弧门安装。弧门整体安装完成后，12#坝段也浇筑至坝顶1228.0m高程，即刻开始大坝预制大梁的安装。弧门安装与闸墩混凝土施工交叉进行，利用架桥机跨度大、可移动性强等特点，使整个施工流水节奏前后连贯，一气呵成，顺利完成了业主提出2013年汛前具备“4扇弧门+1扇表孔检修门”挡水条件的要求，为今后类似工程提供了宝贵的经验。