明星 覃志强

摘要：大型水利水电工程金属结构设备制造、安装过程复杂，精度要求高，且由于施工现场条件变化，很难在设计阶段完全论证全面。介绍了夹岩水利枢纽工程泄洪洞金属结构设备初设、技施及制安过程，从设计角度论证了各项技术难点以及处理措施。针对安装过程中边界条件发生变化，引起安装方案调整问题，结合工期要求，经现场技术经济比选，确定了增设1 286.88 m临时吊装平台方案。实践表明，调整后的方案可保证泄洪洞土建与金属结构安装工作同时进行，确保安装工作按时完成。

关键词：泄洪洞;金属结构设备;制造安装;设计调整;夹岩水利枢纽工程;贵州省

中图法分类号：TV651.3文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.010

Abstract：The manufacturing and installing process of metal structure equipment of large-scale hydropower projects can not be fully demonstrated in the design stage due to complexity， high accuracy requirement and in-site condition variation. The initial design， technical construction design， manufacturing and installing process of metal structure of spillway tunnel of the Jiayan Hydro-complex Project were introduced and the difficulties are demonstrated in terms of the design and the treatment measures were provided. According to the changed boundary conditions in the installing process， the installing scheme was adjusted. The temporary lifting platform at EL 1286.88 m was added by considering the schedule and comparing the technical and economical factors in site. The practice showed that the adjusted scheme ensured that the spillway construction and metal structure installment were conducted at the same time， which met the schedule requirement.

Key words： spillway; metal structure equipment; manufacturing and installing; design adjustment; Jiayan Hydro-complex Project; Guizhou Province

1 工程概况

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程（以下简称“夹岩工程”）是迄今为止贵州省内最大的水利工程，包括水源工程、毕大供水工程及输水工程3个部分。其中，水源工程总体布置为：河床布置混凝土面板堆石坝，最大坝高154.0 m，最大坝宽445.797 m，坝顶长428.93 m;左岸依次布置开敞式溢洪道、泄洪洞、放空洞;右岸布置坝后引水发电系统。在左岸泄洪洞进口处设置1扇平面事故闸门与1扇弧形工作闸门，用于水库汛期泄洪及水库上部腾空库容。

2 泄洪洞金属结构设计

在左岸泄洪洞進口处设置尺寸为35.5 m×18.0 m×96.0 m（长×宽×高）竖井（含排架），后接无压隧洞，进口处设置5.5 m×8.0 m平板事故检修闸门1扇，下游5.5 m处设置5.5 m×6.0 m弧形工作闸门1扇，闸门底槛高程为1 265.00 m。

2.1 初设阶段

事故闸门设计为潜孔式平面定轮钢闸门，主支承采用简支式定轮，门体上共设置有10套简支轮。为实现轮子在安装时的平面调心，采用偏心轮轴方式，轴承形式为自润滑滑动轴承，闸门止水设置在闸门的下游面，在门楣顶部下游1.9 m处设置1.0 m×5.5 m通气孔，通气孔面积为5.5 m2，门体重105 t，采用II型门槽，埋件工作段主轨主材为ZG35Cr1Mo合金铸钢，埋件重170.5 t（含二期钢衬），选用1套QPG2×2500kN-70m高扬程卷扬式启闭机，为辅助启闭机零部件的安装、维护检修工作，在启闭机室内1 355.70 m处设置1台单梁桥吊，容量为160 kN，扬程为13 m。

弧形工作闸门设置为直支臂，球铰结构，弧门半径为12 m，支铰中心高程为1 274.50 m，支铰高度距离闸门底槛9.5 m，采用进口自润滑球面关节轴承。设置π形闸门检修平台，闸门检修平台高程为1 274.00 m，主梁及支臂采用箱型结构，顶止水采用转铰止水与压盖式P形止水相结合的形式，门体重163.65 t，埋件重88.71 t（含支铰钢梁、钢衬），启闭机选用1套QHSY3000kN/1100kN-10m的潜孔弧形闸门液压式启闭机，为方便启闭机液压油缸等零部件的安装、维护检修及拆卸等操作，在井筒高程1 302.82 m处设置1套检修桥吊，容量为320 kN，扬程为16 m。

2.2 技施阶段

技施阶段主要根据初设阶段资料进行制造（加工）、安装条件下的详图设计等工作，主要对2扇闸门及启闭设备进行局部修改。

经过技术经济论证，事故闸门主要变化包括：①主支承采用简支轮，设置8套;②启闭采用1套QPG5000kN-67m固定高扬程卷扬式启闭机;③通气孔调整为2个，尺寸调整为1.2 m×2.5 m，总通气面积为6 m2;④调整后门体重116.517 t，埋件重147.522 t（含二期钢衬）。

经过技术经济论证，调整后的弧形工作闸门重167.386 t，埋件重98.107 t（含支铰钢梁、钢衬）。

2.3 初设与技施阶段修改分析对照

根据事故闸门施工图阶段验算及技术论证，由于62 m深的门槽对启闭机吊头及钢丝绳运行有影响，会出现顶部钢丝刮擦混凝土槽问题，且考虑充水阀的安全性及水流条件，将初设阶段双吊点调整为技施阶段的单吊点，启闭机由原2×2 500 kN调整为5 000 kN。主支承为保证多轮的接触面，将原10套轮子调整为8套，采用偏心轮。弧形工作闸门技施阶段与初设阶段无较大变化，仅局部调整。初设与技施阶段的具体对照见表1。

3 泄洪洞金属结构制造、安装

泄洪洞金属结构闸门部分在金属结构厂内加工制造，轮子、支铰装置通过外协有资质的厂家铸造，并在场内进行预（总）拼装，经出厂验收合格后运至现场。

制造过程中，铸钢件轮子、铰座及铰链浇筑出现多次废件情况，主要原因为铸造体积过大，且为整体铸造，合理解决该问题需要提高流动性，选择高合金元素。侧轨不锈钢座板采用整体镗床沟槽，为了保证高速水流平顺，制造难度较大。

3.1 技施阶段泄洪洞金属结构安装方案

技施设计阶段，事故闸门埋件及弧形闸门埋件安装方案为：待井筒浇筑完成后，埋件通过上游临时施工道路运至洞内，采用临时钢排架及25 t汽车吊进行吊装定位，焊接牢固后浇筑二期混凝土;弧形闸门的钢梁及底部支座，从泄洪洞后部运至洞内，使用汽车吊配合预埋的U形吊钩和配合手拉葫芦进行吊装。

在高程1 329.200 m检修平台上按照事故闸门门体部分，將3块门体进行拼装后，再焊接成整体，后再装止水及侧轮等部件。弧形工作闸门门体从上游公路运至井筒内，分3块门体、4节支臂、2套支铰装置，在闸门槽内进行拼装，再焊接成整体。

对于卷扬式启闭机的安装，拟采用汽车吊从高程1 329.200 m平台上直接将机架、钢丝绳及其他部件吊装至高程1 348.700 m安装平台，卷筒采用启闭机室吊物配合排架进行吊装。液压闭机从高程1 329.200 m吊物孔吊入至高程1 286.882 m启闭机平台上进行安装。

3.2 实际现场安装方案

因泄洪洞出口处存在地质灾害，从出口道路运输金属结构件进洞内的方案无法实现，且由于工期紧，无法实现井筒浇筑完成后再进行金属结构安装工作，现场安装方案需调整为与土建井筒浇筑同步施工，保证金结安装不占用土建浇筑直线工期。根据现场实际条件，后经过反复论证，采用在泄洪洞进口左侧修筑混凝土挡墙及回填石渣，增加高程1 286.882 m吊装平台及加固高程1 329.20 m工作门顶板梁结构方案。

（1）钢梁、液压启闭机油缸（含附件）、检修桥吊吊装。在泄洪洞井筒左侧原C25贴坡混凝土处回填石渣，回填至高程1 286.882 m，前段设置混凝土挡墙，顶部高程为1 280.00 m，布置1台130 t汽车吊分3次吊装钢梁、液压启闭机油缸（含附件）、检修桥吊设备。

分以下3个阶段进行吊装（见图1～3）：①采用130 t汽车吊吊装钢梁，汽车吊沿纵轴线布置在泄0+019.305 m、旋转中心距井筒左侧边线约5 m处，汽车吊工作幅度为14 m，臂长29.56 m，起吊容量（30.2 t）大于钢梁（22.6 t）。②采用130 t汽车吊吊装液压启闭机油缸（含附件），汽车吊沿纵轴线布置在泄0+026.260 m、旋转中心距井筒左侧边线约5 m处，汽车吊工作幅度为14 m，臂长29.56 m，起吊容量（30.2 t）大于液压启闭机最重件（24 t）。③采用130 t汽车吊吊装检修桥吊，汽车吊沿纵轴线布置在泄0+019.305 m、旋转中心距井筒左侧边线约9 m处，汽车吊工作幅度为18 m，臂长37.84 m，起吊容量（19.6 t）大于检修桥吊最重件（16 t）。

该方案合理利用井筒浇筑后混凝土凝固时间进行设备的吊装。在浇筑到高程1 286.882 m和1299.00 m时分3次进行吊装，满足整体的工期及现场的需要。该方案需修筑混凝土挡墙及回填石渣，回填量约8 500 m3，且为保证井筒侧墙稳定性，待吊装完成后清除回填石渣。

（2）事故闸门卷扬机吊装。根据泄洪洞井筒、交通桥处的整体布置，经过复核交通桥荷载、卷扬机卷筒重量及高程1 329.200 m平台尺寸，初拟采用1台QAY240汽车吊进行吊装，吊装时4个支腿（8个集中点）合计总承重：34 t（卷筒）+72 t（汽车吊整机重量）+75 t（平衡配重）=181 t。在吊装过程中，上游侧2个支腿最大运行载荷为80 t，需对平台处进行加固处理，且支腿必须放置在主梁上。具体吊装方案为：将卷筒运输至泄洪洞井筒左侧石渣回填处（高程1 286.882 m），并将卷筒卸至轴线与泄洪洞水流方向平行，并靠近井筒外缘侧，方便上部吊装。启闭机卷筒吊装示意见图4。

QAY240 t汽车吊布置在检修平台高程1329.200 m梁板上（弧形闸门孔顶梁上），240 t汽车吊工作幅度为14 m，臂长38 m，起吊容量（36 t）大于卷筒最重件（33.4 t），满足吊装要求。

4 结 语

夹岩工程泄洪洞金属结构设备的设计、制造及现场安装实践表明，应该注重现场运输条件、安装场地及设备的操作空间等实际情况对前期设计的指导作用。在初步设计阶段，应深入考量设备设计的边界条件，着重分析研究现场施工过程，根据现场条件，论证制造工艺，保证安装顺利进行，以达到预期效果。

大型项目金属结构设备制造、安装过程复杂，精度要求高，且随施工现场边界条件的变化而变化，通常很难在设计阶段完全论证清楚。夹岩工程泄洪洞金属结构设备的设计、制造及现场安装方案论证及实施过程，可为后续贵州省“十四五”规划的14座大型水库工程的设计工作积累经验，同时也为类似金属结构设备安装提供借鉴。

（编辑：李 慧）