长顺水电站弧形闸门野外制造运输及安装

2024年3月11日发(作者：关于牛的)

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长顺水电站弧形闸门野外制造运输及安装

作者：饶向阳 李野荒

来源：《城市建设理论研究》2013年第36期

摘要：表孔弧门在水电站起泄洪作用。而大多数水电站都离城区较远，交通不便，给弧门

的制造、运输、安装带来困难。本文对长顺水电站四扇表孔弧门的野外制造工艺、安装工艺、

运输及吊装方案进行阐述，以便能够为以后类似工程提供参考。

关键词 ：弧形闸门；野外；制造；运输；安装

中图分类号：TV74 文献标识码：A

引言：

湖北省利川市长顺水电站位于利川市长顺乡，与重庆市石柱土家族自治县、彭水县相邻，

距离利川市、石柱土家族自治县、彭水县约120公里。电站所在地长顺乡本是一个偏僻的小山

村，夹在两座大山之间，通往外地的唯一的一条乡间小土路在大坝截流后淹没了，工程指挥部

沿旧路上部重新开辟一条所谓的新公路，新公路蜿蜒崎岖，道路狭窄，路基不实，交通极其不

便。

一、施工难点分析

1、弧门野外制造所面临的困难

安装日期提前，制造工期短，时间紧，任务重。来年3月21前必须安装到位，工期只有

8个月，工程量288t。

2、弧门运输、安装的困难

表孔弧门提前安装，大坝公路桥等附属建筑还没有施工，运输车辆、起吊设施进不了施工

现场。

二、施工方案的选择

1、弧门制造、安装方案的选择

按照弧门制造常规，对大型的弧形闸门采用分节制造，这对降低制造成本具有现实意义。

长顺水电站表孔弧形闸门门叶宽14m，高11.59m，重达39吨。根据表孔弧门的构造，制定如

下三个方案：

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方案一：弧门分成3节，下节、中节的尺寸为14m×4m，上节尺寸为14m×3.59m下节重达

14吨（表孔弧门下部分水平梁比上部密）。

方案二：弧门分成2节，上节尺寸为14m×6m，下节尺寸为14m×5.59m下节重达19吨.

方案三：弧门整体制造。弧门尺寸14m×11.59m，重39吨。

分析：弧门分节制造，制造工艺相对简单一点，工装制作精度容易保证，所需辅助材料用

量减少，工作量也相应减少；整体制造要按照弧门的弧度制作一个整体的胎具，用工用料比分

节都多。弧门安装时分节制造的就需要把分节的闸门段一节一节的拼装、焊接。闸门面板的对

接焊缝属于二类焊缝，边梁对接焊缝属于一类焊缝。按照方案一分3节，焊接的工作量包括2

条14m长的面板对接焊缝，4条边梁对接焊缝，12条纵梁对接焊缝（每扇弧门有6列纵梁），

在2.5m处和6.5m处搭建2层焊接平台；按方案二分2节，焊接的工作量包括,1条14m长的面

板对接焊缝，2条边梁对接焊缝，6条纵梁对接焊缝，在4.5m处搭建一层焊接平台；按方案三

整体制作，不需要拼装焊接和搭建平台。从安装工作量来分看，方案三最优。焊接必然要产生

焊接变形，安装时焊接量越大，所产生的焊接变形越大，矫正越苦难。方案一和方案二焊接量

大，产生变形大，再高空横焊，焊接质量难以保证，而方案三没有焊接量。从焊接变形和焊接

质量来看，方案三最优。

起吊方案：在大坝的消力池中安装2台5吨的卷扬机，运用6门滑轮组， 每台卷扬机的拉

力达到30吨，满足三种方案的起吊。

2、运输方案的选择

由于长顺水电站工程指挥部要求在汛期前表孔弧门安装到位，而大坝的施 工进度并没有

因为表孔弧门的提前安装而提前，大坝公路桥按施工总进度要求在8月底才开始施工。四扇表

孔弧门闸室在大坝的左岸，而电站所用工程人员、设施、交通都在大坝右岸，在当前条件下还

没有陆路通道大坝右岸。陆路不通，只能走水路。根据阿基米德定律F浮=ρɡ v排，计算出弧

门最大排水量时的浮力为156.24吨，远大于弧门的自重39吨，能漂浮在水中不沉，为此弧门

运输确定采取水上漂浮的方案。

3、施工方案的确定弧门整体制造、水上漂浮运输、卷扬机滑轮组起吊。

三、工艺措施

（一）、 弧门整体制造的的胎架。根据现场的实际情况，弧门制造现场安排在大坝上游

右岸的小山坡上，到水面的距离为50，坡度约为30°，水下部分约为20°，这样有利于弧门在

卷扬机的牵引下缓慢滑入水中，保证弧门不会快速下滑扎入水中。考虑到弧门施工工期比较

紧，决定采用流水作业，在制造现场制作4个简易一次性胎架。每个按照弧门工艺半径

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（R=11050㎜）用砖砌成6横4纵24个墩子，墩子上纵向放上4根长12m半径为11.05m的

I12工字钢，用角钢纵向焊接固定。

（二）、 制造工艺

1、边、纵梁的制造

边，纵梁的制造精度是弧门精度的保证。弧门拼装焊接完后要向内收缩，半径会变小。按

照工艺要求和弧门制造经验，在图纸半径的基础上放大千分之五左右。考虑现场实际情况，

边、纵梁的的半径在设计的基础上加大50㎜，即半径为11050㎜。边、纵梁的翼缘板焊接采

用埋弧自动焊焊接，减小焊接变形。

2、 主梁的制造

主梁翼缘板与腹板的角焊缝为二类焊缝，腹板拼装前应开坡口。后翼缘板与腹板的角焊缝

采用埋弧自动焊焊接（因交通不便，CO2气体来源不便且成本高，不采用CO2气体保护

焊），前翼缘板与腹板的角焊缝采用手工电弧焊焊接。焊接顺序：先对称焊接前翼缘板与腹板

的焊缝，在对称焊接后翼缘板与腹板的焊缝，可以减小主梁立弯。

3、 支臂的制造

支臂与主梁连接的端板先不焊接，弧门安装时在现场焊接，支臂的下料长度要有余值，保

证因支座安装的误差而带来的支臂长度的反向误差。

4 、弧门的整体组焊

⑴、 面板上胎架前，应在平台上分好中心线及顶、底 、主梁等梁系的控制线，每隔500

㎜打上样冲眼。

⑵、 门叶拼装顺序：先拼主梁、水平次梁、再拼纵梁，最后拼边梁；从中间到两边拼

装，每拼好一构部件要电焊固定，电焊长度为50㎜.

⑶、 门叶焊接顺序：先焊翼缘板的对接焊缝，再焊主梁与纵梁、边梁的立焊缝，最后焊

接梁与面板的角焊缝。立焊缝从里到外对称焊接，角焊缝从里到外退步焊。

⑷、焊后检测门叶的变形，如有必须在进入下到工序前进行校正。

⑸、 门叶加工：按图纸要求切割面板周围的余量，与水封压板一起配钻水封螺栓孔及主

梁与支臂端板的配钻。

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5、门叶防腐

按照图纸及规范要求对门叶进行喷砂除锈处理，表面镀锌，最后刷上防腐漆。

（三）、 弧门的运输

弧门从制造现场到表孔弧门的闸室分二步。第一步，门叶从胎架上落地，在滑到水中；第

二步，弧门从水上漂浮到闸室。详见门叶运输图

1、 弧门运输第一步

准备工作：①先沿着弧门滑行路线修建滑道（宽15m），整平，清除滑道上的碎石，以防

刮伤弧门防腐层。在入水段设立一段15长坡度为20°的缓冲区。②在高于水面2m的大坝上选

一个点，这个点用浇筑大坝露出外面的锚筋作为一个滑轮的挂点。③在弧门制造现场边选一个

卷扬机固定位置，插入地锚。

弧门运输前，在滑道上浇上水，增加阻力，减小弧门弧门滑行的速度。用一台5吨的卷扬

机配上2倍滑轮组，先拉掉支撑胎架的砖墩，弧门落到滑道上，再缓慢的将弧门拉入水中。

2、弧门运输第二步 从入水处距离大坝右岸的闸室约有200m，雇用一艘小型机动船将弧

门拖到大坝右岸弧门闸室。

（四）、 表孔弧门的安装

1、 支臂的安装。支臂每个重8吨，通过工程指挥部的协调，土建施工的塔吊将支臂吊入

消力池内，利用卷扬机拖入闸室，与铰链连接。安装完后用手动葫芦把支臂拉到弧门关闭的状

态。

2、弧门的起吊 弧门运至闸室，在底槛上焊上挡板，防止弧门立起时滑落到消力池中。用

卷扬机、滑轮组把弧门立起。卷扬机、滑轮组的固定都是在土建浇砼前预埋件。详见门叶起吊

示意图

3、 弧门的总安装 门叶中心调节到闸室的中心后，再与支臂连接。支臂制造时前端板没有

焊接，前端板与门叶螺栓固定，用手动葫芦调节支臂的高度，与端板装配，现场焊接。支臂装

配长度应比设计长度预留5㎜的焊接余量，焊后超声波检验焊缝质量。详见总布置图

4、二次防腐在运输、安装过程中，对防腐破损的部位，重新进行防腐处理。

四、施工效果

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在长顺水电站恶劣的施工条件下，制定了科学的施工工艺，合理的运输、起吊方案，项目

部16位施工人员8个月时间完成制造、安装288吨的工程量，远远超出常规施工，保证了在

来年3月21日汛期之前全部安装调试好。在整个施工中，起吊设施制造过程用到一台16t的汽

车吊，运输、吊装用到2台5t卷扬机和4个6门滑轮组；辅助材料包括60根6m长的I12工字

钢和32根6m长 ∠80×5角钢，施工完后辅助材料可以在利用，节约了施工成本。在长顺水电

站金结部分质量评定会议上，与会的专家、代表对四扇表孔弧门的制安给予了很高的评价。

五、结束语

通过对长顺水电站表孔弧门野外制造、安装工艺的编制及运输、安装方案的制定，保证了

施工的进度、质量，有将各项成本降至最低，长顺水电站表孔弧门按计划在讯前投入运行，保

证电站提前蓄水、发电，创造经济效益。

参考文献：

[1] 水利电力工程钢闸门制造安装及验收规程（DL／T5018-2004）中 华人民共和国发展和

改革委员会 2005.4

[2] 水利水电工程施工手册第四卷中国电力出版社，2004.9

[3] 水工金属结构 水利水电出版社，1998.9

[4] 金属结构制造与安装 水利水电出版社，1990.8