让世界级难题俯首（中）

――双线五级船闸施工回顾
□ 本报记者 吴豪强
 技术难度大，船闸金结安装要求精益求精
 双线五级船闸金结设备制造、安装、调试以及安装完成后的无水和有水系统联合调试等是船闸建设的另一道难题。
 双线五级船闸金结设备总量达３．８８万吨，主要包括大型人字门２４扇及埋件１２套，输水廊道工作闸门（反弧门）２４扇及埋件２４套，输水廊道检修门槽埋件５２套、检修门１６扇，第一闸首挡水门槽埋件２套，事故检修门２扇，检修叠梁门１６节，桥机轨道梁２０根、浮式检修门１扇及埋件２套，浮式系船柱２２０个等设备。还包括人字门、反弧门、辅助泄水工作门液压启闭机５２台，一闸首桥式启闭机２台。其安装与调试工程主要包括金属结构及启闭机机械设备安装与调试，集中监控系统安装与调试，船闸其它机电设备如供电、照明、通讯、排水、消防、冲淤、暖通、生活给排水等设备的安装与调试。还包括金属结构与机电设备的无水和有水系统联合调试等。
 双线五级船闸金结安装工程的主要技术特点是：工程量大，总量大；安装工期紧，从２０００年７月开始安装，到２００２年６月末必须完成，总工期不到２４个月；施工强度高，月高峰强度达５０００吨，年高峰强度达３００００吨左右；安装技术要求及质量标准要求高；安装施工技术难度大；交叉作业多，施工干扰大，不可预见的影响因素多。许多安装技术要求已超出国家规程规范要求。人字门、反弧门、检修叠梁门以及桥机轨道梁等都是国内同类设备中技术规模最大的。安装施工的吊装运输单元多、外形尺寸大、重量大，人字门最大安装单元重９３吨，检修叠梁门最大单节重２５９．２吨。
 施工程序科学严谨有序，“天下第一门”傲然耸立
 为便于读者了解双线五级船闸金结安装难题的解决，本文仅从难度较大的人字门安装与调试进行简要陈述。
 双线五级船闸人字门共２４扇，安装程序复杂，拼装、焊接要求高，是施工中的难点和重点。第一至第四闸人字门每扇高３８．５米，相当于两个篮球场大，单扇门重量为８６７吨，其外形尺寸与重量均为世界之最。第五、第六闸首人字门高３７．５米。每扇人字门的宽度均为２０．２米，厚度均为３．０４２米。第一闸首人字门最大淹没水深为３５．６０米，第二闸闸首人字门最大淹没水深为２５米，第三至第六闸首人字门最大淹没水深为１８．６０米。
 人字门由顶、底枢装置，门体结构，支枕垫块和枕座埋件，对中导卡及底止水组成。人字门门体为主横梁式焊接结构，门体下游 布置两层交叉式预应力背拉杆，人字门底枢装置由底枢底座、蘑菇头和底枢顶盖等组成。底止水为Ω型橡皮水封水平止水。人字门启闭机为卧缸液压直推式启闭机。
双线五级船闸人字门的制作与安装上很多标准超过了国家规范。中国三峡总公司经过评选，确定由江南造船集团公司和武昌造船厂承制。人字门上有顶枢，下有底枢，两边是门柱，要求安装完工后两门的合拢间隙在设计允许值０．１毫米以内，小于一根头发丝的直径。也就是说，两扇人字门安装后关上，一根头发也插不进去。为此，参建四方对人字门安装制定了严格的施工程序，将巨大的人字门安装分解为多个单元和项目进行逐一攻关。其具体安装程序是：先安装底枢及枕座埋件，其次是门体吊装拼焊、顶枢安装、门体后继安装与调整（指背拉杆安装与预应力张拉、门轴线调整、支枕垫块安装与环氧填料浇筑等）、底坎埋件及底止水安装。
关键项目重点控制
 在人字门的安装过程中，监理、施工人员对主要施工方法和关键项目进行了重点控制。
 在底枢装置安装过程中重点控制底座及蘑菇头的调整定位，在精确测量放样的基础上，对底座中心坐标（即底枢中心，误差控制在设计允许值２毫米以内）、底座中心线与门体合力线的距离（１００毫米）与平行度（控制在设计允许值２毫米以内）及底座工作面水平度（为二千分之一）等几项技术指标共同控制。
 蘑菇头安装以门体的实际旋转中心为基准点（其中心坐标误差值控制在设计允许值２毫米以内，顶面高差控制在设计允许值±３毫米以内，左右蘑菇头顶面高差控制在设计允许值２毫米以内，左右中心距差控制在设计允许值４毫米以内），以此点向闸顶面上投点，以最终确定顶枢中心位置。枕座安装时，对枕座方向和位置进行了控制，使安装后枕座中心线门体合力线重合，偏差控制在设计允许值１毫米以内，枕座工作面相对人字门旋转中心位置偏差控制在设计允许值１毫米以内，在安装枕垫块时，施工人员重点控制了首节枕垫块的位置度，同时对顶枢装置安装的关键环节进行了重点控制。
 人字门门体最大吊装单元重９３吨，其余在５５吨至７４吨之间，最大单元外形尺寸为２０．５米（宽）×３．０４米（厚）×５．１０米（高）。其吊装与运输的难度也非常大。经多次研究，采用了１００吨平板车进行卧式运输，在安装现场翻转９０度至安装状态。并重点控制了底节门叶的安装，其控制要点是，安装位置准确，与底枢蘑菇头不发生碰撞。底节门叶与闸室中心线成１０．５至１２度的方向线上。
 在 门体节间组装缝的焊接与门体形状控制上，在保证焊缝内外部质量的同时，重点控制了焊接后门体几何尺寸的偏差。门叶高度焊接误差控制在设计允许值±２０毫米，门叶半宽焊接误差控制在设计允许值±５毫米，对角线相对差控制在设计允许值１２毫米以内，端板正、侧向直线度焊接误差控制在设计允许值４毫米以内。由于门体拼焊的焊接变形控制要求很高，施工人员采取了以下措施：一是确保拼装位置准确，组装尽可能均匀，以减少焊接变形的不均匀性；二是采用对称焊接，正确选择施焊顺序。先焊两端柱的端板、推力隔板、推力隔板加劲板端板和中间隔板的焊缝，再焊后翼缘板焊缝，最后焊面板部位焊缝。三是因门叶在厚度方向为非对称结、焊缝分布不均匀，为了防止焊后向面板方向倾斜变形，门叶在组装时每米预留了０．８－１．０毫米的反变形量。四是在具体施焊程序上采用多层、多道对称焊接。五是加强焊接过程中的焊接变形现场监测，发现异常立即停焊。通过上述控制措施，人字门焊后整体几何尺寸及端板正侧向直线度都控制在设计要求范围内。
 背拉杆是防止门体在开关过程中因受启闭机活塞杆推拉力、门体自重、水阻力等外力作用下，斜接柱侧会发生下垂和扭曲变形的关键结构之一。人字门在下游侧交叉布置有上下两层背拉杆，各层均为主杆４根，副杆３根。在门体整体拼装焊接完工后进行预应力张拉，以增加门体刚度和减少门体开关过程中的变形。由于人字门背拉杆的结构型式与国内已有人字门不同，预应力张拉方式也由以往的旋紧螺母进行张拉改为专用工装直接张拉，张拉后以螺母锁紧的施工方式。为此，委托武汉大学对人字门背拉杆预应力调试进行了三维有限元仿真计算，计算出了人字门背拉杆预应力张拉时的变形参数，并对张拉工艺进行了模拟，探索出了人字门背拉杆预应力张拉的施工方法。在门体支垫块的安装过程中，对门轴线的垂直度、门体开关过程中的跳动量等进行了严格的控制，使门轴线垂直度控制在设计允许值２毫米以内，门体开关过程中的跳动量控制在设计允许值１毫米以内。
 船闸无水、有水联合调试表明，船闸金结安装质量良好，满足设计有关规范要求和运行要求。 

发布日期：2003年04月23日