亭子口水利樞紐航運工程升船機船廂運輸組裝

胡 洪 浪

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司， 四川 成都 611130)

1 工程概況

嘉陵江亭子口水利樞紐的通航過壩建筑物布置在樞紐右岸，位于表孔泄洪壩段與右岸非溢流壩段之間，由上游引航道、上閘首、船廂室、下閘首和下游引航道等幾部分組成。

升船機安裝在船廂室內，為鋼絲繩卷揚全平衡垂直提升型式，過船規(guī)模2×500 t級，最大提升高度85.4 m。船廂室建筑物為鋼筋混凝土塔柱結構，由底板、塔柱(左右側各4個)、頂板合圍而成，凈空為順流向長128 m，寬18.6 m，高105.5 m。在船廂室布置了夾緊軌道、頂緊軌道導向裝置，在頂板平臺布置了電動機、減速器、卷筒、同步軸等船廂升降設備。

船廂為鋼質槽形結構，外形尺寸128.0 m×16.6 m×9.0 m(長×寬×廂頭高)，有效水域尺寸116.0 m×12.0 m×2.5 m(長×寬×深)，船廂總質量約1 750 t，連同廂內水體總質量約6 250 t，由136根鋼絲繩懸吊并與平衡重連接，由主提升機驅動鋼絲繩牽引船箱在船廂室內沿埋設在塔柱墻壁上的軌道豎直升降。

船廂室建筑物為鋼筋混凝土塔柱結構，由底板、塔柱(左右側各4個)、頂板合圍而成，順流向長128 m，寬18.6 m，底板高程為363.0 m，頂板高程為468.5 m。

船廂主要由箱形主縱梁、底鋪板、次縱梁、單腹板橫梁、箱形橫梁、小縱梁、廂頭機艙結構、電氣室設備、設備支承結構等組成，兩側主縱梁的內腹板與底鋪板及船廂門構成船廂的盛水結構。船廂頭設有工作門及檢修門門龕、防撞梁導向槽、U型密封框導槽和機艙結構。船廂上的夾緊、頂緊、導承、密封框、充泄水、消防等設備安裝在相應的機架上，機架與船廂結構焊接為整體。船廂吊耳板采用加厚板材，并與主縱梁外腹板對接拼焊。船廂內側沿高度各設兩道鋼護舷，護舷與主縱梁內腹板用螺栓連接，向內凸出200 mm。

2 船廂制作運輸組裝總體方案

亭子口水利樞紐升船機安裝的難點之一就是船廂的運輸就位。為了確保船廂順利就位，經參建各方多次研究，并邀請專家咨詢，最終確定了升船機船廂的運輸組裝總體方案：在下閘首澆筑到高程387 m 后停止土建施工形成工作平臺，在平臺上安裝雙小車橋式起重機，進行船廂結構部件的卸車、翻身和拼裝，待船廂所有結構部件全部進入船廂室且組裝就位后，拆除橋式起重機，再恢復下閘首高程387 m以上的構筑物施工。船廂制作和組裝程序為：結構部件工地分塊制作→工地短距離運輸→下閘首雙小車橋機卸車、翻身→利用橋機拼裝成“H”節(jié)段→液壓臺車運輸就位。

3 制作場地和車間的布置

升船機船廂的結構部件采取工地制作方案，為此，在樞紐右岸小壩溝渣場選擇平整了60 m×130 m的場地，布置了值班室、下料車間、單節(jié)組裝車間、整體預組裝車間等，安裝了750 kN和250 kN龍門吊各一臺。

4 船廂分塊及汽車運輸

船廂部件在現(xiàn)場制作，充分利用現(xiàn)場交通條件，船廂部件分段盡可能大。船廂制造分為廂頭分段、機房底板分段、底鋪板分段、主縱梁分段及附件等56件，其中2根主縱梁共分為24段，底輔板分為21段，其他11段，最大件為主縱梁分段，外形尺寸為14.5 m×9.5 m×2.1 m(長×寬×高) ，質量約55 t。船廂各結構部件制造分段尺寸及質量見表1。

表1 船廂各結構部件制造分段尺寸及質量

船廂分段運輸路線為：小壩溝制作場→場內交通公路→ 三期工程下游圍堰臨時道路→下游引航道底板(到達下閘首)→用2×750 kN雙小車橋機卸車和拼裝→在船箱室底板用液壓臺車運輸至設計位置，運輸線路全長約1 500 m。船廂結構最重部件為主縱梁分段，外形尺寸為14.5 m×8.9 m×2.12 m(長×寬×高) ，質量約55 t，采用60 t拖車運輸。

5 2×750 kN雙小車橋機與“H”型分段組裝

依據最大吊裝部件重量，在下閘首高程387 m安裝了一臺2×750 kN雙小車橋式起重機，用于部件的卸車、主縱梁翻身和“H”型分段組裝(見圖1)。

圖1 雙小車橋式超重機主梁翻身示意

主縱梁是平躺運輸，到現(xiàn)場后需要翻身豎立，采用2×750 kN雙小車橋機對船廂主縱梁翻身比較容易，實現(xiàn)了“空翻”，避免主縱梁在翻身過程發(fā)生碰撞，提高了工作效率，保證了施工安全。

利用下閘首工作門槽和下閘首連接段9.6 m的空間位置，在工作門槽處用型鋼搭設3.5 m高工作平臺，使其與船廂底板高程363 m一致形成拼裝平臺；通過2×750 kN雙小車橋機，將船廂從下閘首高程369.60 m的底板轉運至拼裝平臺上，將每對主縱梁分段和底鋪板分段拼裝成一個“H”型節(jié)段。具體程序是：第一步，首先在每根主縱梁分段對應位置一前一后放置兩個液壓臺車及鋼支墩，鋼支墩比液壓臺車高10 cm，然后將一側的主縱梁分段吊放到鋼支墩上，調平并利用墻上的預埋件固定以防止傾覆。第二步，將底鋪板分段吊裝到底鋪板鋼支墩上，調整并與已經就位固定的一側主縱梁分段連接在一起。第三步，用橋機將另一側的主縱梁分段吊裝到鋼支墩上，調整并與底鋪板聯(lián)結就位。第四步，將底鋪板與兩主縱梁的連接加固牢固，防止運輸過程中出現(xiàn)意外。

通過“H”型分段組裝，把56個船廂結構件分段組裝成12個運輸節(jié)段。

6 “H”型單節(jié)段液壓臺車運輸

6.1 運輸軌道安裝及液壓臺車

在船廂室底板上，對應船廂主縱梁位置鋪設兩組軌道，長度130 m，其型號規(guī)格依據承載力選擇24 kg/m鋼軌作為運輸軌道，其單組軌道間距與液壓臺車輪距相匹配。

液壓臺車用于承船廂“H”型節(jié)段在船廂室內運輸，由運行機構、機架、液壓系統(tǒng)、上支承架等組成，承載能力為75 t(自重約10 t)，電力驅動，同時通過液壓系統(tǒng)可調整車輪方向，并可在1 400～1 600 mm范圍內調整上支承架的高度。

6.2 “H”型單節(jié)段運輸

首先將固定主縱梁分段的連墻件拆除，檢查四周及運輸軌道，確認沒有障礙物的干擾，然后接通放置在主縱梁下液壓臺車的電源，操作4個液壓臺車的液壓系統(tǒng)同步頂升液壓臺車的上支承架，使已經拼裝加固完成的“H”型節(jié)段脫離鋼支墩并支承在液壓臺車上，然后移除鋼支墩，再將四個液壓臺車的頂升桿下降到原始位置，以防止在運輸過程中泄壓，導致不平衡。在指揮人員的指揮下，四個液壓臺車同步沿軌道向前緩慢運行，并同時檢查周圍環(huán)境是否存在干擾，直至將其運輸到指定位置(見圖2)。

將第一個“H”型節(jié)段運輸到位后，調整液壓臺車，使其精確定位，用鋼支墩支撐加固后，退出液壓臺車，依次進行第二個“H”型節(jié)段的運輸，與第一個“H”型節(jié)段組裝，直至全部“H”型節(jié)段運輸組裝完成。

7 經驗與建議

7.1 船廂在工地制作的優(yōu)點與缺點

與工廠制造相比較，其優(yōu)點是：長距離運輸由成品運輸轉為材料運輸，無超寬超限問題，給運輸帶來了很大的方便。由于是現(xiàn)場短距離運輸，可以充分利用現(xiàn)場交通條件，船廂部件分段可以做到盡可能大，減少了現(xiàn)場組裝及焊接工作量，節(jié)約了運輸費用和安裝工期，減少后方工廠廠房的使用壓力。其缺點是：工地需要建臨時制作廠，需要合適的場地，進行場平，布置各種制作設備，建廠投資較大。

圖2 “H”型單節(jié)段運輸操作示意

7.2 采用750 kN雙小車橋機，保證了安全，節(jié)約了工期

若采用750 kN單小車橋機，船廂主縱梁分段翻身依靠小車與橋機梁上的吊耳配合，或者采用“硬翻”這兩種辦法，工效低，安全風險大，在翻身過程中容易碰傷設備。經多方面評估，最后采用750 kN雙小車橋機，船廂主縱梁分段實現(xiàn)了“空翻”。避免主縱梁在翻身過程發(fā)生碰撞損傷，提高了工作效率，保證了施工安全。

7.3 船廂室液壓臺車“H”型節(jié)段運輸方案

最初的方案準備采用單件運輸到位，利用吊車進行組裝。若船廂主縱梁分段平躺運輸到位，利用吊車翻身，船廂室空間有限，操作難度大，也是“硬翻”，不利于安全和進度。若利用750 kN橋機翻身，立式運輸，其主縱梁豎立后最高件底寬2.12 m，高度9.4 m，其重心較高，運輸過程中的穩(wěn)定性不能保證。為了克服這些困難，經研究，采用拼裝成“H”型節(jié)段運輸的方案，增加了運輸過程中的穩(wěn)定性，保證了運輸安全，運輸到位后利用液壓臺車調整組裝，充分發(fā)揮2×750 kN橋機和液壓臺車的作用。

7.4 船廂分節(jié)控制與對接接頭設置

為了便于現(xiàn)場安裝焊接，船廂分段焊縫位置應該避開夾緊軌道位置。在本項目中由于船廂分段有4條焊縫正對夾緊軌道，外側空間不到200 mm，這四條焊縫不得不采取單面焊雙面成型焊接技術，降低了焊縫的有效系數，最后采取補強措施進行彌補。

為了便于現(xiàn)場組裝，在分段制造時，節(jié)間組裝最好采用上下搭接方式，避免采用插入方式，減少現(xiàn)場組裝縫修割，有利于現(xiàn)場焊縫質量控制，也有利于施工進度。

8 實施效果評價

亭子口水利樞紐航運工程升船機船廂安裝方案，是結合參建各方意見及專家咨詢意見制定的，并在實施過程中結合實際不斷完善，克服了結構復雜、體型大、單件重、部件多、運輸吊裝難度大等困難。在保證安全和質量的前提下，提前15天完成船廂運輸組裝任務，對保證后續(xù)工作和總進度目標完成起到關鍵作用，為航運工程下閘首土建及金屬結構安裝提前開工創(chuàng)造了條件，為全面完成升船機安裝任務奠定了基礎。該方案的順利實施，為升船機船廂安裝提供了又一切實可行的方法。