蒲石河电站下水库工程施工中门座式起重机度汛与加固措施

蒲石河电站下水库工程施工中门座式起重机度汛与加固措施
【摘要】在大、中型水利水电工程的施工中，门座式起重机作为一种常用的、重要的大型运输设备，汛期如何防汛、度汛显得尤为重要。

本文就蒲石河抽水蓄能电站下水库重力坝工程，结合过水基坑度汛特点，对DMQ600型门座式起重机的度汛与加固措施进行了总结，为施工单位在承接类似工程时提供借鉴和参考。

【关键词】蒲石河电站过水基坑门座式起重机度汛加固
1前言
蒲石河抽水蓄能电站是东北第一座大型纯抽水蓄能电站，总装机容量为1200MW，单机容量为300MW。

下水库为重力式砼坝，最大坝高34.1m，坝顶长336m，总库容为2905×104m3；坝基为混合花岗岩。

该流域暴雨以7、8月份次数多、量级大、笼罩范围广。

蒲石河属山区性河流，洪水陡涨陡落，一次洪水过程7天左右，主要集中在3天。

汛期为：7月1日～8月31日。

最大风速24.0m/s，相应风向：WNW。

一、二期围堰均为土石过水围堰，设计洪水标准为10年重现期。

挡水标准为10年重现期6月份流量360m3/s；过水标准按10年重现期大汛流量4180m3/s 设计。

坝体度汛标准为重现期50年大汛洪水，其流量为7010m3/s。

2门机布置方案及防汛设计
2.1门机布置方案
根据现场总体布置、施工分期、坝址区地形及防汛度汛要求，主体工程的垂直运输设备的选型及布置按两期统筹、分期布置。

因本项目坝后有厂房、消力池等，不便于行走式门机的布置；考虑到坝前基坑内河床较平坦，为门机直接从一期转二期，轨道统一布置在坝轴线上游0-019.00m处，选用1台DMQ600型门座式起重机（以下称门机）作为两期施工主要设备。

二期主体工程开工后，直接将门机从上游纵向导墙预留口处开至左岸，然后将预留口封堵。

本工程门机基础面高程为45.50m。

门机基础采用钢筋砼梁式基础，因一、二期围堰均为过水围堰，过水时堰后易形成高速水流区，故门机基础尽量设置在完整性较好的岩基上；对门机基础应进行详细设计及专门水力学验算，加强基础与基岩的拉结，改善高速水流的流态。

基础与岩基加设锚筋，基础梁之间设置钢筋砼连系梁；基础面与上、下游岩基面或铺盖面平齐，考虑到施工期结束后，门机基础不再拆除，故基础面高程不得影响主体工程导流期及运行期的水力计算条件。

2.2门机基本参数
起重量为10T/30T，臂幅：18m/45m，轨距为7m，基距为7m，总重为237t（含配重），支架高度9500mm；圆形筒身尺寸：Φ3370mm×7500mm，塔身高度：8400mm；工作状态的最大轮压490kN，侧向轮压为47kN。

2.3门机度汛方案设计
因本工程合同工期紧、流域汛期长，上游门机如在汛期拆除、汛后重装，则会增加拆装费用和闲置费用，汛期基本处于停工状态，项目合同工期及整个抽蓄电站按期投产都将受到严重影响。

如投入其它大型设备，则进一步增加施工成本。

利用门机进行汛期抢工势在必行，该方案不仅可以在汛期合理增加主体工程有效施工期，组织得力还可以降低施工成本，为项目按期交工及整个抽蓄电站按期投产提供有力的保障。

2.3.1门机防汛标准
根据该流域洪水情况及汛期情况，确定门机抗洪防冲标准，度汛标准设计为10年一遇，按20年一遇校核，校核水位对应的洪水流量为5390m3/s，洪水位EL53.00m，门机最大淹没高度为7.5m。

2.3.2 门机避险平台设置
门机汛期避险平台的设置是门机度汛的关键，应结合枢纽的布置、防洪标准、主体形象进度、周边地形地质条件、门机特性及水文特性等，进行综合设计，同时要具备一定的经济性。

设计时应避开主水流区和强紊流区，防洪水位不宜变化过大；尽量设置在具备挡水能力的建筑物前、后或靠岸边部位；如布置在靠近岸坡处，周围山体应稳定，无滚石、塌方、泥石流及滑坡等。

平台基础应设置在岩基较好的位置，并有一定的抗冲能力。

门机防汛加固措施应安全、简易、有效、经济。

本工程一、二期门机避险平台均布置在靠岸坡处、挡水坝段上下游侧，采用钢筋砼“井”型梁，平面尺寸为12.4m×13.0m，砼强度等级为C25。

本工程门机防汛避险平台平面位置如下：一期右岸工程：门机轨道长度为110m（0+179.30～0+289.30），门机避险平台设置在17#引水坝段上游侧0+276.90～0+289.30处；二期左岸工程：门机轨道长度为139.30m（0+040.00～0+179.30），门机避险平台设置在3#挡水坝段上游侧0+040.00～0+042.40处；消
力池中的塔式起重机避险平台布置坝下0+044.50、与上游门机避险平台对应的3#挡水坝段下游侧。

为提高门机抗超标准洪水的能力，施工期应优先安排门机避险平台上、下游侧坝段的浇筑，确保其浇筑高度达到或走超过度汛标准。

2.3.3门机度汛加固设计
（1）为防止避险平台及上部门机在水力及风压等荷载组合作用下发生位移，在井字梁下设双排Φ25@1000锚筋，下部锚入岩石不少于3m，上部锚入钢筋砼梁不少于40d。

（2）为防止门机在高速水流作用下发生侧翻、脱轨或滑动，需在门机机架底部的行走装置上附加锁定装置，将门机固定在停机平台处的轨道上，防止门机产生顺水流方向的侧翻或脱轨；纵向可采用门机自带制动装置，防止门机沿轨道发生移动或滑动。

锁定装置采用型钢门架，每支门腿设一榀，门架两侧采用固定式型钢三角立柱，上部型钢压梁与立柱采用法兰连接，每对法兰采用4根M24高强螺栓。

三角立柱法兰顶高度较门机行走梁架上平面高出5mm，压梁与门机行走梁架中间设置一层8mm的高强橡胶垫压紧。

门架均采用24#工字，三角立柱锚入砼内不少于800mm，锚固端型钢腹板加焊Ф25@200，L=500的抗拔锚筋。

门架立柱之间的净空为1.6m，两侧距门机安全距离为200mm。

（3）为增强门机抗超标准洪水及强风的能力，在门机上、下游侧各设一道Φ20钢缆风绳，水平角45°为宜，采用手动链式紧固器拉紧。

缆风绳下游侧锚固点设在坝体内；上游侧锚固点为地锚，锚碇为R=0.5m、H=1.0m的C30钢筋砼圆柱体，上口与岩面平齐，锚碇与基岩采用4Ф25、L=3.0m的锚杆拉结；锚环采用Φ32圆钢。

（4）为降低加固难度，节约加固时间，提高应急能力，应合理设计钢构件的加工及安装精度。

详见图1。

2.3.4门机度汛加固程序
（1）接到汛情报告后，根据项目防汛指挥小组负责人下达的防汛指令，门机防汛加固人员、设备、材料全部集结到位。

（2）门机按指令停止吊装作业，迅速开进指定的避险平台，门机司机卸掉大钩上的重物，将有大臂有配重一侧朝向上游摆正；调整轨道方向位置，确保门机行走机构到达指定加固位置；锁定各类限位及保险等，关掉各类设备电源。

（3）加固组电气人员切断门机电源并撤走电缆及开关箱，并将加固用电源接至工作面；然后后锁定门机行走限位、拆除行走电机，同时进行门机行走装置锁定压梁的安装；在锁定梁安装完成后，将门机缆风绳绷紧。

（4）门机全部加固完成后，经项目防汛指挥小组验收合格后，全部人员、设备、剩余材料撤至安全区域；水文观测人员根据门机上设定的水位标尺，做好汛期水情记录。

3门机防汛加固计算
根据门机的受力情况，主要对门机进行抗倾、抗滑移进行验算，并对门机基础梁进行承载力及抗拔验算。

根据门机的防洪标准，门机最大淹没深度为7.5m，门机支架高度为9.5m，此时洪水只淹没到支架位置。

由于支架为上大下小的形状，按平均值计算，迎水面为：1.35m×7.5m。

按4条支腿均受到同样洪水的冲击作用：4×10.13m2=40.52m2。

门机受到外力组合：水流推力+风力
依照以上设计条件，项目根据《水利水电工程施工组织设计手册》、《建筑施工手册》、《建筑结构荷载规范》及《砼结构设计规范》等，对门机支架流水压力及风荷载进行了计算，并对缆风绳的强度、地锚的抗拔能力及轨道基础强度和稳定性等进行了系统的验算，结果完全满足规范及安全要求。

4实施效果
本工程施工期最大洪水发生在2008年，流量约为2800m3/s，接近5年一遇洪水标准（流量为2970m3/s），门机最大淹没高度为5m。

整个门机度汛加固过程控制在2小时以内，汛后恢复使用控制在4小时以内；门机安全度过了3个年度的汛期，累计增加约4个月的有效工期，有效降低了汛期窝工费用，避免了汛期停工可能导致的不利影响。

5结束语
为提高门机加固的安全性和应急能力，应在汛前组织门机防汛加固专项演练，改进加固技术和工艺，提高作业人员的熟练程度和协作能力，压缩各作业环节的耗时，确保安全度汛。

实践证明该措施对河道较开阔、洪水位变化较小、汛期基坑过水山区或平原区重力坝在非常适用的；对于峡谷区、洪水位变化较大、汛期基坑过水或有凌汛的其它坝型，如采用该方案，应结合坝区地形地貌、水文气象条件、枢纽布置及施工进度等，进行必要的水文演算和水力学模拟实验，优化门机布置方案，以提高门机防汛安全性及经济性。

参考文献：
[1]《水利水电工程施工组织设计手册》中国水利水电出版社2003；
[2]《建筑施工手册》（第四版）中国建筑工业出版社2003；
[3] GB50009-2001,建筑结构荷载规范；
[4] GB50010-2002,砼结构设计规范。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。