人字门整体提升技术,是整个三峡水利枢纽双线五级船闸完建工程施工的重点和难点,施工难度在世界水电建设史上尚无先例。
2液压提升技术简介液压提升技术是一项新颖的建筑构件提升安装施工技术,它一反传统的提升方法,采用柔性刚绞线或刚性立柱支承,提升千斤顶集群,计算机控制,液压同步提升新原理,结合现代化施工工艺,将成千上万吨的构件整体或分段提升到预定高度安装就位。采用此技术可实现大吨位,大跨度,大面积的超大型构件超高空整体同步提升与下放。由于液压传动具有出力大、易实现同步、抗干扰能力强、工作平稳和易于实现过载保护等优点,使其在建筑、桥梁等许多整体升高施工领域得到了广泛地应用。目前,该技术在青岛北海船厂200t龙门起重机安装、北京西客站门楼包括主次桁架,钢亭和门楼两侧钢框架的整体提升、上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆的整体提升、上海大剧院钢屋架整体提升等工程中都得到了成功运用。
三峡工程永久船闸人字门整体提升,经论证决定采用钢索式液压同步提升技术。开创了液压同步提升技术在水利水电工程建设施工应用的先河。2006年10月6日和8日,中国葛洲坝集团分别将三峡水利枢纽双线五级船闸南线第二闸首两扇人字门成功提升10m。
3钢索式液压同步提升方案人字门钢索式液压提升方案,设计有两根跨闸梁、两根提升梁、四根钢支柱作为闸门提升过程中的承重系统。断航前预先在闸门启闭机房上、下游设置两根跨闸室的简支大梁,提升主梁(即承重钢梁)沿着船闸门体的方向布置,两端放置在简支大梁上。在每根提升钢梁上布置4台500t钢索式液压同步提升缸,预穿钢绞线及下吊点,以此来同步提升人字门门体。
每扇闸门采用四油缸两吊点方式;门体抗风采用原锁定座及闸墙上预埋件进行钢性侧向加固;门体长期悬挂采用钢锁机械锭并辅以底部支撑柱保护。根据闸门特点和现场状况,完建时先将门打开至10.5度左右的位置,闸门整体提升高度约为10m,底枢安装完毕后将门体下降2m安装就位。
4提升系统技术特点4.1计算机控制液压同步提升系统整体提升是以液压提升缸作为动力设备,根据各作业点提升力的要求,将若干液压提升缸与液压阀组、泵站等组合成液压提升缸集群,并在计算机控制下同步运动,自动完成同步升降、负载平衡、姿态校正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能,保证提升或移位过程中大型结构的姿态平稳、负荷均衡。
单扇闸门重量大,提升过程中提升缸的承载高。如果闸门提升不能同步进行,将使某提升缸受力大大超出其载荷而产生爆缸事故,后果不堪设想。为防止提升过程中各提升缸受力不均,4个提升缸在提升过程中必须保证严格同步。为此,采用了计算机控制同步提升系统。
计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群(承重部件)、液压泵站(驱动部件)和传感检测及计算机控制(控制部件)等部分组成。每台提升油缸上安装1套位置传感器,传感器可以反映主油缸的位置情况、上下锚具的松紧情况并反馈给主控计算机,主控计算机根据提升油缸的当前状态和用户的控制要求(例如手动、顺控、自动)决定提升油缸的下一步动作。当主控计算机决定提升油缸的下一步动作后,向所有液压泵站发出同一动作指令,控制相应的电磁阀统一动作,实现所有提升油缸的动作一致。
4.2采取打包处理,确保提升安全在提升过程中如果采用常规的吊装方式,吊点将设置在人字门上部。但由于人字门属于薄壁结构,上部无法承受如此大的提升力,因此将承重支撑位置设置在闸门底部,即采用下吊点提升方式。但是,人字门重心位置偏高,由此带来的人字门稳定性问题很难处理,稍有偏差,将会带来严重后果。针对上述问题,在设计过程中特对船闸门体进行打包处理,这样可实现人字门下部承重,吊点在人字门上部的布置方式,确保了提升的安全。另外,在人字门门体刚开始提升离位和下落就位这两种工况,由于提升吊点合力点无法与门体实际重心重合,而导致门体提起后底部出现偏移,损伤了蘑菇头组件。因此,采取打包处理,也便于控制船闸人字门的姿态确保提升安全。
4.3采用穿芯式提升器提升器采用穿芯式提升器,提升主油缸两端装有可控的上下锚具油缸,以配合主油缸对提升过程进行控制。构件上升时,上锚利用锚片的机械自锁紧紧夹住钢绞线,主缸伸缸,张拉钢绞线一次,使被提升构件提升一个行程;主油缸满行程后缩缸,使载荷转到下锚上,而上锚松开。如此反复,可使被提升构件至预定位置。构件下降时,将有一个上锚或下锚的自锁解脱过程。主油缸、上下锚具缸的动作协调控制均由计算机通过液压系统来实现。