大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法适用范围
《大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法》适用于各类大、中型船闸人字闸门的整体提升、检修、重新安装。
大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法工艺原理
《大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法》的工艺原理叙述如下：
小型船闸人字门的安装一般采用现场卧拼和立拼的两种方式，对于大中型船闸由于吊装条件的限制，均采用现场立拼方式。但是对于已经安装完成，并运行一段时间的大型船闸人字闸门拆装检修来说，一般性检修只是将人字门采用液压千斤顶顶升1米左右的高度，露出闸门底枢，对闸门底枢进行检查与维修。若须对支、枕垫块及闸门、启闭机系统进行检查维修，仅抬高1米是不够的，就需要采用整体拆装的方式，然而整体拆装还需要确保拆装后，人字闸门的复装精度。该工法就是利用钢索式液压提升方式对大、中型人字门进行整体提升与复位。其工作原理如下所述。
将人字闸门整体拆除，留出埋件拆装空间以便于损坏埋件的彻底检修更换。其中最关键的技术是人字闸门的拆除与回装。人字闸门升降采用钢索式液压提升方案。在闸首闸室两侧的闸面上布置4根钢支柱，钢支柱上布置2根跨闸室钢梁，跨闸室钢梁上布置2根提升钢梁，作为提升闸门的承重系统。提升钢梁上布置了若干台钢索式液压提升装置。闸门提升采用钢索式液压提升装置进行提升，每个提升器使用若干根钢铰线；闸门采用打包的方式，每扇闸门采用若干台液压提升器进行打包，每个提升器使用若干根钢铰线。根据闸门实际高度尺寸及整体提升高度的需要选择打包钢铰线长度和提升钢铰线长度。
考虑到施工时段较长，需要长期悬挂，闸门侧面与闸墙之间布置有防风装置，闸门底部布置了钢管柱支承结构。同时由于门体重心的不确定，为避免底枢在闸门提升和落位的瞬间受到破坏，闸门在提升和落位时采用顶提结合的方案。顶、提结合方案就是在布置液压提升系统的同时，在闸门底枢部位布置液压千斤顶，采用千斤顶将闸门底枢与底枢座顶离一定距离后再采用液压提升，以免损坏蘑菇头。
大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法施工工艺
《大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法》的施工工艺流程如图1所示。
具体工艺细节如下：
施工准备→人字闸门提升钢梁的架设施工→人字闸门开关到指定部位→闸门打包设备布置及打包钢铰线安装→提升设备的布置及提升钢铰线→顶升设备准备→初紧与预提升试验→拆除顶枢及拉杆→顶吊结合提升至脱离底枢→继续提升（提升过程中安装底部安全顶杆）→提升到位后加固顶杆并安装侧向防风装置→损坏部件（顶、底枢或支枕垫块、支枕座）的拆除更换→门体回落复装→顶底枢复装→径向跳动调整→门叶背拉杆调整→闸门联油缸→支枕垫块配合面研磨→其他附件安装。
《大中型船闸人字闸门整体提升检修安装施工工法》的操作要点如下：
为便于对人字闸门提升与回位操作过程阐述清楚，以三峡第二闸首完建工程人字闸门提升与回位为例说明其操作要点。三峡第二闸首人字闸门自重850吨，整体提升10米，回落2米，考虑到单侧纵向四吊点提升时受力不均匀及构件姿态控制困难，采用扁担梁结构件，使2个540吨型液压提升器汇集成一个吊点，即采用2吊点提升船闸门体，每个吊点的提升力为2×540=1080吨。
一、施工前期的准备工作施工准备工作主要包括：
1.人字门提升打包部件（兜底梁、打包梁、平衡梁、钢绞线等）的制造与采购。
2.提升系统基础件、钢梁等结构件的制造等。液压设备、钢绞线、电控装置等的准备，清理检查。
3.液压油缸及相配套的液压泵站，计算机控制系统、检测系统设备的准备。
4.提升与下降过程中闸门监测设备的检查准备。
5.施工测量系统的建立及布设，特别是人字门顶、底枢旋转中心点的精确测量及测量点的保护等。
6.闸门及启闭机系统需更换、检修件的制造、准备等。
7.现场施工用风、水、电的设计与布置。
二、测量系统的建立与施工测量
鉴于不同于人字门安装时的测量，特将此工法中的测量技术方案做一些说明。由于门体不能移走，仅在10.5°~11°开度内垂直升高，顶、底枢轴线无法象初期安装施工那样通视，给施工测量和定位带来很大的难度。二期完建前以原顶枢中心底枢磨菇头中心和已经安装好的枕垫快（支承中心）为基准建立了测量控制网进行测量。
1.测量工序
1）首先选择控制网点，以左、右顶枢中心点进行观测，建立顶枢中心的局域控制网。
2）选定控制网点，在人字门第一次顶升后，以左、右蘑菇头的中心点为基准进行观测，建立底枢的局域控制网。
3）当混凝土浇筑完后，用已做的测量控制网恢复蘑菇头和顶枢的中心位置和高程。
4）悬挂两钢丝，通过钢丝联系检测顶、底枢中心的同心误差。
5）加密控制点，顶枢锚杆及AB拉架的测量与放样。
2.测量方法
1）顶枢测量控制
在▽179.0米平台闸墙外侧搭建两个观测平台，焊接槽钢和支架，安装强制对中基座；在人字门的左右两侧靠近下游边的地方建两个永久观测墩，以顶枢中心为基准组成控制网，按二等边角网进行观测。
2）底枢测量控制
在蘑菇头的下游▽160.0米平台左、右浇筑两个观测墩，在蘑菇头的上游▽139.5米高程左右侧墙焊接槽钢和支架，在槽钢顶部焊接强制对中基座并做好爬梯。人字门第一次顶升后，以底枢（蘑菇头）中心为基础组成控制网，按二等边角网进行观测。
3）高程控制
人字门升高后，用N3或N005系列水准仪测得蘑菇头的设计高程（以2009年前已有蘑菇头的高程为起算高程点）在不被破坏或损坏的地方（测墙上）留至少两个水准点以备安装时使用。为了校核上下旋转中心是否同心，架设仪器观测悬挂的两根垂线，测得两根垂线坐标，以两根垂线的坐标测定蘑菇头的中心坐标进行校核。
4）顶枢锚杆及AB拉架的测量与放样
根据▽179.0米平台控制网测得的控制点坐标（以顶枢中心点为起算点坐标）或加密点的坐标，根据图纸的坐标和高程进行测量放样。
三、提升大梁的布置与安装
提升大梁由跨闸室大梁、提门起重梁和支承立柱组成。根据设计图纸，现场放线，确定各提升设施的安装位置；在相应位置处理好基础并安装支承立柱结构，然后安装跨闸室大梁。跨闸室大梁与支承立柱结构采用弹性橡胶支座，以避免钢梁承重后的挠度引起支承点的位移及环境温度改变引起钢梁长度变化导致增加钢梁附加应力。提门起重梁架设在跨闸室大梁的顶部，采用简支梁连接，支承部位布设橡胶支座。
所有钢结构的安装采用移动吊车进行。在三峡永久船闸第一、二闸首完建工程中，采用两台300吨吊车配合液压顶推装置将重达250余吨的跨闸室大梁运过跨度为34米的闸室。
在所有钢结构的适当位置布设检测应力应变片，用于提升及下降过程中的应力应变的检测，监测起重系统的变化，确保施工安全。
提升大梁安全就位后，由于场地和施工条件的限制，难以进行负荷试验。为了确保施工过程的安全，在钢梁设计改造上留有一定裕度。同时在每个钢梁上布置应力应变测试装置，并用仪器测量挠度等方式，进行全过程监控。闸门提升时采用分级加载的方式进行提升，提升荷载分分10%、25%、50%、75%、80%、90%、100%等7级加载，每次加载停顿约1小时，监控梁柱系统和闸门的状态，直至提升到位后用支柱将门体支承牢固并与闸墙加固。
四、液压提升系统的布置
利用移动式吊车把提升主梁吊装至闸首提升位置，两端搁置在简支大梁上后与滑动支座相连，穿钢绞线，安装提升扁担梁。吊装540吨型液压提升器、液压泵站及配套的设施，并安装固定。
为保证吊点准确，实际设计提升器在水平方向上具有移动能力。为使提升器在沿提升主梁长度方向的移动，设置椭圆形长孔，具体如图2所示；为使提升器在垂直提升主梁长度的方向的移动，同时也是为了解决主梁的热胀冷缩的问题，应用了可调伸缩座，具体如图3所示。
油缸大小及钢绞线的规格、尺寸根据理论计算确定。例如：在三峡船闸完建工程中，根据计算论证，单扇闸门主提升设备采用4台540吨液压提升器，打包采用8台200吨液压提升器。
五、人字门打包及与提升系统的连接
如图4所示，给出了人字闸门打包示意图。具体打包程序如下所述。
1.将闸首门体旋转至关闭位置，在闸首底部基础上测量放线，确定打包下托梁组件安放位置。
2.在地面上将下托梁、托架及张拉液压缸组成一体，吊至定位位置。
3.将闸首门体转至提升位置，底部放道木填实、防转，拆除启闭机液压缸，门体顶部打包处放上垫木。
4.将上托梁吊装到闸首顶部打包位置；将带地锚的钢绞线从上托梁穿入下托梁的张拉液压缸内。
5.启动540吨液压提升器，使提升扁担梁与上托梁上的吊耳相连。
6.启动提升器，将上托梁提升50毫米左右；启动张紧液压缸，对打包的上下托梁进行张拉（两边同时进行）。当张拉力达到约600吨时，停止张拉，锁紧张拉液压缸，拆除张拉缸上的油管。在张拉作业期间，保持上托梁水平，同时，监测上托梁与闸首门体的间距，如上托梁与闸首门体将接触，则及时予以调整，以保证闸首门体上部不受力。
六、重心的调整及初步提升
1.闸门重心的调整
因大型人字闸门为高、宽、厚比严重不对称结构，重心难以计算。为防止吊装过程中闸门倾斜，采取以下方法对重心进行调整，以确保吊装过程中的安全。
启动液压提升器，提升闸首门体约20毫米，暂停提升作业；在下托梁底部指定位置处放置压力传感器，旋紧传感器，使其顶部与下托梁底部紧密接触。启动提升器，下降闸首门体，使之坐落于传感器上；根据压力传感器的数据，计算重心位置。通过提升器调位孔以及调节螺栓来调整提升作用点与闸首门体的相对位置，最终使作用点与门体的实测重心位置重合，如图5所示；重心位置找准后，启动提升器，同步提升闸首门体（因为提升作用点已与闸首重心位置重合，所以在提升过程中闸首门体不会发生侧倾，也不会损伤蘑菇头）。
2.闸门的初步提升
闸首门体打包完毕后，在下托梁底部放置8个千斤顶（每个千斤顶的顶升能力在150以上）；启动千斤顶，同步顶升闸首门体，同时提升器提升作业，以防止闸首门体倾覆。当顶盖脱离蘑菇头一段距离后停止顶升作业；提升器继续提升作业，同步提升闸首门体（因为顶盖在提升过程中已经脱离蘑菇头一段距离，所以即使提升点略微偏离闸首门体重心位置，也不会对蘑菇头造成任何损伤）。
七、闸门的提升与提升过程中的监测。
1.闸门的提升
当闸门底枢顶盖与蘑菇头脱离一段距离后，启动计算机同步控制系统，整体提升约10米高度后停止提升器并将天锚锁死，将门体与预设抗风结构相连，以保证人字闸门门体长时间停置在空中时的安全。在提升过程中要实时监测油压表油压、结构上应力应变的变化及钢绞线张力的变化，若有异常，应及时停止提升和下降，分析清楚原因后再行作业。为确保作业安全，设置有专门的钢管柱，每提升一段距离就在闸门底部相应位置安装固定钢管柱，防止闸门下滑。
2.闸门监测
闸门在打包过程中及打包后，提升前都必须对闸门门体进行监测。监测指标主要是门体状态、形体尺寸，监测手段主要是悬挂垂线，其后才用全站仪或经纬仪等。
在闸门提升过程中，在监测闸门的同时，也要对提升梁柱系统进行监测。梁柱系统的监测指标主要包括：两根提升梁的应力和挠度，两根跨闸梁的应力和挠度，立柱的应力和位移应力应变的监测手段是梁和柱改造后安装前，在上下翼缘和两个腹板上分别布置应变片（约需布置44测点，每个测点需贴应变片至少4片），用应力应变监测仪进行监测。梁的挠度和柱的位移用全站仪或经纬仪监测。
监测的方式如下：提升前初始监测并记录原始数据；提升载荷分10%、25%、50%、75%、80%、90%、100%等7级加载，每次加载停顿约1小时，监控梁柱系统和闸门的状态。提升到位后安装底部支承柱和防风装置后，进行一次监控。以后每隔一天监控一次，一周后，每隔三天监控一次，遇到特殊天气加强监控。闸门落位前再进行一次全面的检查与监测，落位过程也要进行全过程监测。
八、闸门及埋件的调整、检修
按照计划规定的内容对闸门埋件、闸门及启闭机进行调整、检修。三峡船闸第二闸首完建工程在闸门提升10米后，主要完成了闸门底坎混凝土加高、底坎安装及二期混凝土回填、闸门底枢的拆除与重新安装调整、闸墙段支、枕垫块的拆除与加高及混凝土浇筑、环氧灌注等、启闭机室的加高及启闭机安装调试等等。这些工作均按照有关中国国内规范和三峡标准进行。
需要指出的是底枢的安装与回位是三峡永久船闸二闸首人字门重新安装的重点和难点之一。第二闸首人字门底枢安装主要是底座安装、相关连接件和蘑菇头的安装。安装重点主要是旋转中心的确定及底座与枕座埋件的连接。长江委勘测规划设计院在永久船闸完建施工技术条款中规定，新的底枢旋转中心即门叶旋转中心与改建前旋转中心的实际位置偏差不得大于1毫米。要达到这个标准，仅靠测量仪器的精度以及技术手段是不够的，必须采取一种可对底枢中心进行微调的装置才能达到改建前后门叶旋转中心的一致性。这个微调装置的基本结构和调整原理如下：在底枢底座下增设一件尺寸和刚度较大的支承钢结构埋件，新安装的经过初步精调的底枢底座放置在它上部，然后利用X-Y方向布置的千斤顶使底枢底座可在支承板上微量位移，来达到精确调整底枢，使新安装的门叶旋转中心与原旋转中心完全一致的目的。具体的方案是：在第五层混凝土浇筑时，先期埋设用于新增钢结构埋件安装与加固的一期插筋和型钢，在新增钢结构埋件埋设时将底座、蘑菇头等一起进行安装调整。埋件加固后，在埋件与底座、垫板、蘑菇头上打上复装定位标记。然后将底座、垫板、蘑菇头等一并拖出，再浇筑新增钢结构埋件二期混凝土。在人字闸门复装落位时首先保证底枢底座上的蘑菇头与门体上顶盖精确对中，落门后用水平千斤顶将底枢底座精确调整到原底枢中心的安装部位。新增的钢结构埋件尺寸较大，需要退火处理，并且表面需要进行机械加工才能保证底座和蘑菇头的定位和滑移。为了保证混凝土浇筑密实，新增钢结构埋件上开设了若干混凝土振捣工艺孔，混凝土浇筑时需要特别注意浇筑密实。
九闸门的下降及回装
检修完成后，解除防风连接，启动50吨升器执行下降作业；就位时，采用顶提结合方式，以免损坏蘑菇头。底枢就位调整完成后，对提升机构进行降载。提升器的负载部分转移到底枢上，保持提升器的负载为600吨，连接闸首A、B拉杆，完成安装并浇筑混凝土。
根据闸面▽179.0米上建立的测量控制网点座标（以原顶枢中心点坐标为基准），按照图纸的坐标和高程，用交会法可以放出顶枢AB拉架锚杆及AB拉架中心轴线安装控制坐标点。
待原顶枢拉杆与门体顶枢轴拆除后，根据闸面▽179.0米上建立的测量控制网点测放出来的顶枢AB拉架锚杆中心，埋设顶枢锚杆。锚杆杆身外部应按设计要求包扎隔离材料，锚杆安装垂直度为1/4000，任一锚杆杆头中心相互之间形位偏差不大于1毫米，杆头顶部埋设高程偏差为0~ 3毫米加固牢固验收合格，然后浇筑AB拉架坑预留的混凝土。浇筑全过程中应对锚杆头的位置精度进行监测。浇筑时应埋入枕座埋件一期插筋，拆模后即可安装枕座埋件，只有枕座埋件二期混凝土浇筑后，才能安装和精调枕垫块。7天凝固期后，可以吊装顶枢拉架，并进行初步调整。顶枢拉架的精调必须等到门体安装就位，高程确定后方可进行。
顶枢拉架在人字门门体重新回装完成后进行，根据门叶实际安装高度和顶枢旋转中心实际位置进行吊装、调整。
十、闸门打包装置及提升系统的拆除
闸门及埋件全部工作完成后，拆除提升系统和打包装置。
全部启动张拉液压缸，点动放松打包钢绞线，直至闸首门体底负载全部转移到底枢后，松开张拉钢绞线。
提升器下降，将上托梁放在闸首顶部垫木上，拆除张拉钢绞线及上托梁与提升扁担梁底连接销轴，提升扁担梁，让出上托梁拆除空间。吊走上托梁，移去下托梁组件，拆除完毕。
十一、闸门、启闭机连接、调试
按照中国国内规范和三峡标准要求，对闸门、启闭机进行连接、调试。符合要求后投入正式运行。
大型船闸人字闸门设计
船闸人字闸门同步变速运行控制
船闸人字闸门设计内容简介
