【摘 要】 在大、中型水利水電工程的施工中，門座式起重機(jī)作為一種常用的、重要的大型運(yùn)輸設(shè)備，汛期如何防汛、度汛顯得尤為重要。本文就蒲石河抽水蓄能電站下水庫重力壩工程，結(jié)合過水基坑度汛特點(diǎn)，對DMQ600型門座式起重機(jī)的度汛與加固措施進(jìn)行了總結(jié)，為施工單位在承接類似工程時提供借鑒和參考。

　　【關(guān)鍵詞】 蒲石河電站 過水基坑 門座式起重機(jī) 度汛 加固

　　1 前言

　　蒲石河抽水蓄能電站是東北第一座大型純抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量為1200MW，單機(jī)容量為300MW。下水庫為重力式砼壩，最大壩高34.1m，壩頂長336m，總庫容為2905×104m3;壩基為混合花崗巖。

　　該流域暴雨以7、8月份次數(shù)多、量級大、籠罩范圍廣。蒲石河屬山區(qū)性河流，洪水陡漲陡落，一次洪水過程7天左右，主要集中在3天。汛期為：7月1日～8月31日。最大風(fēng)速24.0m/s，相應(yīng)風(fēng)向：WNW。

　　一、二期圍堰均為土石過水圍堰，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年重現(xiàn)期。擋水標(biāo)準(zhǔn)為10年重現(xiàn)期6月份流量360m3/s;過水標(biāo)準(zhǔn)按10年重現(xiàn)期大汛流量4180m3/s設(shè)計。

　　壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期50年大汛洪水，其流量為7010m3/s。

　　2 門機(jī)布置方案及防汛設(shè)計

　　2.1 門機(jī)布置方案

　　根據(jù)現(xiàn)場總體布置、施工分期、壩址區(qū)地形及防汛度汛要求，主體工程的垂直運(yùn)輸設(shè)備的選型及布置按兩期統(tǒng)籌、分期布置。

　　因本項(xiàng)目壩后有廠房、消力池等，不便于行走式門機(jī)的布置;考慮到壩前基坑內(nèi)河床較平坦，為門機(jī)直接從一期轉(zhuǎn)二期，軌道統(tǒng)一布置在壩軸線上游0-019.00m處，選用1臺DMQ600型門座式起重機(jī)(以下稱門機(jī))作為兩期施工主要設(shè)備。二期主體工程開工后，直接將門機(jī)從上游縱向?qū)︻A(yù)留口處開至左岸，然后將預(yù)留口封堵。本工程門機(jī)基礎(chǔ)面高程為45.50m。

　　門機(jī)基礎(chǔ)采用鋼筋砼梁式基礎(chǔ)，因一、二期圍堰均為過水圍堰，過水時堰后易形成高速水流區(qū)，故門機(jī)基礎(chǔ)盡量設(shè)置在完整性較好的巖基上;對門機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計及專門水力學(xué)驗(yàn)算，加強(qiáng)基礎(chǔ)與基巖的拉結(jié)，改善高速水流的流態(tài)。

　　基礎(chǔ)與巖基加設(shè)錨筋，基礎(chǔ)梁之間設(shè)置鋼筋砼連系梁;基礎(chǔ)面與上、下游巖基面或鋪蓋面平齊，考慮到施工期結(jié)束后，門機(jī)基礎(chǔ)不再拆除，故基礎(chǔ)面高程不得影響主體工程導(dǎo)流期及運(yùn)行期的水力計算條件。

　　2.2 門機(jī)基本參數(shù)

　　起重量為10T/30T，臂幅：18m/45m，軌距為7m，基距為7m，總重為237t(含配重)，支架高度9500mm;圓形筒身尺寸：Φ3370mm×7500mm，塔身高度：8400mm;工作狀態(tài)的最大輪壓490kN，側(cè)向輪壓為47kN。

　　2.3 門機(jī)度汛方案設(shè)計

　　因本工程合同工期緊、流域汛期長，上游門機(jī)如在汛期拆除、汛后重裝，則會增加拆裝費(fèi)用和閑置費(fèi)用，汛期基本處于停工狀態(tài)，項(xiàng)目合同工期及整個抽蓄電站按期投產(chǎn)都將受到嚴(yán)重影響。如投入其它大型設(shè)備，則進(jìn)一步增加施工成本。利用門機(jī)進(jìn)行汛期搶工勢在必行，該方案不僅可以在汛期合理增加主體工程有效施工期，組織得力還可以降低施工成本，為項(xiàng)目按期交工及整個抽蓄電站按期投產(chǎn)提供有力的保障。

　　2.3.1 門機(jī)防汛標(biāo)準(zhǔn)

　　根據(jù)該流域洪水情況及汛期情況，確定門機(jī)抗洪防沖標(biāo)準(zhǔn)，度汛標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為10年一遇，按20年一遇校核，校核水位對應(yīng)的洪水流量為5390m3/s，洪水位EL53.00m，門機(jī)最大淹沒高度為7.5m。

　　2.3.2 門機(jī)避險平臺設(shè)置

　　門機(jī)汛期避險平臺的設(shè)置是門機(jī)度汛的關(guān)鍵，應(yīng)結(jié)合樞紐的布置、防洪標(biāo)準(zhǔn)、主體形象進(jìn)度、周邊地形地質(zhì)條件、門機(jī)特性及水文特性等，進(jìn)行綜合設(shè)計，同時要具備一定的經(jīng)濟(jì)性。

　　設(shè)計時應(yīng)避開主水流區(qū)和強(qiáng)紊流區(qū)，防洪水位不宜變化過大;盡量設(shè)置在具備擋水能力的建筑物前、后或靠岸邊部位;如布置在靠近岸坡處，周圍山體應(yīng)穩(wěn)定，無滾石、塌方、泥石流及滑坡等。平臺基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在巖基較好的位置，并有一定的抗沖能力。門機(jī)防汛加固措施應(yīng)安全、簡易、有效、經(jīng)濟(jì)。

　　本工程一、二期門機(jī)避險平臺均布置在靠岸坡處、擋水壩段上下游側(cè)，采用鋼筋砼“井”型梁，平面尺寸為12.4m×13.0m，砼強(qiáng)度等級為C25。

　　本工程門機(jī)防汛避險平臺平面位置如下：一期右岸工程：門機(jī)軌道長度為110m(0+179.30～0+289.30)，門機(jī)避險平臺設(shè)置在17#引水壩段上游側(cè)0+276.90～0+289.30處;二期左岸工程：門機(jī)軌道長度為139.30m(0+040.00～0+179.30)，門機(jī)避險平臺設(shè)置在3#擋水壩段上游側(cè)0+040.00～0+042.40處;消力池中的塔式起重機(jī)避險平臺布置壩下0+044.50、與上游門機(jī)避險平臺對應(yīng)的3#擋水壩段下游側(cè)。

　　為提高門機(jī)抗超標(biāo)準(zhǔn)洪水的能力，施工期應(yīng)優(yōu)先安排門機(jī)避險平臺上、下游側(cè)壩段的澆筑，確保其澆筑高度達(dá)到或走超過度汛標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.3.3 門機(jī)度汛加固設(shè)計

　　(1) 為防止避險平臺及上部門機(jī)在水力及風(fēng)壓等荷載組合作用下發(fā)生位移，在井字梁下設(shè)雙排Φ25@1000錨筋，下部錨入巖石不少于3m，上部錨入鋼筋砼梁不少于40d。

　　(2)為防止門機(jī)在高速水流作用下發(fā)生側(cè)翻、脫軌或滑動，需在門機(jī)機(jī)架底部的行走裝置上附加鎖定裝置，將門機(jī)固定在停機(jī)平臺處的軌道上，防止門機(jī)產(chǎn)生順?biāo)鞣较虻膫?cè)翻或脫軌;縱向可采用門機(jī)自帶制動裝置，防止門機(jī)沿軌道發(fā)生移動或滑動。

　　鎖定裝置采用型鋼門架，每支門腿設(shè)一榀，門架兩側(cè)采用固定式型鋼三角立柱，上部型鋼壓梁與立柱采用法蘭連接，每對法蘭采用4根M24高強(qiáng)螺栓。三角立柱法蘭頂高度較門機(jī)行走梁架上平面高出5mm，壓梁與門機(jī)行走梁架中間設(shè)置一層8mm的高強(qiáng)橡膠墊壓緊。

　　門架均采用24#工字，三角立柱錨入砼內(nèi)不少于800mm，錨固端型鋼腹板加焊Ф25@200，L=500的抗拔錨筋。門架立柱之間的凈空為1.6m，兩側(cè)距門機(jī)安全距離為200mm。

　　(3)為增強(qiáng)門機(jī)抗超標(biāo)準(zhǔn)洪水及強(qiáng)風(fēng)的能力，在門機(jī)上、下游側(cè)各設(shè)一道Φ20鋼纜風(fēng)繩，水平角45°為宜，采用手動鏈?zhǔn)骄o固器拉緊。纜風(fēng)繩下游側(cè)錨固點(diǎn)設(shè)在壩體內(nèi);上游側(cè)錨固點(diǎn)為地錨，錨碇為R=0.5m、H=1.0m的C30鋼筋砼圓柱體，上口與巖面平齊，錨碇與基巖采用4Ф25、L=3.0m的錨桿拉結(jié);錨環(huán)采用Φ32圓鋼。

　　(4)為降低加固難度，節(jié)約加固時間，提高應(yīng)急能力，應(yīng)合理設(shè)計鋼構(gòu)件的加工及安裝精度。詳見圖1。

　　2.3.4 門機(jī)度汛加固程序

　　(1)接到汛情報告后，根據(jù)項(xiàng)目防汛指揮小組負(fù)責(zé)人下達(dá)的防汛指令，門機(jī)防汛加固人員、設(shè)備、材料全部集結(jié)到位。

　　(2)門機(jī)按指令停止吊裝作業(yè)，迅速開進(jìn)指定的避險平臺，門機(jī)司機(jī)卸掉大鉤上的重物，將有大臂有配重一側(cè)朝向上游擺正;調(diào)整軌道方向位置，確保門機(jī)行走機(jī)構(gòu)到達(dá)指定加固位置;鎖定各類限位及保險等，關(guān)掉各類設(shè)備電源。

　　(3)加固組電氣人員切斷門機(jī)電源并撤走電纜及開關(guān)箱，并將加固用電源接至工作面;然后后鎖定門機(jī)行走限位、拆除行走電機(jī)，同時進(jìn)行門機(jī)行走裝置鎖定壓梁的安裝;在鎖定梁安裝完成后，將門機(jī)纜風(fēng)繩繃緊。

　　(4)門機(jī)全部加固完成后，經(jīng)項(xiàng)目防汛指揮小組驗(yàn)收合格后，全部人員、設(shè)備、剩余材料撤至安全區(qū)域;水文觀測人員根據(jù)門機(jī)上設(shè)定的水位標(biāo)尺，做好汛期水情記錄。

　　3 門機(jī)防汛加固計算

　　根據(jù)門機(jī)的受力情況，主要對門機(jī)進(jìn)行抗傾、抗滑移進(jìn)行驗(yàn)算，并對門機(jī)基礎(chǔ)梁進(jìn)行承載力及抗拔驗(yàn)算。

　　根據(jù)門機(jī)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，門機(jī)最大淹沒深度為7.5m，門機(jī)支架高度為9.5m，此時洪水只淹沒到支架位置。由于支架為上大下小的形狀，按平均值計算，迎水面為：1.35m×7.5m。

　　按4條支腿均受到同樣洪水的沖擊作用：4×10.13m2=40.52m2。

　　門機(jī)受到外力組合：水流推力+風(fēng)力

　　依照以上設(shè)計條件，項(xiàng)目根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》、《建筑施工手冊》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》及《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等，對門機(jī)支架流水壓力及風(fēng)荷載進(jìn)行了計算，并對纜風(fēng)繩的強(qiáng)度、地錨的抗拔能力及軌道基礎(chǔ)強(qiáng)度和穩(wěn)定性等進(jìn)行了系統(tǒng)的驗(yàn)算，結(jié)果完全滿足規(guī)范及安全要求。

　　4 實(shí)施效果

　　本工程施工期最大洪水發(fā)生在2008年，流量約為2800m3/s，接近5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)(流量為2970m3/s)，門機(jī)最大淹沒高度為5m。整個門機(jī)度汛加固過程控制在2小時以內(nèi)，汛后恢復(fù)使用控制在4小時以內(nèi);門機(jī)安全度過了3個年度的汛期，累計增加約4個月的有效工期，有效降低了汛期窩工費(fèi)用，避免了汛期停工可能導(dǎo)致的不利影響。

　　5 結(jié)束語

　　為提高門機(jī)加固的安全性和應(yīng)急能力，應(yīng)在汛前組織門機(jī)防汛加固專項(xiàng)演練，改進(jìn)加固技術(shù)和工藝，提高作業(yè)人員的熟練程度和協(xié)作能力，壓縮各作業(yè)環(huán)節(jié)的耗時，確保安全度汛。

　　實(shí)踐證明該措施對河道較開闊、洪水位變化較小、汛期基坑過水山區(qū)或平原區(qū)重力壩在非常適用的;對于峽谷區(qū)、洪水位變化較大、汛期基坑過水或有凌汛的其它壩型，如采用該方案，應(yīng)結(jié)合壩區(qū)地形地貌、水文氣象條件、樞紐布置及施工進(jìn)度等，進(jìn)行必要的水文演算和水力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化門機(jī)布置方案，以提高門機(jī)防汛安全性及經(jīng)濟(jì)性。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》 中國水利水電出版社 2003;

　　[2]《建筑施工手冊》(第四版)中國建筑工業(yè)出版社 2003;

　　[3] GB50009-2001,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范;

　　[4] GB50010-2002,砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。