一種用于水力浮動式垂直升船機豎井鋼襯施工的裝置及施工方法與流程

本發明涉及垂直升船機領域，尤其是一種用于水力浮動式垂直升船機豎井鋼襯施工的裝置及施工方法。

背景技術：

水力浮動式垂直升船機是我國自主創新，擁有完全自主知識產權的一種新型升船機。它與傳統的齒輪齒條爬升式和鋼絲繩卷揚提升式垂直升船機的運行原理不同，有其獨特的運行特性。它采用浮筒作為平衡重，通過鋼絲繩和卷筒與承船廂連接，浮筒浸在豎井鋼襯的水中，調控豎井鋼襯內的水位升降，即可實現浮筒在豎井鋼襯內的上下運動，進而實現承船廂在船廂室內的上下運行。當船廂側載荷發生變化時，浮筒能自動在豎井鋼襯中調整吃水深度進行平衡，確保升船機的運行安全。

豎井鋼襯是平衡浮筒的運行通道，兩者的關系類似于液壓缸與活塞，豎井鋼襯的安裝精度，直接影響升船機的提升效率和運行安全，是水力浮動式升船機工程成敗的關鍵因素之一，設計方面對豎井鋼襯的施工要求極高，在現場施工中要達到設計要求難度極大。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于水力浮動式垂直升船機豎井鋼襯施工的裝置及施工方法，可以解決安裝精度的問題，能實現在缺少相關設計和施工經驗的不利條件下豎井鋼襯的施工，確保了豎井鋼襯的安裝精度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種用于水力浮動式垂直升船機豎井鋼襯施工的裝置，包括測量檢測裝置，

測量檢測裝置中，安裝在輸水鋼管上的底部鋼襯的中心處設置有支架，支架頂部測放有豎井鋼襯安裝中心基準點，中心基準線一端與連接豎井鋼襯安裝中心基準點，中心基準線另一端與待安裝豎井鋼襯單元上管口頂面中心的求心器連接，待安裝豎井鋼襯單元布置于底部鋼襯上或已安裝完成的豎井鋼襯前倉單元上；

調整加固裝置與待安裝豎井鋼襯單元相配合。

優選地，豎井鋼襯安裝中心基準點附近還測放有測放豎井鋼襯基準中心校核點。

優選地，豎井鋼襯基準中心校核點由X軸控制點和Y軸控制點組成。

優選地，調整加固裝置由千斤頂、內壁加固活動內支撐以及外壁加固組件組成。

優選地，內壁加固活動內支撐中，多層內支撐架之間通過連接桿連接形成一個整體，內支撐架由中心架體和均布于中心架體外的多根支撐桿組成，支撐桿頂部設置有與待安裝豎井鋼襯單元內壁相配合的螺母柱頂桿，頂層的內支撐架上安裝有掛鉤。

優選地，外壁加固組件中，多根外支撐均布設置于待安裝豎井鋼襯單元外側的加固點上，待安裝豎井鋼襯單元的每道加勁環上均布設置有多根錨鉤。

一種采用上述裝置進行豎井鋼襯施工的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：測放安裝基準點：在輸水鋼管上的底部鋼襯的中心處設置支架，在支架頂部測放豎井鋼襯安裝中心基準點，并就近測放豎井鋼襯基準中心校核點；對準槽鋼上的中心基準點，鉆孔；

步驟2：吊裝待安裝豎井鋼襯單元：采用平衡梁或長吊繩進行吊裝，將待安裝豎井鋼襯單元布置于底部鋼襯上或已安裝完成的豎井鋼襯前倉單元上；

步驟3：安裝內壁加固活動內支撐：在待安裝豎井鋼襯單元內安裝內壁加固活動內支撐；

步驟4：布置中心基準線：在待安裝豎井鋼襯單元的上管口頂面中心布置求心器，中心基準線一端與步驟1所鉆的孔連接，中心基準線另一端與求心器連接；

步驟5：待安裝豎井鋼襯單元的調整及外壁整體加固；

步驟6：環縫焊接：采用環縫焊接的方式將待安裝豎井鋼襯單元焊接在底部鋼襯上或已安裝完成的豎井鋼襯前倉單元上；

步驟7：待安裝豎井鋼襯單元的局部加固；

步驟8：待安裝豎井鋼襯單元外圍的混凝土澆筑；

步驟9：拆除中心基準線，移開求心器及支架，從待安裝豎井鋼襯單元內整體吊出內壁加固活動內支撐，即完成一個待安裝豎井鋼襯單元的安裝；

步驟10：重復上述步驟1-9直至所有的待安裝豎井鋼襯單元都安裝完成，

即完成豎井鋼襯的施工。

優選地，步驟5的調整方法如下：

步驟5-1：采用千斤頂調平待安裝豎井鋼襯單元的上管口；

步驟5-2：采用內壁加固活動內支撐調圓頂緊待安裝豎井鋼襯單元的內壁；

步驟5-3：在待安裝豎井鋼襯單元外側均布設置多個加固點，多根外支撐與加固點連接，利用多根外支撐調中固定待安裝豎井鋼襯單元的外壁，同時也利用多根外支撐對待安裝豎井鋼襯單元進行了整體加固；

即完成待安裝豎井鋼襯單元的調整及外壁整體加固。

優選地，步驟7的方法為：在待安裝豎井鋼襯單元的每道加勁環上均布設置多根錨鉤，保證待安裝豎井鋼襯單元在內壁加固活動內支撐拆除后，局部不發生回彈變形，即完成待安裝豎井鋼襯單元的局部加固。

優選地，步驟8的澆筑方法為：

步驟8-1：混凝土澆筑時，采取對稱多點下料，下料點在豎井鋼襯的鋼筋網外側；采取對稱振搗，分層澆筑，層高控制在40厘米～50厘米之間；

步驟8-2：收倉面應控制在距管口頂面300毫米左右；

步驟8-3：插筋的預埋：在混凝土澆筑收倉后的1小時內完成插筋的預埋，插筋用于安裝外支撐。

在步驟9和10之間還設置有復測步驟。

本發明提供的一種用于水力浮動式垂直升船機豎井鋼襯施工的裝置及施工方法，有益效果如下：

1、采用各豎井鋼襯單元從下至上，逐節按測量放點→豎井鋼襯單元吊裝→豎井鋼襯單元調整加固→豎井鋼襯單元焊接→豎井鋼襯單元外圍混凝土澆筑的工序循環進行安裝，可以解決安裝精度的問題，能實現在缺少相關設計和施工經驗的不利條件下豎井鋼襯的施工，確保了豎井鋼襯的安裝精度。

2、測量檢測方法精確：豎井鋼襯的中心軸線，始終以中心基準線為基準進行定位檢測，不需要多次返點，避免了測量累計誤差，確保了測量基準的唯一性，有效地控制了逐節安裝的豎井鋼襯的測量精度。

3、內壁加固活動內支撐的設計及使用高效實用：豎井鋼襯屬薄壁結構，逐節安裝澆筑混凝土。每個豎井鋼襯的安裝單元，設置專用內壁加固活動內支撐，裝拆便捷，可循環使用。內壁加固活動內支撐還可兼做調圓頂桿、加固支撐和作業平臺，一物三用，拆卸后不留尾工，省工省時省材料，高效實用。

4、外支撐加固方式可靠：保證各豎井鋼襯單元的在澆筑混凝土過程中的整體穩定；采用在各豎井鋼襯單元的每道加勁環上均布焊接錨鉤的方式，保證內支撐拆除后，該豎井鋼襯單元局部不發生回彈變形。采用整體加固和局部加固并用的方式，保證了豎井鋼襯的安裝質量。

5、混凝土澆筑工藝合理，保證各豎井鋼襯單元外圍受力均勻，避免混凝土澆筑時各豎井鋼襯單元的變形和位移。

采用本發明技術方案云南瀾滄江景洪水力浮動式垂直升船機左岸塔樓1#-8#豎井鋼襯進行安裝，整個施工全過程處于安全、穩定、快速、優質的可控狀態，工程質量符合合同文件、設計通知、施工圖紙和《水利水電工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范》(DL/T5017-2007)的相關要求。塔樓段澆筑到壩頂高程614m后，對左岸塔樓1#-8#豎井鋼襯又全面進行了一次整體檢測，檢測結果均為優良。景洪升船機豎井鋼襯埋件安裝，分為1個分項工程，8個單元工程，工程質量合格率100％，單元工程優良率為99.8％，工程質量被評定為優良等級。

采用本發明技術方案對云南瀾滄江景洪水力浮動式垂直升船機右岸塔樓9#-16#豎井鋼襯進行安裝，施工全過程處于安全、穩定、快速、優質的可控狀態，工程質量符合合同文件、設計通知、施工圖紙和《水利水電工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范》(DL/T5017-2007)的相關要求。塔樓段澆筑到壩頂高程EL614m后，對塔樓右岸塔樓9#-16#豎井鋼襯又全面進行了一次整體檢測，檢測結果均為優良。景洪升船機豎井鋼襯埋件安裝，分為1個分項工程，8個單元工程，單元工程質量合格率100％，優良率為100％，工程質量被評定為優良等級。

采用了精確的測量控制方法、高效實用的內壁加固活動內支撐、整體與局部加固并用的外支撐加固方式和科學合理的混凝土澆筑工藝，在缺少相關設計和施工經驗的不利條件下，優質高效安全地完成了景洪水電站水力浮動式16個直徑6.5m，高度52.5m的豎井鋼襯施工，社會效益、環境效益和經濟效益顯著。

16個豎井鋼襯中心軸線的垂直度(全高度52.5m范圍)均在10mm以內，鋼襯內壁任意測點圓半徑均在±7.5mm以內，施工技術和施工質量達到國內同行業領先水平，贏得業主和監理贊譽，樹立了公司的質量形象。

采用內壁加固活動內支撐，循環使用，較固定內支撐節約材料230噸，同時，減少了內支撐的焊接和割除工作量，節能減排效益顯著，同時，減少了內支撐的裝拆時間，縮短工期4個月以上，直接經濟效益200萬元以上。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

圖1為本發明裝置的結構示意圖；

圖2為本發明裝置中安裝的支架、中心基準點及基準中心校核點的位置示意圖；

圖3為本發明圖2的A-A向剖視圖；

圖4為本發明裝置中內壁加固活動內支撐的俯視圖；

圖5為本發明方法中的施工步驟流程示意圖。

具體實施方式

如圖1-4所示，一種用于水力浮動式垂直升船機豎井鋼襯施工的裝置，包括測量檢測裝置，

測量檢測裝置中，安裝在輸水鋼管1上的底部鋼襯2的中心處設置有支架3，支架3頂部測放有豎井鋼襯安裝中心基準點，中心基準線4一端與連接豎井鋼襯安裝中心基準點，中心基準線4另一端與待安裝豎井鋼襯單元12上管口頂面中心的求心器5連接，待安裝豎井鋼襯單元12布置于底部鋼襯2上或已安裝完成的豎井鋼襯前倉單元11上；

調整加固裝置與待安裝豎井鋼襯單元12相配合。

豎井鋼襯安裝中心基準點附近還測放有測放豎井鋼襯基準中心校核點。

豎井鋼襯基準中心校核點由X軸控制點6和Y軸控制點7組成。

調整加固裝置由千斤頂、內壁加固活動內支撐8以及外壁加固組件組成。

內壁加固活動內支撐8中，五層內支撐架8-1之間通過連接桿8-2連接形成一個整體，內支撐架8-1由中心架體8-1-1和均布于中心架體8-1-1外的16根支撐桿8-1-2組成，支撐桿8-1-2頂部設置有與待安裝豎井鋼襯單元12內壁相配合的螺母柱頂桿8-1-3，頂層的內支撐架8-1上安裝有掛鉤8-1-4。

外壁加固組件中，多根外支撐9均布設置于待安裝豎井鋼襯單元12外側的加固點上，待安裝豎井鋼襯單元12的每道加勁環上均布設置有多根錨鉤10。

中心基準線4優選為φ0.7mm倒垂線。

如圖5所示，一種采用上述裝置進行豎井鋼襯施工的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：測放安裝基準點：在輸水鋼管1上的底部鋼襯2的中心處設置支架3優選為槽鋼支架，在支架3頂部測放豎井鋼襯安裝中心基準點，并就近測放豎井鋼襯基準中心校核點；對準槽鋼上的中心基準點，鉆孔14，孔徑為1毫米；

支架3應與輸水鋼管1的內壁焊接牢固；

放點精度±0.5mm，基準點和校核點均用沖眼和紅漆標識。

步驟2：吊裝待安裝豎井鋼襯單元12：采用平衡梁13或長吊繩吊繩夾角30°以內進行吊裝，避免待安裝豎井鋼襯單元12管口在吊裝時發生變形，將待安裝豎井鋼襯單元12布置于底部鋼襯2上或已安裝完成的豎井鋼襯前倉單元11上。

步驟3：安裝內壁加固活動內支撐8：在待安裝豎井鋼襯單元12內安裝內壁加固活動內支撐8；

吊裝內壁加固活動內支撐8前，將各內支撐架8-1的各支撐桿8-1-2兩端的螺母柱頂桿8-1-3縮短，避免內壁加固活動內支撐8就位時發生卡阻，劃傷待安裝豎井鋼襯單元12的筒壁涂層；就位后，根據待安裝豎井鋼襯單元12管口實測圓度情況，先頂緊待安裝豎井鋼襯單元12直徑偏小處的各支撐桿8-1-2兩端的螺母柱頂桿8-1-3，再頂緊待安裝豎井鋼襯單元12直徑偏大處的各支撐桿8-1-2兩端的螺母柱頂桿8-1-3，通過掛鉤8-1-4完成內壁加固活動內支撐8的安裝固定。

步驟4：布置中心基準線4：在待安裝豎井鋼襯單元12的上管口頂面中心布置求心器5(求心器5安裝在求心器支架15上)，中心基準線4一端與步驟1所鉆的孔連接，中心基準線4另一端與求心器5連接；

中心基準線4優選為倒垂線，倒垂線布置完成后，求心器5的浮子應水平，且呈自由狀態，浮子吃水深度應足夠，高度30m以下倒垂線的拉力應不小于25kg，高度30m以上倒垂線的拉力應不小于35kg。

步驟5：待安裝豎井鋼襯單元12的調整及外壁整體加固。

步驟6：環縫焊接：采用環縫焊接的方式將待安裝豎井鋼襯單元12焊接在底部鋼襯2上或已安裝完成的豎井鋼襯前倉單元11上；

將待安裝豎井鋼襯單元12的將圓周分為四個象限，相鄰管口周長差均勻分配至每個象限，先點焊固定四個象限點，然后兩個工作面對稱進行環縫壓縫和點焊固定；

環縫采用半自動CO₂氣保焊或手工電弧焊焊接，先焊正縫，再背縫清根焊透，焊接時由4～6名焊工，沿圓周對稱均布，采用多層多道焊和分段退焊法對稱焊接，分段長度400mm～600mm。

步驟7：待安裝豎井鋼襯單元12的局部加固；

步驟8：待安裝豎井鋼襯單元12外圍的混凝土澆筑；

步驟9：拆除中心基準線4，移開求心器5及支架3，從待安裝豎井鋼襯單元12內整體吊出內壁加固活動內支撐8，即完成一個待安裝豎井鋼襯單元12的安裝；

步驟10：重復上述步驟1-9直至所有的待安裝豎井鋼襯單元12都安裝完成，

即完成豎井鋼襯的施工。

步驟5的調整方法如下：

步驟5-1：采用千斤頂調平待安裝豎井鋼襯單元12的上管口；

步驟5-2：采用內壁加固活動內支撐8調圓頂緊待安裝豎井鋼襯單元12的內壁；

步驟5-3：在待安裝豎井鋼襯單元12外側均布設置12個加固點，12根外支撐9分別與加固點連接，利用12根外支撐9調中固定待安裝豎井鋼襯單元12的外壁，同時也利用12根外支撐9對待安裝豎井鋼襯單元12進行了整體加固，保證待安裝豎井鋼襯單元12在澆筑混凝土過程中的整體穩定；

即完成待安裝豎井鋼襯單元12的調整及外壁整體加固。

步驟7的方法為：在待安裝豎井鋼襯單元12的每道加勁環上均布設置多根錨鉤10，保證待安裝豎井鋼襯單元12在內壁加固活動內支撐8拆除后，局部不發生回彈變形，即完成待安裝豎井鋼襯單元12的局部加固。

步驟8的澆筑方法為：

步驟8-1：混凝土澆筑時，采取對稱多點下料，下料點在豎井鋼襯的鋼筋網外側；采取對稱振搗，分層澆筑，層高控制在40厘米～50厘米之間；

步驟8-2：收倉面17應控制在距管口頂面300毫米左右；

步驟8-3：插筋16的預埋：在混凝土澆筑收倉后的1小時內完成插筋16的預埋，插筋16用于安裝外支撐9。

在步驟9和10之間還設置有復測步驟，復測項目及檢驗方法如下表所示：

工程質量控制標準