CN104404931B - 水电站导流洞门槽水下检查的试槽架及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水电站导流洞门槽水下检查的试槽架及施工方法，试槽架包括边柱、主梁及纵梁，主梁包括主梁腹板及主梁翼缘；边柱包括边柱腹板及边柱翼缘；纵梁包括纵梁腹板及纵梁翼缘；边柱上连接有滑块，边柱上设有筋板，筋板上连接有侧边滑块；主梁上连接有吊耳，吊耳上连接有吊轴。使用该试槽架进行水下检查的施工方法包括如下步骤：(a)施工准备；(b)试槽架设计；(c)试槽架应力应变分析；(d)起吊系统布置；(e)试槽架安装；(f)试槽架试运行；(g)门槽检查；(h)底坎检查。该施工方法直接使用水下摄像机等检查设备对门槽及底坎进行水下摄像检查，可以在水位不上抬的情况下完成导流洞门槽及底坎的检查。

Description

水电站导流洞门槽水下检查的试槽架及施工方法

技术领域

本发明涉及水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，及利用该试槽架对导流洞门槽作水下检查的施工方法。

背景技术

水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，又称水电厂。它包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备。利用这些建筑物集中天然水流的落差形成水头，汇集、调节天然水流的流量，并将它输向水轮机，经水轮机与发电机的联合运转，将集中的水能转换为电能，再经变压器、开关站和输电线路等将电能输入电网。有些水电站除发电所需的建筑物外，还常有为防洪、灌溉、航运、过木、过鱼等综合利用目的服务的其他建筑物。这些建筑物的综合体称水电站枢纽或水利枢纽。

水电站经过多年建设后具备下闸封堵截流蓄水的条件。但是当导流洞运行数年，并经历过多次泄洪后，在闸门下闸过程中易出现阻碍及卡死现象导致蓄水失败。为确保一次下闸顺利到位，防止出现闸门被卡或局部破损出现渗漏而影响永久封堵施工，在下闸前，要求对导流洞进口闸门的门槽及底坎检查，确定无损坏或障碍后方可下闸封堵。由于导流洞进水口闸门均已经安装结束，检查前无法拆除，对门槽及底坎的磨损或冲刷破坏情况的检查有一定的限制和影响。同时，在流速较高状态下进行水下检查，一般的检查设备和器械无法进行，

发明内容

本发明的目的在于提供水电站导流洞门槽水下检查的试槽架及施工方法，利用试槽架进行水下检查。该技术直接使用水下摄像机等检查设备对门槽及底坎进行水下摄像检查，故无需对导流洞下游进行封堵平压，可以在水位不上抬的情况下完成导流洞门槽的检查。该检查方法操作简便，无需使用一般的检查设备及器械。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，包括边柱、主梁及纵梁，其特征在于：主梁的两端均垂直连接边柱，主梁上垂直连接有纵梁，边柱与纵梁相互平行；主梁包括主梁腹板及主梁翼缘，主梁腹板位于主梁内，主梁腹板上均匀设有排水孔，主梁翼缘位于主梁的外侧；边柱包括边柱腹板及边柱翼缘，边柱腹板位于边柱内，边柱腹板垂直连接主梁腹板，边柱翼缘位于边柱的外侧，边柱翼缘垂直连接主梁翼缘；纵梁包括纵梁腹板及纵梁翼缘，纵梁腹板位于纵梁内，纵梁腹板垂直连接主梁腹板，纵梁翼缘位于纵梁的外侧，纵梁翼缘垂直连接主梁翼缘；边柱翼缘上连接有滑块，边柱腹板上设有筋板，筋板上连接有侧边滑块；主梁腹板上连接有吊耳，吊耳上连接有吊轴。边柱、主梁及纵梁构成试槽架的基本框架，均为钢结构，采用焊接方法连接，连接牢固，使得试槽架具有优异的强度及刚度，确保试槽架能够承受大流速水流的冲击，使水下检查顺利进行；同时，试槽架可同时水下检查门槽与底坎，适用范围广，简化了水下检查的施工工序。且相互之间连接简单，易于制作，节约成本。主梁腹板、纵梁腹板及边柱腹板具有优异的强度及刚度，相互连接后进一步放大其强度及刚度，使试槽架抗水流冲击力强。滑块及侧边滑块方便了移动试槽架，使得吊起下放试槽架作业变得更加轻松，省时省力。吊耳与吊轴实现可吊起下放试槽架，吊耳固定于试槽架，起吊装置仅需抓紧吊轴便可实现吊起下放试槽架，结构简单，操作方便。

进一步，边柱腹板的下端连接有垫板。垫板起缓冲作用，防止边柱腹板被磨损。

进一步，筋板包括第一筋板、第二筋板及第三筋板，第二筋板与第三筋板相互连接。进一步加强试槽架的强度及刚度。

进一步，第二筋板与第三筋板上连接有钢板，钢板上连接有侧边滑块。钢板起缓冲连接作用。

进一步，吊耳包括第一吊耳板与第二吊耳板，第一吊耳板与第二吊耳板上均设有吊轴孔，吊轴孔与吊轴相匹配。吊轴通过吊轴孔连接吊耳，安装拆卸方便。

进一步，第一吊耳板与第二吊耳板上均设有吊耳加强板。加固吊耳。

进一步，吊轴的一端连接有开口销。开口销用于固定，避免吊轴与吊耳相互滑移。

水电站导流洞门槽水下检查的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)施工准备：

组织技术人员熟悉图纸，测量复核图纸尺寸、工程量等参数，归纳整理提出质疑；在由监理、设计组织的技术交底会上清楚说明，领会设计意图，编写《施工组织设计》及《作业指导书》，编制各分项工程施工计划网络图，报监理部审批；

分别在H₁与H₂的高程布置第一起吊平台与第二起吊平台，其中H₁大于H₂；施工采用变压器供电，变压器布置于进水口的辅助施工通道内，变压器低压端采用低压四芯电缆引至配电箱，小型施工设备用电从配电箱引出，低压四芯电缆长度为300m；

试槽架设计、加工期间，必须对各部位的尺寸进行复核和检查；加工结束后，需全面检查各连接点、吊点的焊接质量和螺栓紧固程度，确认符合设计要求后，对试槽架编号拆解、运至现场进行安装；安装作业前，对设置在试槽架下游侧的滚轮装置进行灵活性检查，确保滚轮转动灵活，防止试槽架下落或起吊时被卡；

(b)试槽架设计：

试槽架采用钢结构制作，试槽架的强度及刚度设计标准按照上游水位、上游水位对应流量及最大流速；

(c)试槽架应力应变分析：

根据上游水位、上游水位对应流量及最大流速，采用单项流固耦合分析试槽架，包括如下步骤：

①建模：

分别建立试槽架模型和水流模型，根据试槽架的尺寸确定试槽架模型及水流模型的尺寸，将试槽架模型放置于水流模型内的设计水深处，然后对试槽架模型与水流模型建立耦合模型；

②划分网格：

对试槽架模型与水流模型进行网格划分；

③求解：

a、流场求解：

边界条件：水流进口处流速V，水流出口处压强P；设置重力加速度、湍流模型、迭代步及残差收敛标准，从而获得收敛曲线；

b、结构求解：

约束条件：流场对试槽架各个表面的压力，试槽架的背水面固定；根据网格尺寸、杨氏模量及泊松比获得应力云图；

根据上述结果分析试槽架的强度；

(d)起吊系统布置：

首先在导流洞的顶部安装闸门启闭机，再在第一起吊平台上布置起吊系统，起吊系统的布置采用如下方法：

①卷扬机布置：试槽架的顶部设有两个吊点，吊点为吊耳及吊轴，吊点及卷扬机相互配合作业；在第一起吊平台的下游方向距离门槽边缘8m处布置两台卷扬机，卷扬机采用锚杆植筋的方式固定；

②导向转点布置：在第一起吊平台布置6个起重导向转点，起重导向转点采用单滑轮，起重导向转点的排距为3m，间距为3m；起重导向转点采用锚杆固定：首先采用水钻及风钻对锚杆进行成孔，从而获得锚杆的植筋孔，接着在植筋孔内植入带劈口及铁碶的圆钢，锚杆表面采用钢板及钢筋焊接；

然后将卷扬机的牵引钢丝绳连接至第一起吊平台上的起重导向转点，最后将牵引钢丝绳通过起重导向转点连接至试槽架的吊点，卷扬机控制吊点作同步运动；

(e)试槽架安装：

根据试槽架的设计制造试槽架，制造完成后，首先采用平板车将试槽架运至第一起吊平台处，然后利用汽车吊将试槽架放到导流洞闸室内的第二起吊平台处锁定；接着，利用闸门启闭机将闸门起吊至闸门底口，再利用起吊系统，将试槽架放入门槽内；

(f)试槽架试运行：

首先，利用起吊系统将试槽架吊入闸槽内，先做一次空试槽架运行，试运行期间，将试槽架放入水中，使试槽架承受1h的抗水流冲击试验，试验结束后，再利用起吊系统将试槽架起吊出水，安排人员对试槽架的各连接部位进行详细检查，确保运行安全；

(g)门槽检查：

首先，将2台水下摄像系统安装于试槽架底部左右两侧的转角位置，利用卷扬机将试槽架放入导流洞1#门槽处，并将试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽的缺陷情况，发现门槽的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；然后利用卷扬机将试槽架吊起锁定于第二起吊平台，在试槽架下部横穿两道工字钢制成的搁梁，试槽架的两侧设置好斜撑后，松下卷扬机的吊点，用汽车吊将试槽架吊至另一侧的2#门槽内；接着，利用卷扬机使试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽的缺陷情况，发现门槽的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；最后利用卷扬机吊起试槽架锁定于第二起吊平台上，工作人员获取水下摄像系统拍摄的录像，并对录像进行研究；

(h)底坎检查：

待两侧门槽检测完毕后，再补充2台水下摄像系统，将补充的2台水下摄像系统安装于试槽架底部的主梁上，使用卷扬机将试槽架下放至1#门槽底坎处，工作人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽底坎的缺陷情况，发现门槽底坎的缺陷情况则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；然后利用卷扬机将试槽架吊起锁定于第二起吊平台，松下卷扬机的吊点，用汽车吊将试槽架吊至另一侧的2#门槽底坎内；接着，利用卷扬机使试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽底坎的缺陷情况，发现门槽底坎的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；最后利用卷扬机吊起试槽架锁定于第二起吊平台上，工作人员获取水下摄像系统拍摄的录像，并对录像进行研究。

由于采用上述技术方案，具有如下技术效果：

本发明为水电站导流洞门槽水下检查的试槽架及施工方法，利用试槽架进行水下检查。该技术直接使用水下摄像机等检查设备对门槽及底坎进行水下摄像检查，故无需对导流洞下游进行封堵平压，可以在水位不上抬的情况下完成导流洞门槽的检查。该检查方法操作简便，无需使用一般的检查设备及器械。

边柱、主梁及纵梁构成试槽架的基本框架，均为钢结构，采用焊接方法连接，连接牢固，使得试槽架具有优异的强度及刚度，确保试槽架能够承受大流速水流的冲击，使水下检查顺利进行；同时，试槽架可同时水下检查门槽与底坎，适用范围广，简化了水下检查的施工工序。且相互之间连接简单，易于制作，节约成本。主梁腹板、纵梁腹板及边柱腹板具有优异的强度及刚度，相互连接后进一步放大其强度及刚度，使试槽架抗水流冲击力强。滑块及侧边滑块方便了移动试槽架，使得吊起下放试槽架作业变得更加轻松，省时省力。吊耳与吊轴实现可吊起下放试槽架，吊耳固定于试槽架，起吊装置仅需抓紧吊轴便可实现吊起下放试槽架，结构简单，操作方便。

本发明对试槽架进行设计，使其符合施工要求，提高水下检查的安全性及施工效率；在试槽架设计完成后进行水力学数值模拟验算，验算的主要内容为在设计水位条件下，试槽架放入水中后门槽位置对应的最大流速及相应流态情况，试槽架结构主体在水中的受力情况等。数值模拟验算后，可根据验算结果对试槽架结构进行优化，以达到既保证施工安全并留有合适的安全余量，又使结构尽量简单便于加工制作，缩短了施工工期。并在门槽附近构建起吊平台，用于安装起吊系统，进而方便工作人员移动试槽架，无需大型起吊设备即可实现移动试槽架，节约施工成本。直接使用通过水下摄像系统实现检查，无需对导流洞的下游进行封堵平压，简化了操作，水下检查作业安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明水电站导流洞门槽水下检查的试槽架的结构示意图；

图2为图1中A向的结构示意图；

图3为图1中B向的结构示意图；

图4为本发明中吊耳的结构示意图；

图5为本发明中吊轴的结构示意图；

图6为图5中C向的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示，水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，包括边柱1、主梁2及纵梁3，边柱1、主梁2及纵梁3均为钢结构。边柱1为两个在两侧，边柱1呈纵向设置，安放于地面上。边柱1包括边柱腹板5及边柱翼缘4，每根边柱1包括有两个边柱翼缘4，边柱翼缘4设于边柱1的外侧，边柱翼缘4之间连接有边柱腹板5。主梁2有若干，主梁2呈横向设置，分别连接于两侧的边柱1，故主梁2与边柱1垂直连接。主梁2包括主梁腹板7及主梁翼缘6，每根主梁2包括有两个主梁翼缘6，主梁翼缘6位于主梁2的外侧，主梁翼缘6之间连接有主梁腹板7，主梁腹板7上均匀设有排水孔18。主梁翼缘6垂直连接边柱翼缘4，主梁腹板7垂直连接边柱腹板5。纵梁3有若干，纵梁3呈纵向设置，纵梁3与边柱1相互平行，纵梁3与主梁2垂直连接。纵梁3包括纵梁腹板9及纵梁翼缘8，每个纵梁3包括两个纵梁翼缘8，纵梁翼缘8设于纵梁3的外侧，纵梁翼缘8之间连接有纵梁腹板9。纵梁腹板9垂直连接主梁腹板7，纵梁翼缘8垂直连接主梁翼缘6。边柱1、主梁2及纵梁3构成试槽架的基本框架，均为钢结构，采用焊接方法连接，连接牢固，使得试槽架具有优异的强度及刚度，确保试槽架能够承受大流速水流的冲击，使水下检查顺利进行；同时，试槽架可同时水下检查门槽与底坎，适用范围广，简化了水下检查的施工工序。且相互之间连接简单，易于制作，节约成本。主梁腹板7、纵梁腹板9及边柱腹板5具有优异的强度及刚度，相互连接后进一步放大其强度及刚度，使试槽架抗水流冲击力强。

边柱腹板5的下端设有垫板24，当试槽架放于地面上时，边柱腹板5着地，故垫板24起缓冲作用，防止边柱腹板5磨损，同时增加了试槽架的稳定性。边柱翼缘4上连接有滑块15，每个边柱翼缘4上均设有两个滑块15。滑块15方便了移动试槽架，使得吊起下放试槽架作业变得更加轻松，省时省力。边柱腹板5上设有筋板，筋板包括第一筋板10、第二筋板11及第三筋板12，第二筋板11与第三筋板12相互交叉连接。进一步加强试槽架的强度及刚度。第二筋板11与第三筋板12连接后的一端设有钢板13，钢板13上连接有侧边滑块14，钢板13起缓冲连接作用。侧边滑块14方便了移动试槽架，使得吊起下放试槽架作业变得更加轻松，省时省力。

主梁腹板7上连接有吊耳16，吊耳16位于最上端的主梁腹板7，左侧及右侧各一个，吊耳16包括第一吊耳板19与第二吊耳板20，第一吊耳板19与第二吊耳板20上均设有吊轴孔22，第一吊耳板19上的吊轴孔22与第二吊耳板20上的吊轴孔22之间连接有吊轴17。吊轴17通过吊轴孔22连接吊耳16，安装拆卸方便。实际使用中，起吊设备连接吊轴17，吊耳16紧紧抓住吊轴17，起吊设备向上起吊或下放时，试槽架向上移动和下放。吊耳16与吊轴17实现可吊起下放试槽架，吊耳16固定于试槽架，起吊装置仅需抓紧吊轴17便可实现吊起下放试槽架，结构简单，操作方便。同时，第一吊耳板19与第二吊耳板20上均设有吊耳加强板21。加固吊耳16。吊轴17的一端连接有开口销23。开口销23用于固定，避免吊轴17与吊耳16相互滑移。

应用该试槽架的水电站导流洞门槽水下检查施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)施工准备：

①组织技术人员熟悉图纸，测量复核图纸尺寸、工程量等参数，归纳整理提出质疑；在由监理、设计组织的技术交底会上清楚说明，领会设计意图，编写《施工组织设计》及《作业指导书》，编制各分项工程施工计划网络图，报监理部审批；

②施工现场水文情况勘察：

施工现场提供的水文资料如下表：

上游水位(m)	流量(m3/s)	流量系数/m	流态
				959.01	566.32	0.347	明流
964.56	1540.31	0.354	明流
				970.93	2950.84	0.351	明流
975.32	3918.38	0.674	明满流
				988.87	5890.61	0.711	满流
991.68	6190.69	0.710	满流
				995.33	6562.20	0.710	满流
999.97	7041.06	0.714	满流

③施工人员组织调配如下表：

④施工用机具设备如下表：

序号	设备名称	数量
			1	电焊机	2台

序号	设备名称	数量
			2	水准仪	1台
3	汽车吊	1辆
			4	平板拖车	1辆
5	10t手拉葫芦	4台
			6	20t手拉葫芦	4台
7	单滑轮	4组
			8	滚轮	16组
9	千斤顶	8个
			10	10t卷扬机	4台
11	5t卷扬机	4台
			12	水下摄像系统	4套
13	型钢、钢板(预装平台)	5t
			14	角向磨光机	3台
15	其它常用工具	若干
			16	液压盘锯(带动力站)	1台套
17	滑车组	2组
			18	起重工具及配件	10套
19	水钻	1台
			20	配电箱	1套
21	电缆	100m
			22	塔内照明系统	4套

序号	设备名称	数量
			23	现场交通用车	2辆
24	5t手拉葫芦	2只
			25	液压镐	1台
26	风钻	1台
			27	变压器	1台
28	启闭机	1台

⑤分别在EL1000.50m与EL980.00m的高程布置第一起吊平台与第二起吊平台。施工采用变压器供电，变压器布置于进水口的辅助施工通道内，变压器低压端采用低压四芯电缆引至配电箱，配电箱安装于第一起吊平台上，小型施工设备用电从配电箱引出，低压四芯电缆长度为300m；

⑥试槽架设计、加工期间，必须对各部位的尺寸进行复核和检查；加工结束后，需全面检查各连接点、吊点的焊接质量和螺栓紧固程度，确认符合设计要求后，对试槽架编号拆解、运至现场进行安装；安装作业前，对设置在试槽架下游侧的滚轮装置进行灵活性检查，确保滚轮转动灵活，防止试槽架下落或起吊时被卡；

⑦由于导流洞进口塔身顶部封闭，无法实现吊装，试槽架金属结构必须从侧面吊入。水下检查的试槽架仅制作一套，待一侧门槽水下检查结束后，通过在第一起吊平台平台布置的起重系统将试槽架吊至第二起吊平台平台，然后用汽车吊将试槽架吊至另一侧闸室内继续进行检查。

(b)试槽架设计：

为了保证水下门槽检查顺利进行，提高水下检查的效率，本次设计的试槽架的结构全部采用钢结构制作，实施检查时，导流洞上游进水口水位高程约为959.01-964.56m，底坎处高程为953.0m。为保证水下检查期间工装、设备及操作人员的安全，水下检查所用试槽架强度及刚度设计标准按照上游水位为964.56m，对应流量Q＝1540.31m³/s、最大流速约v＝5.5m/s考虑。计算整体结构强度时，主要考虑试槽架迎水面的水平冲击力，并验算其刚度满足检查设备要求。试槽架设计要求能同时在水下检查门槽和底坎。

考虑优化试槽架周边的流态减小水流的冲击力，试槽架拟采用钢管加工制作。其结构尺寸为：高*宽*厚＝3m*8m*2m。

(c)试槽架应力应变分析：

根据上游水位、上游水位对应流量及最大流速，采用单项流固耦合分析试槽架，包括如下步骤：

①建模：

分别建立试槽架模型和水流模型，根据试槽架的尺寸确定试槽架模型及水流模型的尺寸，将试槽架模型放置于水流模型内的设计水深处，然后对试槽架模型与水流模型建立耦合模型；

②划分网格：

对试槽架模型与水流模型进行网格划分；

③求解：

a、流场求解：

边界条件：水流进口处流速V＝5.5m/s，水流出口处压强P＝0pa；设置重力加速度＝9.8m/s²、湍流模型、迭代步＝1000及残差收敛标准＝0.001，从而获得收敛曲线；

b、结构求解：

约束条件：流场对试槽架各个表面的压力，试槽架的背水面固定；根据网格尺寸＝0.05、杨氏模量＝206GPa及泊松比＝0.25，从而获得应力云图；

根据上述结果分析试槽架的强度，分析结果如下：

因此，试槽架的设计满足强度要求。假如试槽架的强度不符合要求，则分析不符合原因并重新设计试槽架。

(d)起吊系统布置：

首先在导流洞的顶部安装闸门启闭机，再在第一起吊平台上布置起吊系统，起吊系统的布置采用如下方法：

①卷扬机布置：试槽架的顶部设有两个吊点，吊点为吊耳16及吊轴17，吊点及卷扬机相互配合作业；在第一起吊平台的下游方向距离门槽边缘8m处布置两台10t卷扬机，卷扬机采用锚杆植筋的方式固定；

②导向转点布置：在第一起吊平台布置6个起重导向转点，起重导向转点采用单滑轮，起重导向转点的排距为3m，间距为3m；起重导向转点采用锚杆固定：首先采用水钻及风钻对锚杆进行成孔，从而获得锚杆的植筋孔，接着在植筋孔内植入带劈口及铁碶的圆钢，锚杆表面采用钢板及钢筋焊接；

然后将卷扬机的牵引钢丝绳连接至第一起吊平台上的起重导向转点，最后将牵引钢丝绳通过起重导向转点连接至试槽架的吊点，卷扬机控制吊点作同步运动；

为了保证试槽架的组装期间稳定和人员的安全，必须适时设置好支撑，防止倾倒。起吊作业期间，必须设置专门的看护、值班人员，防止出现意外事故。

(e)试槽架安装：

根据试槽架的设计图纸(即上方描述的试槽架)制造试槽架，制造完成后，首先采用平板车将试槽架运至第一起吊平台处，然后利用汽车吊将试槽架放到导流洞闸室内的第二起吊平台处锁定；接着，利用闸门启闭机将闸门起吊至闸门底口(闸门底口位于995m的位置)，再利用起吊系统，将试槽架放入门槽内；

(f)试槽架试运行：

首先，利用起吊系统将试槽架吊入闸槽内，先做一次空试槽架运行，试运行期间，将试槽架放入水中，使试槽架承受1h的抗水流冲击试验，试验结束后，再利用起吊系统将试槽架起吊出水，安排人员对试槽架的各连接部位进行详细检查，确保运行安全；若发现问题，则及时分析并解决问题。

(g)门槽检查：

首先，将2台水下摄像系统安装于试槽架底部左右两侧的转角位置，供电及信号电缆利用钢管包覆以避免水流冲击。利用卷扬机将试槽架放入导流洞1#门槽处，并将试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽的缺陷情况，发现门槽的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察，同时对整个观察过程进行录像；然后利用卷扬机将试槽架吊起锁定于第二起吊平台，在试槽架下部横穿两道工字钢制成的搁梁，试槽架的两侧设置好斜撑后，松下卷扬机的吊点，用汽车吊将试槽架吊至另一侧的2#门槽内；接着，利用卷扬机使试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽的缺陷情况，发现门槽的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察，同时对整个观察过程进行录像；最后利用卷扬机吊起试槽架锁定于第二起吊平台上，工作人员获取水下摄像系统拍摄的录像，并对录像进行研究；

(h)底坎检查：

待两侧门槽检测完毕后，再补充2台水下摄像系统，将补充的2台水下摄像系统安装于试槽架底部的主梁2上，使用卷扬机将试槽架下放至1#门槽底坎处，工作人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽底坎的缺陷情况，发现门槽底坎的缺陷情况则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察，同时对整个观察过程进行录像；然后利用卷扬机将试槽架吊起锁定于第二起吊平台，松下卷扬机的吊点，用汽车吊将试槽架吊至另一侧的2#门槽底坎内；接着，利用卷扬机使试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽底坎的缺陷情况，发现门槽底坎的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；最后利用卷扬机吊起试槽架锁定于第二起吊平台上，工作人员获取水下摄像系统拍摄的录像，并对录像进行研究。

如4台水下摄像系统无法完全覆盖底坎需检查的面积，可采用增加摄像系统或者改变安装位置的方式使底坎检查无遗漏。

本施工方法的质量措施包括：

①在施工过程中，严格按照设计图纸、技术要求以及相关的规程、规范和施工措施等进行施工，实行内部“质量三检”制度；

②做好技术准备工作，对相关施工人员做全面、详细交底；

③严把过程控制关，对使用的原材料和所有部位检查尺寸及施工过程中的焊接质量进行全面质量检查和随机抽样检验，不合格部位坚决返工；

④各单元工程自检合格后，检查结果由施工技术员整编、汇总后提交给监理审查；

⑤试槽架的设计、验算及制作由专业人员完成。

本施工方法的主要危险源及其控制措施包括:

本施工方法的安全技术措施包括：

①在门槽孔口周围设置安全防护围栏，并挂警示牌和警示围带。

②试槽架预装的支墩或平台应牢固可靠，满足承载要求。

③在试槽架预装和安装区域的场地应保持整洁，施工设备及施工电源应布置有序，材料及工器具应摆放整齐；

④必须对闸门悬空停置进行保险固定；

⑤试槽架在装车时应进行加固，在机闸门旁卸车时应缓慢进行，时刻监视平板拖车的情况，以免发生侧向倾翻火位移。

⑥试槽架及各部件起吊前，起重工必须明确各部件的外型尺寸、重量和重心，并对起吊设施和钢丝绳进行全面检查和维护，对出现破损和断头的钢丝绳须进行更换。

⑦指派有经验的专业起重工统一指挥吊装，做到精力集中，哨音清晰准确，起吊前必须全面检查捆绑绳、起吊绳等起吊器具。启闭机操作工、卷扬机操作工应全神贯注听从指挥信号，同时作到熟练操作，严禁误操作。

⑧卷扬机后面应埋设地锚与卷扬机底座用钢丝绳拴牢，卷扬筒与单滑轮中心线应垂直对正，卷扬机距单滑轮一般应不小于15m。钢丝绳应在卷筒上排列整齐，作业时最少应保持3圈。

⑨在试槽架吊装期间，设专职安全工程师，对各施工环节进行认真巡查和严格监督，发现安全隐患和违章施工行为，必须勒令其停工整改，消除安全隐患后方可继续施工。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，包括边柱、主梁及纵梁，其特征在于：所述主梁的两端均垂直连接所述边柱，所述主梁上垂直连接有所述纵梁，所述边柱与所述纵梁相互平行；所述主梁包括主梁腹板及主梁翼缘，所述主梁腹板位于所述主梁内，所述主梁腹板上均匀设有排水孔，所述主梁翼缘位于所述主梁的外侧；所述边柱包括边柱腹板及边柱翼缘，所述边柱腹板位于所述边柱内，所述边柱腹板垂直连接所述主梁腹板，所述边柱翼缘位于所述边柱的外侧，所述边柱翼缘垂直连接所述主梁翼缘；所述纵梁包括纵梁腹板及纵梁翼缘，所述纵梁腹板位于所述纵梁内，所述纵梁腹板垂直连接所述主梁腹板，所述纵梁翼缘位于所述纵梁的外侧，所述纵梁翼缘垂直连接所述主梁翼缘；所述边柱翼缘上连接有滑块，所述边柱腹板上设有筋板，所述筋板上连接有侧边滑块；所述主梁腹板上连接有吊耳，所述吊耳上连接有吊轴。

2.根据权利要求1所述水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，其特征在于：所述边柱腹板的下端连接有垫板。

3.根据权利要求1所述水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，其特征在于：所述筋板包括第一筋板、第二筋板及第三筋板，所述第二筋板与所述第三筋板相互连接。

4.根据权利要求3所述水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，其特征在于：所述第二筋板与所述第三筋板上连接有钢板，所述钢板上连接有所述侧边滑块。

5.根据权利要求1所述水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，其特征在于：所述吊耳包括第一吊耳板与第二吊耳板，所述第一吊耳板与所述第二吊耳板上均设有吊轴孔，所述吊轴孔与所述吊轴相匹配。

6.根据权利要求5所述水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，其特征在于：所述第一吊耳板与所述第二吊耳板上均设有吊耳加强板。

7.根据权利要求1所述水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，其特征在于：所述吊轴的一端连接有开口销。

8.水电站导流洞门槽水下检查的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)施工准备：

组织技术人员熟悉图纸，测量复核图纸尺寸参数及工程量参数，归纳整理提出质疑；在由监理、设计组织的技术交底会上清楚说明，领会设计意图，编写《施工组织设计》及《作业指导书》，编制各分项工程施工计划网络图，报监理部审批；

分别在H₁与H₂的高程布置第一起吊平台与第二起吊平台，其中H₁大于H₂，施工采用变压器供电，变压器布置于进水口的辅助施工通道内，变压器低压端采用低压四芯电缆引至配电箱，小型施工设备用电从配电箱引出，低压四芯电缆长度为300m；

试槽架设计、加工期间，必须对各部位的尺寸进行复核和检查；加工结束后，需全面检查各连接点、吊点的焊接质量和螺栓紧固程度，确认符合设计要求后，对试槽架编号拆解、运至现场进行安装；安装作业前，对设置在试槽架下游侧的滚轮装置进行灵活性检查，确保滚轮转动灵活，防止试槽架下落或起吊时被卡；

(b)试槽架设计：

试槽架采用如权利要求1所述的水电站导流洞门槽水下检查的试槽架，由钢结构制作，试槽架的强度及刚度设计标准按照上游水位、上游水位对应流量及最大流速；

(c)试槽架应力应变分析：

根据上游水位、上游水位对应流量及最大流速，采用单项流固耦合分析试槽架，包括如下步骤：

①建模：

分别建立试槽架模型和水流模型，根据试槽架的尺寸确定试槽架模型及水流模型的尺寸，将试槽架模型放置于水流模型内的设计水深处，然后对试槽架模型与水流模型建立耦合模型；

②划分网格：

对试槽架模型与水流模型进行网格划分；

③求解：

a、流场求解：

边界条件：水流进口处流速V，水流出口处压强P；设置重力加速度、湍流模型、迭代步及残差收敛标准，从而获得收敛曲线；

b、结构求解：

约束条件：流场对试槽架各个表面的压力，试槽架的背水面固定；根据网格尺寸、杨氏模量及泊松比获得应力云图；

根据上述结果分析试槽架的强度；

(d)起吊系统布置：

首先在导流洞的顶部安装闸门启闭机，再在第一起吊平台上布置起吊系统，起吊系统的布置采用如下方法：

①卷扬机布置：试槽架的顶部设有两个吊点，吊点为吊耳及吊轴，吊点及卷扬机相互配合作业；在第一起吊平台的下游方向距离门槽边缘8m处布置两台卷扬机，卷扬机采用锚杆植筋的方式固定；

②导向转点布置：在第一起吊平台布置6个起重导向转点，起重导向转点采用单滑轮，起重导向转点的排距为3m，间距为3m；起重导向转点采用锚杆固定：首先采用水钻及风钻对锚杆进行成孔，从而获得锚杆的植筋孔，接着在植筋孔内植入带劈口及铁碶的圆钢，锚杆表面采用钢板及钢筋焊接；然后将卷扬机的牵引钢丝绳连接至第一起吊平台上的起重导向转点，最后将牵引钢丝绳通过起重导向转点连接至试槽架的吊点，卷扬机控制吊点作同步运动；

(e)试槽架安装：

根据试槽架的设计制造试槽架，制造完成后，首先采用平板车将试槽架运至第一起吊平台处，然后利用汽车吊将试槽架放到导流洞闸室内的第二起吊平台处锁定；接着，利用闸门启闭机将闸门起吊至闸门底口，再利用起吊系统，将试槽架放入门槽内；

(f)试槽架试运行：

首先，利用起吊系统将试槽架吊入闸槽内，先做一次空试槽架运行，试运行期间，将试槽架放入水中，使试槽架承受1h的抗水流冲击试验，试验结束后，再利用起吊系统将试槽架起吊出水，安排人员对试槽架的各连接部位进行详细检查，确保运行安全；

(g)门槽检查：

首先，将2台水下摄像系统安装于试槽架底部左右两侧的转角位置，利用卷扬机将试槽架放入导流洞1#门槽处，并将试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽的缺陷情况，发现门槽的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；然后利用卷扬机将试槽架吊起锁定于第二起吊平台，在试槽架下部横穿两道工字钢制成的搁梁，试槽架的两侧设置好斜撑后，松下卷扬机的吊点，用汽车吊将试槽架吊至另一侧的2#门槽内；接着，利用卷扬机使试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽的缺陷情况，发现门槽的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；最后利用卷扬机吊起试槽架锁定于第二起吊平台上，工作人员获取水下摄像系统拍摄的录像，并对录像进行研究；

(h)底坎检查：

待两侧门槽检测完毕后，再补充2台水下摄像系统，将补充的2台水下摄像系统安装于试槽架底部的主梁上，使用卷扬机将试槽架下放至1#门槽底坎处，工作人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽底坎的缺陷情况，发现门槽底坎的缺陷情况则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；然后利用卷扬机将试槽架吊起锁定于第二起吊平台，松下卷扬机的吊点，用汽车吊将试槽架吊至另一侧的2#门槽底坎内；接着，利用卷扬机使试槽架缓慢下降，施工人员在第一起吊平台上通过水下摄像系统观察门槽底坎的缺陷情况，发现门槽底坎的缺陷则控制卷扬机使试槽架停止下落，对缺陷情况进行仔细观察；最后利用卷扬机吊起试槽架锁定于第二起吊平台上，工作人员获取水下摄像系统拍摄的录像，并对录像进行研究。