CN106320311A - 一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，安装在输水钢管上的底部钢衬的中心处设置有支架，支架顶部测放有竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线一端与连接竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线另一端与布置于底部钢衬上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元上的待安装竖井钢衬单元上管口顶面中心的求心器连接，调整加固装置与待安装竖井钢衬单元相配合。本发明提供的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置及施工方法，可以解决安装精度的问题，能实现在缺少相关设计和施工经验的不利条件下竖井钢衬的施工，确保了竖井钢衬的安装精度。

Description

一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置及施工 方法

技术领域

本发明涉及垂直升船机领域，尤其是一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置及施工方法。

背景技术

水力浮动式垂直升船机是我国自主创新，拥有完全自主知识产权的一种新型升船机。它与传统的齿轮齿条爬升式和钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的运行原理不同，有其独特的运行特性。它采用浮筒作为平衡重，通过钢丝绳和卷筒与承船厢连接，浮筒浸在竖井钢衬的水中，调控竖井钢衬内的水位升降，即可实现浮筒在竖井钢衬内的上下运动，进而实现承船厢在船厢室内的上下运行。当船厢侧载荷发生变化时，浮筒能自动在竖井钢衬中调整吃水深度进行平衡，确保升船机的运行安全。

竖井钢衬是平衡浮筒的运行通道，两者的关系类似于液压缸与活塞，竖井钢衬的安装精度，直接影响升船机的提升效率和运行安全，是水力浮动式升船机工程成败的关键因素之一，设计方面对竖井钢衬的施工要求极高，在现场施工中要达到设计要求难度极大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置及施工方法，可以解决安装精度的问题，能实现在缺少相关设计和施工经验的不利条件下竖井钢衬的施工，确保了竖井钢衬的安装精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，包括测量检测装置，

测量检测装置中，安装在输水钢管上的底部钢衬的中心处设置有支架，支架顶部测放有竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线一端与连接竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线另一端与待安装竖井钢衬单元上管口顶面中心的求心器连接，待安装竖井钢衬单元布置于底部钢衬上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元上；

调整加固装置与待安装竖井钢衬单元相配合。

优选地，竖井钢衬安装中心基准点附近还测放有测放竖井钢衬基准中心校核点。

优选地，竖井钢衬基准中心校核点由X轴控制点和Y轴控制点组成。

优选地，调整加固装置由千斤顶、内壁加固活动内支撑以及外壁加固组件组成。

优选地，内壁加固活动内支撑中，多层内支撑架之间通过连接杆连接形成一个整体，内支撑架由中心架体和均布于中心架体外的多根支撑杆组成，支撑杆顶部设置有与待安装竖井钢衬单元内壁相配合的螺母柱顶杆，顶层的内支撑架上安装有挂钩。

优选地，外壁加固组件中，多根外支撑均布设置于待安装竖井钢衬单元外侧的加固点上，待安装竖井钢衬单元的每道加劲环上均布设置有多根锚钩。

一种采用上述装置进行竖井钢衬施工的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：测放安装基准点：在输水钢管上的底部钢衬的中心处设置支架，在支架顶部测放竖井钢衬安装中心基准点，并就近测放竖井钢衬基准中心校核点；对准槽钢上的中心基准点，钻孔；

步骤2：吊装待安装竖井钢衬单元：采用平衡梁或长吊绳进行吊装，将待安装竖井钢衬单元布置于底部钢衬上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元上；

步骤3：安装内壁加固活动内支撑：在待安装竖井钢衬单元内安装内壁加固活动内支撑；

步骤4：布置中心基准线：在待安装竖井钢衬单元的上管口顶面中心布置求心器，中心基准线一端与步骤1所钻的孔连接，中心基准线另一端与求心器连接；

步骤5：待安装竖井钢衬单元的调整及外壁整体加固；

步骤6：环缝焊接：采用环缝焊接的方式将待安装竖井钢衬单元焊接在底部钢衬上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元上；

步骤7：待安装竖井钢衬单元的局部加固；

步骤8：待安装竖井钢衬单元外围的混凝土浇筑；

步骤9：拆除中心基准线，移开求心器及支架，从待安装竖井钢衬单元内整体吊出内壁加固活动内支撑，即完成一个待安装竖井钢衬单元的安装；

步骤10：重复上述步骤1-9直至所有的待安装竖井钢衬单元都安装完成，

即完成竖井钢衬的施工。

优选地，步骤5的调整方法如下：

步骤5-1：采用千斤顶调平待安装竖井钢衬单元的上管口；

步骤5-2：采用内壁加固活动内支撑调圆顶紧待安装竖井钢衬单元的内壁；

步骤5-3：在待安装竖井钢衬单元外侧均布设置多个加固点，多根外支撑与加固点连接，利用多根外支撑调中固定待安装竖井钢衬单元的外壁，同时也利用多根外支撑对待安装竖井钢衬单元进行了整体加固；

即完成待安装竖井钢衬单元的调整及外壁整体加固。

优选地，步骤7的方法为：在待安装竖井钢衬单元的每道加劲环上均布设置多根锚钩，保证待安装竖井钢衬单元在内壁加固活动内支撑拆除后，局部不发生回弹变形，即完成待安装竖井钢衬单元的局部加固。

优选地，步骤8的浇筑方法为：

步骤8-1：混凝土浇筑时，采取对称多点下料，下料点在竖井钢衬的钢筋网外侧；采取对称振捣，分层浇筑，层高控制在40厘米～50厘米之间；

步骤8-2：收仓面应控制在距管口顶面300毫米左右；

步骤8-3：插筋的预埋：在混凝土浇筑收仓后的1小时内完成插筋的预埋，插筋用于安装外支撑。

在步骤9和10之间还设置有复测步骤。

本发明提供的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置及施工方法，有益效果如下：

1、采用各竖井钢衬单元从下至上，逐节按测量放点→竖井钢衬单元吊装→竖井钢衬单元调整加固→竖井钢衬单元焊接→竖井钢衬单元外围混凝土浇筑的工序循环进行安装，可以解决安装精度的问题，能实现在缺少相关设计和施工经验的不利条件下竖井钢衬的施工，确保了竖井钢衬的安装精度。

2、测量检测方法精确：竖井钢衬的中心轴线，始终以中心基准线为基准进行定位检测，不需要多次返点，避免了测量累计误差，确保了测量基准的唯一性，有效地控制了逐节安装的竖井钢衬的测量精度。

3、内壁加固活动内支撑的设计及使用高效实用：竖井钢衬属薄壁结构，逐节安装浇筑混凝土。每个竖井钢衬的安装单元，设置专用内壁加固活动内支撑，装拆便捷，可循环使用。内壁加固活动内支撑还可兼做调圆顶杆、加固支撑和作业平台，一物三用，拆卸后不留尾工，省工省时省材料，高效实用。

4、外支撑加固方式可靠：保证各竖井钢衬单元的在浇筑混凝土过程中的整体稳定；采用在各竖井钢衬单元的每道加劲环上均布焊接锚钩的方式，保证内支撑拆除后，该竖井钢衬单元局部不发生回弹变形。采用整体加固和局部加固并用的方式，保证了竖井钢衬的安装质量。

5、混凝土浇筑工艺合理，保证各竖井钢衬单元外围受力均匀，避免混凝土浇筑时各竖井钢衬单元的变形和位移。

采用本发明技术方案云南澜沧江景洪水力浮动式垂直升船机左岸塔楼1#-8#竖井钢衬进行安装，整个施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程质量符合合同文件、设计通知、施工图纸和《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》(DL/T5017-2007)的相关要求。塔楼段浇筑到坝顶高程614m后，对左岸塔楼1#-8#竖井钢衬又全面进行了一次整体检测，检测结果均为优良。景洪升船机竖井钢衬埋件安装，分为1个分项工程，8个单元工程，工程质量合格率100％，单元工程优良率为99.8％，工程质量被评定为优良等级。

采用本发明技术方案对云南澜沧江景洪水力浮动式垂直升船机右岸塔楼9#-16#竖井钢衬进行安装，施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程质量符合合同文件、设计通知、施工图纸和《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》(DL/T5017-2007)的相关要求。塔楼段浇筑到坝顶高程EL614m后，对塔楼右岸塔楼9#-16#竖井钢衬又全面进行了一次整体检测，检测结果均为优良。景洪升船机竖井钢衬埋件安装，分为1个分项工程，8个单元工程，单元工程质量合格率100％，优良率为100％，工程质量被评定为优良等级。

采用了精确的测量控制方法、高效实用的内壁加固活动内支撑、整体与局部加固并用的外支撑加固方式和科学合理的混凝土浇筑工艺，在缺少相关设计和施工经验的不利条件下，优质高效安全地完成了景洪水电站水力浮动式16个直径6.5m，高度52.5m的竖井钢衬施工，社会效益、环境效益和经济效益显著。

16个竖井钢衬中心轴线的垂直度(全高度52.5m范围)均在10mm以内，钢衬内壁任意测点圆半径均在±7.5mm以内，施工技术和施工质量达到国内同行业领先水平，赢得业主和监理赞誉，树立了公司的质量形象。

采用内壁加固活动内支撑，循环使用，较固定内支撑节约材料230吨，同时，减少了内支撑的焊接和割除工作量，节能减排效益显著，同时，减少了内支撑的装拆时间，缩短工期4个月以上，直接经济效益200万元以上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明装置中安装的支架、中心基准点及基准中心校核点的位置示意图；

图3为本发明图2的A-A向剖视图；

图4为本发明装置中内壁加固活动内支撑的俯视图；

图5为本发明方法中的施工步骤流程示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，包括测量检测装置，

测量检测装置中，安装在输水钢管1上的底部钢衬2的中心处设置有支架3，支架3顶部测放有竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线4一端与连接竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线4另一端与待安装竖井钢衬单元12上管口顶面中心的求心器5连接，待安装竖井钢衬单元12布置于底部钢衬2上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元11上；

调整加固装置与待安装竖井钢衬单元12相配合。

竖井钢衬安装中心基准点附近还测放有测放竖井钢衬基准中心校核点。

竖井钢衬基准中心校核点由X轴控制点6和Y轴控制点7组成。

调整加固装置由千斤顶、内壁加固活动内支撑8以及外壁加固组件组成。

内壁加固活动内支撑8中，五层内支撑架8-1之间通过连接杆8-2连接形成一个整体，内支撑架8-1由中心架体8-1-1和均布于中心架体8-1-1外的16根支撑杆8-1-2组成，支撑杆8-1-2顶部设置有与待安装竖井钢衬单元12内壁相配合的螺母柱顶杆8-1-3，顶层的内支撑架8-1上安装有挂钩8-1-4。

外壁加固组件中，多根外支撑9均布设置于待安装竖井钢衬单元12外侧的加固点上，待安装竖井钢衬单元12的每道加劲环上均布设置有多根锚钩10。

中心基准线4优选为φ0.7mm倒垂线。

如图5所示，一种采用上述装置进行竖井钢衬施工的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：测放安装基准点：在输水钢管1上的底部钢衬2的中心处设置支架3优选为槽钢支架，在支架3顶部测放竖井钢衬安装中心基准点，并就近测放竖井钢衬基准中心校核点；对准槽钢上的中心基准点，钻孔14，孔径为1毫米；

支架3应与输水钢管1的内壁焊接牢固；

放点精度±0.5mm，基准点和校核点均用冲眼和红漆标识。

步骤2：吊装待安装竖井钢衬单元12：采用平衡梁13或长吊绳吊绳夹角30°以内进行吊装，避免待安装竖井钢衬单元12管口在吊装时发生变形，将待安装竖井钢衬单元12布置于底部钢衬2上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元11上。

步骤3：安装内壁加固活动内支撑8：在待安装竖井钢衬单元12内安装内壁加固活动内支撑8；

吊装内壁加固活动内支撑8前，将各内支撑架8-1的各支撑杆8-1-2两端的螺母柱顶杆8-1-3缩短，避免内壁加固活动内支撑8就位时发生卡阻，划伤待安装竖井钢衬单元12的筒壁涂层；就位后，根据待安装竖井钢衬单元12管口实测圆度情况，先顶紧待安装竖井钢衬单元12直径偏小处的各支撑杆8-1-2两端的螺母柱顶杆8-1-3，再顶紧待安装竖井钢衬单元12直径偏大处的各支撑杆8-1-2两端的螺母柱顶杆8-1-3，通过挂钩8-1-4完成内壁加固活动内支撑8的安装固定。

步骤4：布置中心基准线4：在待安装竖井钢衬单元12的上管口顶面中心布置求心器5(求心器5安装在求心器支架15上)，中心基准线4一端与步骤1所钻的孔连接，中心基准线4另一端与求心器5连接；

中心基准线4优选为倒垂线，倒垂线布置完成后，求心器5的浮子应水平，且呈自由状态，浮子吃水深度应足够，高度30m以下倒垂线的拉力应不小于25kg，高度30m以上倒垂线的拉力应不小于35kg。

步骤5：待安装竖井钢衬单元12的调整及外壁整体加固。

步骤6：环缝焊接：采用环缝焊接的方式将待安装竖井钢衬单元12焊接在底部钢衬2上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元11上；

将待安装竖井钢衬单元12的将圆周分为四个象限，相邻管口周长差均匀分配至每个象限，先点焊固定四个象限点，然后两个工作面对称进行环缝压缝和点焊固定；

环缝采用半自动CO₂气保焊或手工电弧焊焊接，先焊正缝，再背缝清根焊透，焊接时由4～6名焊工，沿圆周对称均布，采用多层多道焊和分段退焊法对称焊接，分段长度400mm～600mm。

步骤7：待安装竖井钢衬单元12的局部加固；

步骤8：待安装竖井钢衬单元12外围的混凝土浇筑；

步骤9：拆除中心基准线4，移开求心器5及支架3，从待安装竖井钢衬单元12内整体吊出内壁加固活动内支撑8，即完成一个待安装竖井钢衬单元12的安装；

步骤10：重复上述步骤1-9直至所有的待安装竖井钢衬单元12都安装完成，

即完成竖井钢衬的施工。

步骤5的调整方法如下：

步骤5-1：采用千斤顶调平待安装竖井钢衬单元12的上管口；

步骤5-2：采用内壁加固活动内支撑8调圆顶紧待安装竖井钢衬单元12的内壁；

步骤5-3：在待安装竖井钢衬单元12外侧均布设置12个加固点，12根外支撑9分别与加固点连接，利用12根外支撑9调中固定待安装竖井钢衬单元12的外壁，同时也利用12根外支撑9对待安装竖井钢衬单元12进行了整体加固，保证待安装竖井钢衬单元12在浇筑混凝土过程中的整体稳定；

即完成待安装竖井钢衬单元12的调整及外壁整体加固。

步骤7的方法为：在待安装竖井钢衬单元12的每道加劲环上均布设置多根锚钩10，保证待安装竖井钢衬单元12在内壁加固活动内支撑8拆除后，局部不发生回弹变形，即完成待安装竖井钢衬单元12的局部加固。

步骤8的浇筑方法为：

步骤8-1：混凝土浇筑时，采取对称多点下料，下料点在竖井钢衬的钢筋网外侧；采取对称振捣，分层浇筑，层高控制在40厘米～50厘米之间；

步骤8-2：收仓面17应控制在距管口顶面300毫米左右；

步骤8-3：插筋16的预埋：在混凝土浇筑收仓后的1小时内完成插筋16的预埋，插筋16用于安装外支撑9。

在步骤9和10之间还设置有复测步骤，复测项目及检验方法如下表所示：

工程质量控制标准

Claims (10)

1.一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，其特征在于：包括测量检测装置，

测量检测装置中，安装在输水钢管（1）上的底部钢衬（2）的中心处设置有支

架（3），支架（3）顶部测放有竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线（4）一端与连接竖井钢衬安装中心基准点，中心基准线（4）另一端与待安装竖井钢衬单元（12）上管口顶面中心的求心器（5）连接，待安装竖井钢衬单元（12）布置于底部钢衬（2）上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元（11）上；

调整加固装置与待安装竖井钢衬单元（12）相配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，其特征在于：竖井钢衬安装中心基准点附近还测放有测放竖井钢衬基准中心校核点。

3.根据权利要求2所述的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，其特征在于：竖井钢衬基准中心校核点由X轴控制点（6）和Y轴控制点（7）组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，其特征在于：调整加固装置由千斤顶、内壁加固活动内支撑（8）以及外壁加固组件组成。

5.根据权利要求4所述的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，其特征在于：内壁加固活动内支撑（8）中，多层内支撑架（8-1）之间通过连接杆（8-2）连接形成一个整体，内支撑架（8-1）由中心架体（8-1-1）和均布于中心架体（8-1-1）外的多根支撑杆（8-1-2）组成，支撑杆（8-1-2）顶部设置有与待安装竖井钢衬单元（12）内壁相配合的螺母柱顶杆（8-1-3），顶层的内支撑架（8-1）上安装有挂钩（8-1-4）。

6.根据权利要求4所述的一种用于水力浮动式垂直升船机竖井钢衬施工的装置，其特征在于：外壁加固组件中，多根外支撑（9）均布设置于待安装竖井钢衬单元（12）外侧的加固点上，待安装竖井钢衬单元（12）的每道加劲环上均布设置有多根锚钩（10）。

7.一种采用上述权利要求1-6中任一项所述的装置进行竖井钢衬施工的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：测放安装基准点：在输水钢管（1）上的底部钢衬（2）的中心处设置支架（3），在支架（3）顶部测放竖井钢衬安装中心基准点，并就近测放竖井钢衬基准中心校核点；对准槽钢上的中心基准点，钻孔；

步骤2：吊装待安装竖井钢衬单元（12）：采用平衡梁（13）或长吊绳进行吊装，将待安装竖井钢衬单元（12）布置于底部钢衬（2）上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元（11）上；

步骤3：安装内壁加固活动内支撑（8）：在待安装竖井钢衬单元（12）内安装内壁加固活动内支撑（8）；

步骤4：布置中心基准线（4）：在待安装竖井钢衬单元（12）的上管口顶面中心布置求心器（5），中心基准线（4）一端与步骤1所钻的孔连接，中心基准线（4）另一端与求心器（5）连接；

步骤5：待安装竖井钢衬单元（12）的调整及外壁整体加固；

步骤6：环缝焊接：采用环缝焊接的方式将待安装竖井钢衬单元（12）焊接在底部钢衬（2）上或已安装完成的竖井钢衬前仓单元（11）上；

步骤7：待安装竖井钢衬单元（12）的局部加固；

步骤8：待安装竖井钢衬单元（12）外围的混凝土浇筑；

步骤9：拆除中心基准线（4），移开求心器（5）及支架（3），从待安装竖井钢衬单元（12）内整体吊出内壁加固活动内支撑（8），即完成一个待安装竖井钢衬单元（12）的安装；

步骤10：重复上述步骤1-9直至所有的待安装竖井钢衬单元（12）都安装完成，

即完成竖井钢衬的施工。

8.根据权利要求7所述的竖井钢衬施工的方法，其特征在于步骤5的调整方法如下：

步骤5-1：采用千斤顶调平待安装竖井钢衬单元（12）的上管口；

步骤5-2：采用内壁加固活动内支撑（8）调圆顶紧待安装竖井钢衬单元（12）的内壁；

步骤5-3：在待安装竖井钢衬单元（12）外侧均布设置多个加固点，多根外支撑（9）与加固点连接，利用多根外支撑（9）调中固定待安装竖井钢衬单元（12）的外壁，同时也利用多根外支撑（9）对待安装竖井钢衬单元（12）进行了整体加固；

即完成待安装竖井钢衬单元（12）的调整及外壁整体加固。

9.根据权利要求7所述的竖井钢衬施工的方法，其特征在于步骤7的方法为：在待安装竖井钢衬单元（12）的每道加劲环上均布设置多根锚钩（10），保证待安装竖井钢衬单元（12）在内壁加固活动内支撑（8）拆除后，局部不发生回弹变形，即完成待安装竖井钢衬单元（12）的局部加固。

10.根据权利要求7所述的竖井钢衬施工的方法，其特征在于步骤8的浇筑方法为：

步骤8-1：混凝土浇筑时，采取对称多点下料，下料点在竖井钢衬的钢筋网外侧；采取对称振捣，分层浇筑，层高控制在40厘米～50厘米之间；

步骤8-2：收仓面（17）应控制在距管口顶面300 毫米左右；

步骤8-3：插筋（16）的预埋：在混凝土浇筑收仓后的1小时内完成插筋（16）的预埋，插筋（16）用于安装外支撑（9）。