摘要：长洲水利枢纽船闸2 1600 kN单向门式起重机安装工艺技术具有易于操作、成本低、工期短、质量及安全易于保证等特点。在安装场地狭窄的水电站工地，安装轨距窄、门架高、吊装单元尺寸大及重量重的大型门式起重机时值得借鉴。
关键词：单向门式起重机；安装工艺；偏差控制
广西长洲水利枢纽船闸为平行布的双线1 2000 t（1号）/1 1000 t（2号）级船闸，2船闸之间布置2个孔冲砂闸。船闸上闸首坝顶桥面系统沿坝轴线方向布置1台2 1600 kN单向门式起重机，用于1、2号船闸上闸首检修闸门及冲砂闸检修闸门的启闭、存放与检修吊运。该单向门式起重机主梁跨度17000 mm，轨距6500 mm，高26310 mm，门式起重机运行轨道长231.30m，整机重约440 t。门式起重机结构设计可靠、性能先进，主要由大车运行机构、侧门架（下横梁、门腿与中横梁）、门架上部平台结构、起升机构、液压自动抓梁及电控操作系统等组成。
1. 单向门式起重机的运行工况
大车行走机构、起升机构不同时工作，大车最大允许运行距离200 m，电缆卷筒自动转向，电源电压AC380 V/50 Hz。主起升机构的2个动滑轮组与液压自动抓梁通过吊叉轴连接（手动），液压抓梁自动抓取门叶。
2. 坝顶门式起重机主要安装工艺
2.1 大车行走机构与下横梁的安装
同一轨道侧的2个大车行走机构的支承座法兰与下横梁连接，构成同一轨道侧行走机构的平衡系统。每个行走机构含1个主动轮和1个从动轮，主动轮与从动轮刚性连接在台车梁上，台车梁与行走机构支承座单销轴连接，构成每个行走机构的2个车轮的平衡系统与门式起重机的平衡系统（行走机构厂内组装，其车轮水平偏斜、垂直偏斜、车轮轮距及同一支撑架下车轮同位差均符合设计要求）。
首先分别将上游侧的2个行走机构间距17000 mm（中心点）置于轨道上放平垫稳，然后将下横梁与行走机构用螺栓连接紧固好（先用定位销定位后，再用高强度螺栓连接固定，两者之间有定位抗剪块，结合面为切削加工面，就位前将结合面清理干净。为便于上、下游侧行走机构与下横梁的调整后稳定加固连接，内侧螺栓可先不安装）。此时用TCR1201全站仪、电子框式水平议进行检测调整，保证行走机构车轮轮槽中线与轨道中线对齐且行走机构与下横梁安装的垂直偏斜 h H/2000，调整好后先临时用刚性支撑将下横梁与行走机构可靠固定。以同样的方法将下游侧的行走机构与下横梁组装好，然后以上游侧的行走机构与下横梁为基准进行测量调整（见图1）。下横梁长度T1=T2=17000 mm（ T= 2 mm）；调整时，将上、下游行走机构及下横梁的跨度L调整为6500 mm（极限偏差 L= 3mm），且使2个端头的跨度差∣L1－L2∣ 5mm，对角线差∣D1－D2∣ 5mm；上、下游侧下横梁与行走机构的垂直偏斜 h H/2000且其倾斜方向互相对称，调整好后先临时用刚性支撑将下横梁与行走机构可靠固定。
图1 行走机构与下横梁安装和架梁固定图
2.2 门腿与中横梁的安装
门腿与中横梁是门式起重机门架的主要金属构件，轨道单侧的门腿、中横梁及下横梁组成侧门架。整个侧门架以下横梁为安装基准，门腿下法兰安装基准线与下横梁法兰面基准线重合。结合面为切削加工面，且有定位抗剪块，就位前将结合面清理干净，安装时先用定位销定位，再用高强度螺栓连接紧固，保证门腿安装精度。门腿宜向跨度小的方向来控制安装偏差，且应使上、下游侧倾斜保持对称一致，满足门式起重机运行稳定性要求。
为保证门腿的安装精度及其就位后的稳定，一般采取的措施是在门腿安装好后，在每个门腿上部的4个方向用钢丝绳缆索固定，但长洲水利枢纽坝顶桥面系统门式起重机安装时仅外1号闸检室坝段竣工，此安装位置上、下游侧轨道距闸检室坝体上、下游端面不足2 m（上游侧坝体外高程在轨面下约30 m且处于土方回填施工阶段），轨道之间是3.6 m的闸检室空腔，安装场地狭窄，因此钢丝绳缆索固定法在此无法实施，为此，采用连接梁将2下横梁的两端内侧用安装螺栓连接固定，使门式起重机行走机构与下横梁构成一个稳定框架结构（见图1）。经计算采用L10 10角钢制作桁架结构梁连接2根下横梁，既能满足门腿与中横梁安装的稳定性、刚度（考虑风爪）且有极大的安全系数，又有一定的弹性满足门腿垂直度调整要求。在下横梁安装调整好之后，门腿就位安装前，先将桁架梁两端下侧连接板、下横梁下法兰、行走机构支承座法兰联接固定（见图2，为便于调节，联接板螺栓孔为半圆键槽型通孔，下横梁内侧安装孔即为联接板安装孔）。门腿准确就位后（测量调整使其垂直偏斜 h H/2000），再将门腿下部法兰、下横梁上法兰与桁架梁上侧连接板用螺栓固定，同时安装并拧紧该门腿与下横梁连接的其他螺栓。
图2 下横梁与连接桁架梁连接图
1．下横梁 2．支腿法兰
3．桁架梁连接板 4．连接桁架梁
门腿下部法兰安装螺栓紧固好后，在门腿中线位置焊接安装调整杆（见图3）。下方倾斜调整杆用f140 mm的无缝钢管制作（壁厚 =10 mm，长L=4500 mm），门腿顶部水平调整杆用f100 mm的无缝钢管制作（壁厚 =8 mm，长L=3500 mm）。钢管的2端焊接内螺纹互逆的螺母（M60 5-L/R），相应调整丝杆螺纹长度不小于600 mm（调整杆结构见图4）。调整杆安装好后，即可进行测量调整。先调整顶部水平调整杆，使2门腿顶部中心跨距为6500 mm（设计极限偏差 L= 3mm，实际安装偏差 L=1.5 mm），再调整下方倾斜调整杆，使4根门腿的垂直度满足设计要求（ h H/2000）且其倾斜方向互相对称。
图3 门腿与调整杆安装示意图
1．水平调整杆 2．倾斜调整杆
图4 调整杆结构示意图
1．螺母 2．钢管
在调整时，应注意使单侧2门腿在上下游跨度方向的倾斜保持一致。调整好后，检测2门腿下部宜向跨度方向倾斜，并且检查大车运行机构跨度偏差和两侧相对差应符合要求。然后吊装上游侧中横梁（先用定位销定位后再紧固螺栓），构成上游单侧门架。在中横梁与门腿之间的高强度螺栓连接前，用TCR1201全站仪进行复测，检测侧门架对角线差和实际垂直中心线与基准中心线偏差应满足设计要求。下游侧门架安装与上游侧门架同样调整，同时还要兼顾上游侧门架的实际安装检测误差，以保证两侧门架实际垂直中心线的相对差和偏斜方向对称，以及门腿在主梁跨度与端梁跨度方向的垂直度应满足 h H/2000。门架上部平台结构端梁支座门腿与侧门架门腿对接焊接时，要求上、下腹板或翼板的相对错位均不大于板厚的一半，为保证这一要求，必须控制门腿在主梁跨度与端梁跨度方向的偏差值。
2.3 门架上部平台结构的安装
门架上部平台为18200 mm 8760 mm的矩形框架金属结构（框内有连接梁），由主梁、连接梁、端梁（带支座门腿段）组成，为便于公路运输，在厂内整体焊接并配钻好连接板后将其切割成五段。安装拼装时，应先用定位销定位后，再用钢结构高强度螺栓连接固定，然后再将定位销换成钢结构高强度螺栓。高强度螺栓的安装施工应符合GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》的规定，摩擦配合面须经喷砂处理，摩擦系数达到规范要求。高强度螺栓的拧紧次序是先拧紧中心部位，然后对称的向四周依次拧紧。门架上部平台结构与门腿组装时，端梁支座门腿与门腿连接处的翼缘与翼缘、腹板与腹板中心线必须对齐，板厚方向最大偏差不得超过相应板厚的一半（即翼缘板之间的偏差不大于8 mm，腹板之间的偏差不大于6 mm）。
门架上部平台是门式起重机最大的吊装单元，重量达72.5 t。而门式起重机的门腿为细长箱形结构，在制造、运输与存放过程中势必造成一定程度的扭曲变形（运输、存放时间越长越明显）。因而不采取可靠的安装工艺，要控制偏差使其满足设计要求是十分困难的。吊装前，考虑主梁、端梁跨度与门腿跨度的偏差，为使端梁支座门腿段在其顶部法兰上准确找正就位，需在门架上部平台吊装前先在每个门腿的顶部法兰上焊接10块导向定位板（板厚 =10 mm）。
门腿顶部法兰上的导向定位板的焊接位置决定门架上部平台结构安装偏差的大小。为控制偏差保证安装精度，先测量出门架上部平台端梁支座门腿与对应门腿顶部法兰对接截面矩形的尺寸与位置关系。然后以门腿顶部法兰下侧门腿连接断面所构成的矩形的2条相互垂直的对称中心线为基准，将对应的门架上部平台端梁支座门腿与门腿顶部法兰对接截面的矩形投影到门腿顶部法兰上接合面上并刻画投影线。翼板侧导向定位板距相应的端梁支座门腿结合翼板投影线内侧边线不大于8 mm，腹板侧导向定位板距端梁支座门腿结合腹板投影线内侧边线不大于6 mm，这样即可满足偏差控制要求。根据现场安装时对接截面矩形的尺寸与位置关系的实测数据，定位板的焊接位置距相应边线分别为6 mm、5 mm（见图4）。这样，在门腿、中横梁安装并调整好之后进行门架上部平台结构的吊装，并依靠导向定位板使其就位。端梁支座门腿与门腿顶部法兰施焊前，用TCR1201全站仪、电子框式水平议进行测量。首先复测门架上部平台结构就位后门架门腿的垂直度，如有变动则调整倾斜调整杆使门架门腿的垂直度 h H/2000；然后检测上部平台结构的主梁、端梁的水平度，超差时用千斤顶在各个门腿上部法兰处进行微调，微调后门架上部平台主梁与端梁的不平度不大于2 mm。端梁支座门腿与门腿顶部法兰施焊时，采用4个门腿对称同时施焊，焊接速度保持基本一致，严格控制端梁支座门腿焊接的收缩变形量。
2.4 起升机构的安装
2套起升机构的电动机、减速器及卷筒等机构在厂内调整完毕后均已在机架上焊接了定位块，并提供了相应的调整钢片，安装时按说明安装即可。起升机构的联轴器（包括连接2台减速器输出轴的中间同步轴），均为鼓形齿式联轴器，要检测和调整2轴的平行错位偏差值在0.1 ~ 0.2 mm范围内，倾斜角不大于1.5 。液力推杆制动器安装应在制动轮装配完毕后进行调整，制动轮的径向圆跳动应满足9级质量标准即在0.12 mm范围内，推杆制动器质量要求：（1）制动瓦中心线与制动轮中心偏差不大于3.0 mm；（2）检查制动轮与制动衬垫接触面积；（3）制动轮表面应去除油污及突点，制动瓦硬度值应符合要求。
2.5 2 1600 kN单向门式起重机的吊装
（1）主要吊装程序
行走机构（单件重7.8 t） 下横梁（单件重13 t 门腿（单件重13.5 t，未含附属扶梯、平台） 中横梁（单件重8.3 t） 门架上部平台结构（总重72.5 t，在地面拼接组装） 门架扶梯平台及扶梯（自下而上） 司机室 起升机构（总重56.6 t，最大单件卷筒重16.6 t） 副起升电动葫芦 机房墙板 检修起重机轨道梁 检修起重机轨道、检修起重机、电控柜等 机房房顶 其他附属结构安装。
（2）吊装手段
根据施工进度要求，船闸坝顶门式起重机于2006年11月进行安装。此时，仅外1号闸检室坝段达到设计高程并安装好门式起重机轨道。外1号闸检室坝段下游侧临时回填压实的10 m 20 m的土石方平台作为吊装及拼装平台。根据NK700-III汽车起重机的起重性能参数与吊装平台位置计算，NK700-III汽车起重机可安全的吊装除门架上部平台结构外其他所有结构件（下游侧部分构件25 t汽车起重机也满足要求）。
门架上部平台结构长18200 mm、宽8760 m、重达72.5 t，安装就位高度21.2 m，因此，吊装设备的起升高度不得小于32.2 m（钢丝绳吊索的高度约8m及上部平台高3m），同时必须保证起吊过程中起重设备的臂杆与吊物有一定的安全距离（避免起吊物摆动时碰撞臂杆），根据工地现有的CKE2500履带式起重机（KOBELCO CKE2500履带式起重机2节臂杆幅度4 m时最大起重量250 t）的起重性能参数，当其臂杆48.8 m时，其吊装能力为幅度11 m最大起重量82 t。经计算，当门架主梁与履带式起重机臂杆基本成垂直状态悬挂，CKE2500履带式起重机将门架上部平台结构起升24 m时，门架上部平台与臂杆有2.5 m的安全距离，因此选用CKE2500履带式起重机吊装。吊装时，必须用缆绳系住门架上部平台结构的两端，在吊装起升过程中使缆绳处于张紧状态以保证门架上部平台结构不自由旋转而碰撞履带式起重机的臂杆。
3. 调试及载荷试验
在电器设备和电路系统安装完毕且通电试验正常、门式起重机各机构均能正常运转后，即可穿绕主起升机构钢丝绳，每个卷筒双联2层缠绕。根据设计要求计算钢丝绳长度，并至少留2圈安全圈数。机械和电器设备安装完毕后，进行门式起重机功能调试工作，即机构运行功能调试，保护功能调试。
为了检验门式起重机是否达到有关标准以及设计要求，需进行载荷试验，其中包括空载试验、静载荷试验及动载荷试验。在空载试验情况正常后，才允许进行静载荷试验，静载荷试验的目的是检验起重机及其各部分的机构承载能力，动载荷试验的目的是验证起重机各机构和制动器的功能。
4 . 结束语
长洲水利枢纽船闸2 1600 kN单向门式起重机轨距窄、门架高，因安装场地狭窄而使门腿固定难度大；门架上部平台结构等吊装单元的结构尺寸大、重量重，吊装高度高而使其对位调整困难；安装工期紧而使安装精度难以保证。现场安装通过研究工艺技术方案，克服各种制约，安装时采用桁架梁固定门腿、调整杆调整门腿跨度与垂直度以及导向定位板安装门架上部平台结构的安装工艺技术，同时加强安装过程的质量控制，成功地解决了所有难题，安装速度快、偏差小精度高。