1、概述
    泰國巴帕南水閘工程地處海岸邊，是該國一項重要水利工程。其主要功能是擋潮蓄淡，恢復和發(fā)展上游因海水浸漬而荒廢的土地，使其重現“糧倉”生機，改變巴帕南流域的貧困面貌。該工程由中國水利電力對外公司聯合泰國兩家一等公司組成聯營體中標承建，金屬結構部分委托北京院設計、夾江水工機械廠制造，金屬結構設備總重約2600t。其中，水閘系統(tǒng)的金屬結構是整個工程能否投入運行的關鍵之一，而水閘系統(tǒng)雙扉閘門的跨度超過20m，就目前而言如此大跨度的雙扉閘門無論設計、制造或是安裝在國內均屬首次。因此，無論業(yè)主、咨詢還是承包商，對這一部分都相當重視。
    水閘系統(tǒng)是在新開挖的梯形復式斷面引河的上游修建一座10孔攔河閘，每孔凈寬20m。其中左右岸各有兩個邊孔設置4套雙扉閘門，中間6孔為單扉閘門，均采用1臺固定卷揚式啟閉機操作。為了在檢修單、雙扉閘門時能擋住下游海水，在下游側設置10孔疊梁閘門固定埋件及1套活動門槽，配備1套疊梁閘門及1套自動抓梁，由汽車吊操作。
    2、雙扉閘門的結構型式
    雙扉閘門由上扉門和下扉門兩扇門葉組成，下扉門的作用是擋水和泄洪，平時放置在底坎，泄洪時與上扉門一起提起。上扉門的作用是擋水和通過頂部溢流調節(jié)流量，平時，上下升降調節(jié)水位，泄洪時，與下扉門一起提起泄洪。兩扇閘門分別由門葉結構、主輪裝置、側輪裝置、吊耳裝置以及水封裝置等組成。上下扉門各配備一臺卷揚式啟閉機啟閉，兩機既可同時啟閉，也可單獨操作，使兩扇門扉能作相對滑動。在上下扉相對滑動(小流量調節(jié))或相對靜止(泄洪)的過程中，上扉門的上游面板始終作為止水座面和安裝在下扉門體上的封水橡皮壓縮以達到止水效果。
    上、下扉門體均為雙面板平面薄壁箱形結構，由擋水面板、非擋水面板、縱向隔板、水平次梁、主梁腹板、內外部爬梯等組成。下扉閘門的擋水面板設在下游側，上扉閘門的擋水面板設在上游側。為便于施工及檢修，在閘門的非擋水面板兩側各開設了兩列進人孔，孔蓋采用格柵結構。
    閘門采用懸臂定輪支承，下扉閘門左右兩側各4套主輪，上扉閘門左右兩側各2套主輪。主輪結構采用偏心軸結構，偏心量4mm。在主輪與軸的連接處設置了一平面滑動軸承(SKF自潤滑軸承)，可以消除閘門在水壓力作用下支承處產生的轉角位移，從而保證主輪踏面與主軌工作面的良好接觸。側輪支承為滾輪支承結構，上、下扉閘門每側各2套側輪裝置。滾輪與軸之間采用自潤滑軸套(復合材料)，側輪支座與閘門結構之間通過抗剪套及螺栓連接。下扉閘門為兩側面及底部三面封水，水封系統(tǒng)由側水封、底水封、轉角水封三種類型組成。由于閘門為雙面擋水，側水封截面形式為“Y ”形， 底水封及轉角水封截面形式均為“I ” 形。側水封和底水封通過轉角水封連接形成一個密封面，達到擋水的目的。上扉閘門的水封系統(tǒng)設置在下扉閘門的吊桿及面板頂部的下游側，構成一“U ” 密封面，上扉閘門的上游面板則作為水封座面，達到擋水的目的。上扉閘門的水封系統(tǒng)水封截面形式均為“Y ” 形。上、下扉閘門均為雙吊點結構，吊點距為19.6米，每個吊點上設置兩個動滑輪，分別安裝在閘門兩側的吊耳板上，完成閘門與啟閉設備的聯接。閘門的主要參數見表1：

    3 、閘門安裝
    3.1 方案比選
    在安裝閘門前，業(yè)主和承包商立足現場的條件、施工設備和能力，對閘門的安裝方案進行多方面的優(yōu)化。
    對于閘門的拼裝集中作了兩個方案：方案一是利用已安裝的門槽，把閘門分節(jié)運輸到工地的各部分依次放入門槽(運輸單元最重25t)，組成整體，調整后焊接，簡稱門槽內整體拼裝焊接；方案二是在安裝平臺上拼焊成20m長，3m高幾個單節(jié)(單節(jié)最大重量47t)，然后依次把各節(jié)吊入門槽，最后焊接節(jié)間連接，簡稱門槽外單節(jié)拼裝焊接。兩種方案的優(yōu)缺點很明顯：方案一的優(yōu)點是整體拼裝，各方面的關系可以在焊接前調節(jié)，且有利于節(jié)間的螺栓連接，缺點是焊接約束多、難度大；方案二的優(yōu)點是焊接方便，單節(jié)尺寸容易控制，缺點是節(jié)間連接的螺栓通過率較低，難以實現閘門的設計意圖。
    最后考慮其他條件即①現場條件因多年來海水入浸，土地漬化，施工進點時全是爛泥塘，一片沼澤，大容量吊車移動對鋪設臨時地基的要求較高；②巴帕南附近難以租到80t以上的吊車，遠至曼谷租用，耗費時間較長、費用較高；③方案二的平臺拼裝需要較長時間，且費用較高。
    經研究認為門槽內整體拼裝焊接的安裝方案既可行又節(jié)省資金，還加快安裝速度。由于本項目中閘門的水封座面、溢流面和安裝后不能防腐的部位均采用復合鋼板(1Cr18Ni9Ti+16Mn)，而不銹鋼的熱導率與低合金鋼相比差異較大，焊接變形難以控制。再加上上扉門的下游面板整個為水封座面，要求平面度和直線度不大于3mm，對焊接變形的要求又較高。為了保證方案的順利實施，必須對閘門的焊接工藝進行優(yōu)化和控制。
    3.2 閘門吊裝和裝配
    考慮閘門門葉結構復雜，外形尺寸較大[下扉門外形尺寸為20.89m?10.86m?1.745m(寬?高?厚)，上扉門外形尺寸為20.89m?10.455m?1.4m(寬?高?厚)]，需將閘門結構分成了多個制造及運輸單元。下扉門門葉結構共分為兩節(jié)，每節(jié)沿寬度方向分左、右段制造及運輸，上扉門門葉結構為一節(jié)，沿寬度方向同樣分左、右兩段制造及運輸，主輪裝置、側輪裝置、內部爬梯及進人孔蓋均與對應的單元裝配在一起。動滑輪裝置及水封裝置等與門葉結構解體運輸。
    下扉門門葉結構上下節(jié)之間采用法蘭連接，用不銹鋼螺栓把合，左右段之間采用現場對接焊縫，焊縫錯縫200mm，水平次梁用連接段在現場搭接焊。每個運輸單元除對接處敞口外均為封閉結構。閘門出廠前，除水封裝置及外部爬梯外，所有結構及裝置在廠內組裝，并打上裝配標記。
    門槽內整體拼裝焊接的具體方法是在門槽安裝完畢，二期混凝土達到設計強度后，預先在底坎上裝設4個墊塊作為門葉組合的基準面，在每塊運輸單元上焊接臨時吊耳。組合時先將門葉下節(jié)的左、右段吊進門槽就位，吊裝時利用兩臺50t的吊車分別位于門槽上、下游側，通過兩臺吊車的配合完成閘門的移位、翻轉及入槽的各項工作。底節(jié)就位時在門葉上游側布置兩臺30t壓機調整垂直度，以防止吊裝頂節(jié)時因其傾斜而影響就位質量。依靠固定支承法蘭進行左右對縫調整，經調整后的門葉拼縫錯牙、扭曲及幾何尺寸完全符合單節(jié)門葉結構要求時，對門葉分縫進行點焊，再按照底節(jié)吊裝方法將門葉頂節(jié)左、右兩段吊進門槽，分別在左右邊柱和居中的兩組法蘭孔內沿對角線方向裝上定位銷，并穿上連接螺栓，調整好門葉的各部分尺寸，最后對頂節(jié)門葉分縫進行點焊，然后再次復核測定，當確認門葉形體結構符合要求時，將各節(jié)間法蘭面的連接螺栓把合好。螺栓緊固遵循先內后外、對稱分次緊固的基本原則，各螺栓緊固力矩相等。
    上述作業(yè)完成后，按相同的方法把上扉門吊裝完成，并點焊固定。
    3.3 焊接控制
    門葉組裝完畢并在各項質量指標均檢查合格后開始焊縫施焊。閘門焊縫情況為閘門面板及頂、底部鋼板的工地對接焊縫均采用雙“V”形坡口，節(jié)間連接處腹板為單“V”形坡口，對接處焊縫結構基本對稱，便于工地施焊時控制變形。為了解決上下節(jié)結構用螺栓把合后，兩腹板之間的防腐問題，腹板材料選用復合層鋼板，不銹鋼面朝外。
    對焊接來說，主要要求是既要保證焊縫或接頭的內外質量以滿足其使用性能，又要減少焊接變形以達到構件的尺寸要求，這兩個要求是實際操作的基本出發(fā)點。一般情況，只要選取合適的焊接材料，按照規(guī)范規(guī)定焊接，基本可以保證焊縫質量，所以編制閘門焊接工藝要求的關鍵是控制焊接變形，具體焊接要求為：由兩名合格焊工采用相同規(guī)范同步進行對稱焊接，主縫焊接前，對頂板、底板、節(jié)間、上游面板及下游面板預先進行定位焊，以防止焊接時產生過大變形，主縫焊接采用先焊面板立縫，然后焊仰視焊縫和俯視焊的順序，其中面板焊接采取先內后外的焊接次序。節(jié)間焊縫的焊接順序由于節(jié)間采用復合不銹鋼板，首先用不銹鋼焊條焊接一道不少于2mm的不銹鋼，然后再開始普通焊條的焊接。焊接操作方式采用分段退步焊，每條焊縫分多層焊完，每層厚度控制在3~5mm以內。
    確定了焊接工藝和焊接順序后，要在實施過程中進行監(jiān)控。在焊接過程中發(fā)現有過大變形或焊接質量問題，要及時分析原因，找到問題，及時調整焊接順序及焊接規(guī)范，控制和防止變形。按焊縫類別進行符合規(guī)范要求的探傷檢查，對不合格的焊縫作返工處理，直至檢驗合格，保證焊接質量滿足規(guī)范要求。
    門體主焊縫焊接檢查完成后，應對整體門葉的幾何尺寸、主輪踏面的平面度、水封座的直線度及上下扉門之間的相對間隙、各閘門與埋件的位置誤差進行一次全面的測定記錄，全部合格后才開始動滑輪裝置的焊接及節(jié)間腰帶板的裝焊和邊柱的封焊，封焊順序為先焊邊柱后焊節(jié)間腰帶板角焊縫。
    當門葉全部裝拼完成后，開始進行受損部位和焊縫周圍油漆的修補和最后一遍油漆的工作，最后安裝閘門止水。止水安裝驗收合格后，即完成該孔閘門的全部安裝任務。
    4、啟閉機安裝
    4.1 啟閉機的布置型式
    上下扉門均設置了兩個吊點，每個吊點的兩個動滑輪安裝在閘門吊耳板上，吊點距為19.6m，每扇閘門分別由一臺固定卷揚式啟閉機操作。
    雙扉閘門的啟閉設備主要由卷揚機構、滑輪裝置、上部導向輪、下部導向輪、鋼絲繩托輪裝置、鋼絲繩調整裝置、糾偏裝置、極限限位裝置、掛脫鉤裝置、吊鉤裝置等組成。啟閉機結構布置型式類似，傳動系統(tǒng)由帶制動器的電動機、手搖機構、軸向制動器、蝸輪蝸桿減速器、錐齒輪減速器、兩級開式齒輪及卷筒裝置等組成。兩個吊點的鋼絲繩纏繞方式不同，其中一個吊點的鋼絲繩直接從卷筒上繞下，繞過閘門一側吊耳上的動滑輪裝置后，通過灌鋅鑄鋼錐形繩套固定在鋼絲繩調整裝置上，調整裝置安裝有一壓力傳感器；另一個吊點的鋼絲繩從卷筒上繞出，通過上部導向輪(下扉)或直接(上扉)下到下部導向輪后，通過鋼絲繩支承裝置跨過閘門孔口至另一側閘墩的下部導向輪，然后由另一側的上部導向輪(上扉)或直接(下扉)上到滑輪裝置的定滑輪上，再向下繞過閘門另一側吊耳上的動滑輪，同樣固定在鋼絲繩調整裝置上。鋼絲繩纏繞示意圖見圖1和圖2：

    4.2 啟閉機吊裝及裝配
    啟閉機裝設于高程15.75m啟閉機平臺上(底坎高程為-7m)，利用吊車把啟閉機及附屬設備分別吊入對應位置，吊裝前以門槽的起吊中心線到連接軸中心線的距離為主要控制基準安裝100mm高的型鋼平臺，啟閉機吊入后將大開式齒輪與小齒輪準確對位，保證齒側及齒頂隙、接觸精度達到設計要求，同時保證卷筒的位置準確到位，校正機架的水平高程。機架(包括滑輪組、導向輪等)采用螺栓聯接，當機架與地腳螺栓聯接牢固后，開始澆注機架底部填充混凝土，待混凝土達到設計強度后，再進行其它部件及電氣設備的安裝及調整。經過反復調整，制動片與制動輪的接觸面積達到設計要求。對減速器及傳動部分進行檢查及加注潤滑油，各傳動部分運轉正常，同時對電氣控制系統(tǒng)各參數進行了觀察、測試，結果表明滿足規(guī)范要求。
    啟閉機完成上述操作后，就開始進行鋼絲繩的穿連，本工程由于按照日本規(guī)范規(guī)定設計，鋼絲繩的安全系數達到8倍以上，鋼絲繩較粗(上扉門44mm、下扉門60mm)，并且線路較長(實際長度150m左右)，穿連鋼絲繩比較困難，實際選擇一根?8mm的鋼絲繩一端固定在啟閉機上，另一端按照實際線路穿到對側的機房，并越過導向輪，把啟閉機鋼絲繩連接在細鋼絲繩上，開動啟閉機，帶動鋼絲繩至啟閉機并纏繞，多余部分割除。
    5、閘門調試
    在完成剩余設備的安裝工作后，并對壓力傳感器、高度傳感器的讀數進行整定后，剩余的工作就只有聯動調試。由于雙扉閘門啟閉機布置形式特別，兩個吊點的鋼絲繩纏繞方式不同(見前面鋼絲繩纏繞示意圖)，鋼絲繩長度相差較大，給兩個吊點的同步運行帶來較大的困難。按標書要求，兩吊點運行不同步達25mm時，電動機應自動停止工作。這時可以通過兩側的鋼絲繩調節(jié)裝置進行調整，直至同步滿足要求，實際操作中由于卷筒左右側繩槽制造公差的不同、開度傳感器檢測精度的不一、兩鋼絲繩長度的不同等原因，各種誤差進行累積，25mm的精度要求現場調整難度較大。后經現場計算、測量，如此大跨度的閘門兩側不同步在30~50mm應可以滿足閘門的運行要求。閘門運行初期，在不影響閘門安全運行的情況下適當降低精度，可以減小閘門的調整次數，有利于減輕管理人員的工作強度。該閘門通過進一步的安裝調整減少各種誤差，并經過一段時間的運行，最終達到了閘門同步升降的運行要求。
    6、結語
    巴帕南水閘工程金屬結構于1997年9月開始安裝，2000年初投入運行，目前，全部閘門運行良好。在該工程的大型雙扉閘門的安裝過程中，業(yè)主、咨詢與承包商一起，大膽設想，立足現場施工設備和能力，認真研究，每個操作細節(jié)都充分考慮，采用了多種簡易、經濟、安全的安裝方案，不但了保證安裝質量，而且提前了安裝工期，減少了投資，也提高了安裝技術水平。