江蘇溧陽抽水蓄能電站上、下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)

陳 林

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225)

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江蘇溧陽抽水蓄能電站上、下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)

陳 林

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225)

介紹了江蘇溧陽抽水蓄能電站上、下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)的布置型式和主要部件采用的吊裝方法及工藝。

溧陽抽水蓄能電站；金屬結(jié)構(gòu)；布置型式；吊裝方法和工藝

1 工程概況

江蘇溧陽抽水蓄能電站安裝6臺單機容量為250 MW的水泵/水輪機電動/發(fā)電機組，引水、尾水系統(tǒng)為一管三機布置，在電站上、下水庫各布置有兩個進/出水口。

上水庫進/出水口結(jié)構(gòu)為塔式，進水塔均布8個閘門孔口，設(shè)有8套事故檢修閘門，每個閘門通過其上方的固定卷揚式啟閉機進行啟閉?？卓趯?.896 m，孔口高度為7 m，閘門底坎高程為242 m，閘墩塔體平臺高程為295 m，閘門門型為平面滑動閘門，鋼基銅塑復(fù)合滑道支承，利用水柱動水閉門，門頂設(shè)有充水閥，用于充水平壓后靜水啟門，閘門平時鎖定在高程295 m的平臺上；啟閉機布置于311.9 m高程，啟閉機容量為4 500 kN，既可現(xiàn)場操作，也可遠方操作；每個進水塔在高程318.9 m設(shè)1臺5 t環(huán)形檢修吊，用于卷揚式啟閉機的檢修和維護；每個進出水塔設(shè)有一座公路橋，與水庫庫岸連接，橋?qū)挒? m，橋長為135 m。上水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置情況見圖1。

下水庫進/出水口結(jié)構(gòu)為井式。在進/出水口最前段布置4孔垂直攔污柵，孔口寬度為6.55 m，孔口高度為14 m，設(shè)計水位差5 m，底板高程為-20 m，攔污柵用拉桿連接至檢修平臺高程25.6 m處。每套攔污柵共分5節(jié)，節(jié)間采用銷軸連接，柵體與柵槽之間采用楔形配合，主支承滑塊為復(fù)合材料。攔污柵采用1臺單向門機操作和檢修。門機額定啟閉容量為2×500 kN，揚程7 m，門機軌道鋪設(shè)在高程25.6 m的平臺上。在進/出水口后段設(shè)1套檢修閘門?？卓趯?0 m，孔口高度為10 m，底板高程為-20 m，設(shè)計水位為19 m，設(shè)計水頭為39 m，閘門門型為平面滑動閘門，鋼滑塊支承，采用充水閥充水平壓，靜水啟閉，主要用于尾水洞和尾水事故閘門的檢修，閘門平時用鎖定梁鎖定在各自孔口內(nèi)。啟閉機型式為固定卷揚式啟閉機，啟閉機容量為2 000 kN，啟閉機控制方式采用現(xiàn)地控制方式。下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置情況見圖2。

圖1 上水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置圖

2 金屬結(jié)構(gòu)與機電設(shè)備參數(shù)

上、下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備包括18扇平面閘門、18臺固定卷揚式啟閉機、8孔攔污柵、1臺單向門機及5臺檢修吊。主要技術(shù)參數(shù)見表1～4。

圖2 下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置圖

表1 上、下水庫進出/水口閘門技術(shù)特性表

表2 上、下水庫進出/水口啟閉機技術(shù)特性表

表3 下水庫進出/水口攔污柵技術(shù)特性表

3 吊裝方案策劃

上、下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備數(shù)量多，外形尺寸大，重量重，大多數(shù)部件為散件到貨，在現(xiàn)場進行組裝和吊裝需要較大的場地。結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)布置型式和土建結(jié)構(gòu)施工，利用上、下水庫庫底作為金屬結(jié)構(gòu)部件組拼和移動式起重機占位的場地，上水庫庫底為開挖至基巖面，采用碎石回填，回填均分層碾壓；下水庫庫底為開挖至基巖面后碾壓、整平。根據(jù)上、下水庫庫底設(shè)計參數(shù)要求，地面的承載力、平整度等均滿足大型移動起重機作業(yè)要求，各部件在庫底進行組拼后，待土建施工到一定部位，用移動式起重機將各部件吊裝就位。上水庫事故檢修閘門門葉在庫底組拼成整體，土建施工到高程263.5 m時，將閘門門葉吊入門槽內(nèi)存放；進水塔施工到高程311.9 m時，將啟閉機整體吊裝就位，進行安裝；啟閉機具備起吊條件后，與閘門連接，將閘門吊出門槽，進行閘門附件安裝。下水庫檢修閘門門葉在庫底組拼成兩大節(jié)，土建施工到高程25.6 m時，將兩大節(jié)門葉吊入門槽內(nèi)組拼成整體，土建施工到高程44.6 m時，將啟閉機整體吊裝就位，進行安裝；啟閉機具備起吊條件后，與閘門連接，將閘門吊出門槽，進行閘門附件安裝。下水庫單向門機在庫底將門架拼裝成一體，然后吊裝就位，再將門機起升設(shè)備吊裝至門架上就位安裝；單向門機具備運行條件后，用起重機將攔污柵分節(jié)吊裝至高程25.6 m平臺存放，用單向門機將攔污柵逐節(jié)吊入柵槽內(nèi)進行安裝。

4 主要部件的吊裝

4.1 上水庫進出水口檢修事故閘門的吊裝

4.1.1 吊裝方法

閘門系用運輸汽車經(jīng)上庫公路運輸至庫底拼裝平臺卸車，卸車、組拼和閘門倒運裝車采用220 t汽車起重機吊裝，閘門堆放和拼裝位置布置在庫底233 m高程平臺距進水塔體中心50 m外。閘門組拼完成后用運輸車將閘門整體運至塔體周圍，用250 t履帶起重機從塔體263.5 m高程將閘門吊入門槽內(nèi)就位。上水庫事故檢修閘門吊裝情況見圖3。

表4 上、下水庫進出/水口金屬結(jié)構(gòu)主要部件尺寸、重量表

圖3 上水庫事故檢修閘門吊裝示意圖

4.1.2 吊裝工藝

(1)吊點的選擇。

吊點選取為閘門啟閉時與啟閉機連接的連接銷軸，該銷軸主要承載閘門自重、水壓力及摩擦力等，承載力滿足閘門吊裝要求。

(2)吊裝索具的選擇。

吊鉤與吊點連接采用一根L=14 m的鋼絲繩纏繞成8股垂直連接，故單股鋼絲繩承受的荷載為：

式中Gp為單股鋼絲繩承受的荷載；W為吊裝重量；n為鋼絲繩股數(shù)。

鋼絲繩選用6×37+FC、抗拉強度為1 400 MPa的系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6。

選用φ32.5鋼絲繩，其破斷拉力為548.5 kN，許用拉應(yīng)力[P]=548.5/6=91.4 (kN)，吊裝荷載Gp=6.841×9.8=67(kN)，[P]>Gp，滿足吊裝要求。

(3)吊車性能校核。

閘門吊裝重量為54.728 t，250 t履帶起重機在16 m旋轉(zhuǎn)半徑、臂長58.5 m時吊重為57.8 t，滿足吊裝要求。

4.2 上水庫進出水口啟閉機吊裝

4.2.1 吊裝方法

啟閉機采用汽車運輸，經(jīng)上庫公路運輸?shù)剿w周圍庫底高程238 m，利用130 t汽車起重機將機架、減速器、卷筒等部件組合在一起，用500 t履帶起重機將其吊裝至高程311.9 m安裝平臺就位并安裝。上水庫啟閉機吊裝情況見圖4。

4.2.2 吊裝工藝

(1)吊點選擇。

吊點選取在啟閉機機架上焊接四個吊耳。吊耳材質(zhì)為Q345，與機架焊接為開坡口深熔角焊，焊腳高度K=14 mm，吊耳板厚度δ=30 mm，吊耳許用拉應(yīng)力[σ]=220 MPa，許用剪應(yīng)力[τ]=130 MPa，吊耳焊縫許用拉應(yīng)力[σ]=220 MPa，許用剪應(yīng)力[τ]=150 MPa，吊耳結(jié)構(gòu)尺寸及受力情況見圖5。

圖4 上水庫啟閉機吊裝示意圖

圖5 吊耳結(jié)構(gòu)尺寸及受力示意圖

式中FV為吊耳垂直載荷；K為焊縫焊接高度；L為焊縫長度；σ<[σ],滿足要求。

=60.76(MPa)

式中τM為水平彎矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力；τQ為水平載荷產(chǎn)生的剪應(yīng)力；FH為吊耳水平載荷；h為吊耳銷孔中心到焊縫距離；τ<[τ′],滿足要求。

(2)吊裝索具的選擇。

選用四根L=12 m鋼絲繩一彎兩股作為吊繩，通過計算可知鋼絲繩水平夾角約為60°，故單股鋼絲繩承受的荷載Gp為：

式中W為吊裝重量；β為鋼絲繩水平夾角；n為鋼絲繩股數(shù)。

鋼絲繩選用6×37+FC、抗拉強度為1 550 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6。

選用φ39鋼絲繩，其破斷拉力為875 kN，許用拉應(yīng)力[P]=875/6=145.83(kN)，吊裝荷載Gp=10.68 t×9.8=104.66(kN)，[P]>Gp，滿足吊裝要求。

鋼絲繩與吊耳連接采用35 t弓形卸扣。

(3)吊車性能校核。

啟閉機吊裝重量為74 t，500 t履帶起重機在22 m旋轉(zhuǎn)半徑采用輕重混合主臂，臂長96 m，配重160 t時吊重為74.2 t，滿足吊裝要求。

4.3 下水庫進出水口檢修閘門的吊裝

4.3.1 吊裝方法

閘門門葉用汽車運輸經(jīng)庫底臨時道路至庫底-2 m高程，閘門卸車和組拼采用75 t汽車起重機，將第三、四節(jié)門葉組拼成一體；第一、第二節(jié)門葉組拼成一體，用500 t汽車起重機先將第一、二節(jié)門葉吊裝到閘門底坎就位，再將第三、四節(jié)門葉吊入門槽并與前兩節(jié)組拼。下水庫檢修閘門吊裝情況見圖6。

圖6 下水庫檢修閘門吊裝示意圖

4.3.2 吊裝工藝

(1)吊點的選擇。

第一、二節(jié)門葉吊裝的吊點選取為閘門啟閉時與啟閉機連接的連接銷軸，該銷軸主要承載閘門自重、水壓力及摩擦力等，承載力滿足閘門吊裝要求。第三、四節(jié)門葉吊裝在第三節(jié)門葉頂部筋板位置焊接四個吊耳作為吊點，吊耳型式與上庫進出水口啟閉機吊裝吊耳相同，吊耳材質(zhì)為Q345，與門葉焊接為開坡口深熔角焊，焊腳高度K=12 mm，吊耳板厚度δ=24 mm，R=100 mm，D=60 mm，h=100 mm，L=200 mm，按上庫進出水口啟閉機吊裝吊耳的校核方法對吊耳強度和焊縫強度進行校核，經(jīng)計算，滿足吊裝要求。

(2)吊裝索具的選擇。

第一、二節(jié)門葉吊裝的吊鉤與吊點連接采用一根φ32.5，L=12 m鋼絲繩纏繞成6股垂直連接，鋼絲繩選用6×37+FC，抗拉強度為1 400 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6，其破斷拉力為548.5 kN。經(jīng)校核計算滿足吊裝要求。第三、四節(jié)門葉吊裝采用4根φ32.5，L=12 m鋼絲繩八股、四吊點吊裝。通過計算可知，鋼絲繩水平夾角約為67°，鋼絲繩選用6×37+FC，抗 拉 強 度 為 1 400 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6，其破斷拉力為548.5 kN，經(jīng)校核計算滿足吊裝要求；鋼絲繩與吊耳連接采用25 t弓形卸扣。

(3)吊車性能校核。

兩大節(jié)門葉吊裝重量分別為43.1 t、43.3 t， 500 t汽車起重機(180 t配重)在22 m旋轉(zhuǎn)半徑、伸出臂長56 m時吊重為62.6 t，滿足吊裝要求。

4.4 下水庫進出水口啟閉機吊裝

4.4.1 吊裝方法

啟閉機(整體到貨)通過環(huán)庫公路用汽車運輸至出/進水口兩側(cè)-2 m高程庫底位置，用500 t汽車起重機將其吊裝至43.9 m高程安裝平臺就位并安裝。啟閉機吊裝重量為35.01 t，500 t汽車起重機(配重140 t，支腿9.6 m，全方位作業(yè))在18 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂56 m+延伸臂6 m時的吊重為37.2 t，采用4根φ28，L=12 m鋼絲繩、四個12 t卸扣、四吊點進行吊裝。下水庫啟閉機吊裝情況見圖7。

圖7 下水庫啟閉機吊裝示意圖

4.4.2 吊裝工藝

(1)吊點的選擇。

吊點選取在啟閉機機架上焊接四個吊耳。吊耳型式與上庫進出水口啟閉機吊裝吊耳相同，吊耳材質(zhì)為Q345，與門葉焊接為開坡口深熔角焊，焊腳高度K=10 mm，吊耳板厚度δ=20 mm，R=90 mm，D=50 mm，h=80 mm，L=180 mm，按上庫進出水口啟閉機吊裝吊耳的校核方法對吊耳強度和焊縫強度進行校核，經(jīng)計算，滿足吊裝要求。

(2)吊裝索具的選擇。

吊裝采用4根φ28，L=12 m鋼絲繩八股、四吊點吊裝。通過計算可知：鋼絲繩水平夾角約為76°，鋼絲繩選用6×37+FC，抗拉強度為1 400MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6，其破斷拉力為412 kN，經(jīng)校核計算滿足吊裝要求；鋼絲繩與吊耳連接采用12 t弓形卸扣。

(3)吊車性能校核。

啟閉機吊裝重量為35.01 t，500 t汽車起重機(配重140 t，支腿9.6 m，全方位作業(yè))在18 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂56 m+延伸臂6 m時吊重為37.2 t，滿足吊裝要求。

4.5 下水庫進出水口單向門機的吊裝

在庫底將下水庫單向門機門架和大車行走機構(gòu)拼裝成一體，用350 t汽車起重機將其吊裝至高程25.6 m就位，再將門機起升機構(gòu)吊裝至門架上就位，吊裝最重件為門架和大車行走機構(gòu)的組合體，重量為28.255 t。350 t汽車起重機在20 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂長度為46.2 m時的起吊重量為30 t；在上部結(jié)構(gòu)中間兩根橫梁兩側(cè)焊接4個吊耳作為吊點，選用4根φ32.5，L=6 m鋼絲繩四吊點、單股吊裝。

4.6 下水庫進出水口攔污柵的吊裝

先將攔污柵分節(jié)運輸至庫底，用130 t汽車起重機將攔污柵分節(jié)吊裝至25.6 m高程平臺存放，用單向門機將攔污柵逐節(jié)吊入柵槽內(nèi)進行安裝，單節(jié)攔污柵最重件為9.686 t，130 t汽車起重機在20 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂長度為41.98 m時的起吊重量為13 t，選擇攔污柵節(jié)間連接銷軸作為吊點，選用2根φ24，L=14 m鋼絲繩兩吊點、雙股吊裝。

5 結(jié) 語

項目部因地制宜、選用不同規(guī)格型號的起重機順利地完成了溧陽抽水蓄能電站上、下水庫進/出水口金屬結(jié)構(gòu)和機電設(shè)備吊裝工程，不僅技術(shù)方案可行、安全質(zhì)量有保證，而且經(jīng)濟合理，同時與土建工程施工穿插進行，保證了整個工程按期完成。

(責任編輯：李燕輝)

中國水電五局再添六項電力建設(shè)工法

日前，中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會發(fā)文公布了2017年電力建設(shè)工法，由中國水電五局公司申報的《高懸空重載整流錐混凝土施工工法》等6項工法榜上有名。電力建設(shè)工法是以工程為對象，以量化的工藝流程為核心，運行系統(tǒng)工程原理，將先進技術(shù)與科學(xué)管理相結(jié)合，經(jīng)過工程實踐形成的、相對成熟的綜合配套施工方法，其關(guān)鍵技術(shù)和管理水平具有顯著的先進性和創(chuàng)新性，代表了全國電力建設(shè)行業(yè)技術(shù)水平和施工能力。這次由中國水電五局申報的《澆筑用梯形可調(diào)節(jié)模板組施工工法》《尾水隧洞開挖體型控制施工工法》《可折疊式無軌滑模施工工法》《大體積倒坡混凝土快速施工工法》《抽水蓄能機組底環(huán)安裝施工工法》6項施工工法先后通過了中電建協(xié)組織的中國電力建設(shè)工法專家評審委員會的資料預(yù)審、網(wǎng)絡(luò)評審、會議審定、公示，最終獲批為2017年度電力建設(shè)工法。據(jù)悉，此次全國范圍內(nèi)獲批的電力建設(shè)工法僅有163項。

2017-04-23

TV7;TV52；TV743；TV547

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1001-2184(2017)03-0040-05

陳 林(1977-),男，重慶江北人，高級工程師，從事水電站機組安裝和金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝技術(shù)工作.