“飛渡吊裝”方案在龍洞水電站地下廠房施工中的應(yīng)用

張 永，黃 曉 華

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 工程概況

龍洞水電站位于四川省康定市境內(nèi)的大渡河右岸一級(jí)支流瓦斯河上，廠址距康定城約8.5 km，為低閘引水式電站。主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)、地下廠房等結(jié)構(gòu)組成，總裝機(jī)容量為165 MW，安裝3臺(tái)單機(jī)容量為55 MW的水輪發(fā)電機(jī)組。

座環(huán)、蝸殼是水輪機(jī)的重要部件，對(duì)其法蘭面與機(jī)組縱軸線的垂直度要求較高，是轉(zhuǎn)輪安裝定位的重要參考依據(jù)。根據(jù)施工方案，蝸殼與座環(huán)在工廠內(nèi)焊接成形并進(jìn)行水壓試驗(yàn)后，將其切割成2塊發(fā)運(yùn)后在現(xiàn)場(chǎng)拼接并作水壓試驗(yàn)后整體吊裝。該工程蝸殼與座環(huán)單體重量約25 t。由于地下廠房施工過程中因地質(zhì)條件等因素制約，取消了原設(shè)計(jì)方案之主廠房上下游墻巖錨梁，改為鋼結(jié)構(gòu)梁，而鋼結(jié)構(gòu)梁要在安裝間和主廠房分別施工至發(fā)電機(jī)層以后才能進(jìn)行安裝，導(dǎo)致原利用廠房橋機(jī)吊裝座環(huán)、蝸殼的方案無法實(shí)施。經(jīng)研究決定，為滿足廠房相關(guān)節(jié)點(diǎn)工期要求，座環(huán)、蝸殼擬采用 “飛渡吊裝”方案進(jìn)行施工。

2 方案概述及相關(guān)要求

(1)方案概述。

施工準(zhǔn)備：在安裝間卸車位置洞頂及3#機(jī)組中心對(duì)應(yīng)的洞頂分別布置了1#、2#天錨，并在天錨上各穿一副滑輪組。

方案的實(shí)施：座環(huán)蝸殼設(shè)備到場(chǎng)后，利用1#天錨卸車，然后利用1#、2#天錨抬吊飛渡到預(yù)定安裝位置放置，再利用手拉葫蘆精確調(diào)整就位，最后完成座環(huán)蝸殼的組裝、調(diào)整、焊接、精確安裝調(diào)整及打壓試驗(yàn)(打壓所需的導(dǎo)葉等附件采用16 t汽車吊吊裝)。保壓澆筑后，將蝸殼打壓試驗(yàn)工具拆除、吊出以備下臺(tái)機(jī)組使用。

(2)工期計(jì)劃。

完成座環(huán)、蝸殼的吊裝、組裝、調(diào)整、焊接、打壓試驗(yàn)工期為30 d/臺(tái)。

(3)主要施工依據(jù)。

①GB/T8564-2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》；

②JB/T8660《水電機(jī)組包裝、運(yùn)輸和保管規(guī)范》；

③廠家圖紙技術(shù)要求和有關(guān)技術(shù)文件的要求。

(4)安裝質(zhì)量要求。

①座環(huán)上X、Y標(biāo)記與機(jī)組X、Y基準(zhǔn)線允許偏差為1.5 mm。

②座環(huán)高程允許偏差為±2 mm。

③座環(huán)上部平面與底環(huán)配合平面的水平度允許偏差為0.05 mm/m(徑向測(cè)量)，最大不超過0.6 mm。

④座環(huán)上下內(nèi)圓各半徑差不超過0.2 mm。

3 起吊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(1)最大荷載的確定。

經(jīng)受力分析得知：在整個(gè)吊裝過程中，天錨最大的受力發(fā)生在安裝間垂直起吊座環(huán)、蝸殼時(shí)，實(shí)際單體重量為20.736 t(207.36 kN)。

(2)天錨設(shè)計(jì)。

天錨參數(shù)由設(shè)計(jì)單位提供：在(廠橫)0+010與廠房排風(fēng)洞軸線交匯處(安裝間處)、3#機(jī)組中心線與廠房排風(fēng)洞軸線交匯處分別布置了一組天錨，每組天錨由6根φ28，L=7 m@0.75 m×1.5 m的錨桿組成，端部由鋼板組焊形成整體受力體。

(3)吊裝系統(tǒng)的選擇及驗(yàn)算。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、查規(guī)范GB 8918-2006 《重要用途鋼絲繩》表11后選用相應(yīng)的鋼絲繩，鋼絲繩破斷拉力SP=207 kN=20.7 t。每個(gè)天錨滑輪組上掛6根鋼絲繩。

在整個(gè)吊裝過程中，鋼絲繩最大受力點(diǎn)為吊裝座環(huán)、蝸殼重量：20.736 t。

受力分析驗(yàn)算：

鋼絲繩破斷拉力SP=20.7 t

允許拉力S=SP/K=20.7/5=4.14(t)

式中K為鋼絲繩安全系數(shù)，取K=5。

則:天錨吊裝系統(tǒng)最大安全吊裝重量T=S×6=4.14×6=24.84(t)>20.736(t)

故廠房天錨吊裝系統(tǒng)能夠承擔(dān)設(shè)備最大件的吊裝工作。

4 天錨施工

天錨按常規(guī)錨桿施工工藝施工。錨桿孔采用MQT-120/2.7型錨桿鉆機(jī)造孔。鉆孔要求：錨桿孔位的上下偏差不超過30 mm、左右偏差不超過100 mm，孔深偏差不超過50 mm，傾角偏差不超過2°。鉆孔過程中做好鉆孔記錄。

錨桿施工完成后，需將錨桿組形成受力整體、待灌注砂漿強(qiáng)度達(dá)到使用要求后按不低于8 t拉力對(duì)錨桿進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，驗(yàn)收合格后進(jìn)行鋼板組接，再用25 t重鋼筋作為負(fù)荷進(jìn)行載荷試驗(yàn)，所有過程滿足要求后投入使用。

5 飛渡吊裝方案的實(shí)施

5.1 施工準(zhǔn)備

5.1.1 安裝前應(yīng)具備的條件

(1)下游側(cè)一期混凝土應(yīng)澆筑到圖紙規(guī)定的座環(huán)、蝸殼安裝面高程，所有調(diào)整、加固用的座環(huán)、蝸殼埋件全部預(yù)埋完成；

(2)工作面沖洗并清掃干凈，保持作業(yè)面無積水；

(3)在合適的位置放出機(jī)組X、Y中心軸線及基準(zhǔn)高程點(diǎn)并復(fù)核無誤；

(4)吊裝前，對(duì)座環(huán)的基礎(chǔ)尺寸進(jìn)行復(fù)測(cè)，各種尺寸誤差應(yīng)符合規(guī)范要求，尤其是鏜口的圓度誤差須符合要求。

5.1.2 施工準(zhǔn)備

(1)在計(jì)劃吊裝前1個(gè)月完成1#、2#天錨的施工(每組天錨由4根φ28,L=9 m的砂漿錨桿組成，端部由1塊20 cm×20 cm，δ=20 mm的鋼板與錨桿焊接形成受力整體)；

(2)安裝前，相關(guān)技術(shù)人員認(rèn)真熟悉有關(guān)圖紙及資料，技術(shù)負(fù)責(zé)人向其進(jìn)行交底；

(3)校核安裝軸線及基準(zhǔn)高程點(diǎn)；

(4)安裝蝸殼支撐，按基準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)好中心及高程，在座環(huán)、蝸殼上、下部標(biāo)示出方向中心刻度以便于吊裝時(shí)進(jìn)行初步定位；

(5)在1#、2#天錨下分別布置兩臺(tái)5 t主卷揚(yáng)機(jī)，在天錨上分別穿好32 t滑車組；布置一臺(tái)輔助卷揚(yáng)機(jī)，用于2#滑車組的動(dòng)滑車從機(jī)組處牽引到安裝間；

(6)準(zhǔn)備并檢查施工用具。

5.2 座環(huán)、蝸殼飛渡的吊裝

5.2.1 座環(huán)、蝸殼的轉(zhuǎn)運(yùn)

將座環(huán)、蝸殼由25 t平板車轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝間，利用1#滑車組卸車。運(yùn)輸時(shí)，采用鋼絲繩捆扎，在鋼絲繩與肘管間加設(shè)軟墊保護(hù)，運(yùn)輸過程中行車速度不宜超過10 km/h。

5.2.2 飛渡吊裝步驟

筆者以1#機(jī)座環(huán)吊裝為例進(jìn)行步驟分述，2#機(jī)、3#機(jī)以此類推。

(1)拖車就位后，將鋼絲繩在座環(huán)上卡好，再用兩個(gè)串聯(lián)的32 t卸扣卡在1#滑車組動(dòng)滑車上；

(2)啟動(dòng)1#卷揚(yáng)機(jī)，提升座環(huán)離開車廂板約200 mm，拖車開出；

(3)從卸車點(diǎn)到安裝間邊沿的安裝間地面墊放木板，用于保護(hù)座環(huán)底面。松開座環(huán)至動(dòng)滑車距離座環(huán)頂面約0.5 m；

(4)在千斤繩上端串聯(lián)的卸扣上再增加一個(gè)32 t卸扣，卡在2#滑車組的動(dòng)滑車上，即3個(gè)32 t卸扣呈Y形布置，下方1個(gè)連接千斤繩，上方2個(gè)分別連接兩臺(tái)動(dòng)滑車。注意：3個(gè)卸扣接觸位置應(yīng)為U型彎，而不是銷子；

(5)主卷揚(yáng)機(jī)起升至座環(huán)離開地面約100 mm；

(6)卷揚(yáng)機(jī)起升，同時(shí)1#卷揚(yáng)機(jī)緩慢放松，將座環(huán)向機(jī)組方向渡吊。注意控制兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)的速度，保持座環(huán)距地距離約100～300 mm。如果座環(huán)振動(dòng)較大，應(yīng)暫停卷揚(yáng)機(jī)，待振動(dòng)變小后再繼續(xù)操作，避免對(duì)起吊系統(tǒng)沖擊過大；

(7)卷揚(yáng)機(jī)同時(shí)放松，緩慢落下座環(huán)至安裝高程面約50 mm。期間注意調(diào)整卷揚(yáng)機(jī)的速度，保持座環(huán)基本在安裝軸線上；

(8)使用3臺(tái)5 t手拉葫蘆調(diào)整座環(huán)方向后，兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)同時(shí)放松，落下座環(huán)至安裝高程，臨時(shí)加固；

(9)松開兩臺(tái)動(dòng)滑車，取下座環(huán)上的卸扣。1#卷揚(yáng)機(jī)起升，將2#動(dòng)滑車牽引到安裝間，必要時(shí)使用輔助卷揚(yáng)機(jī)保持兩臺(tái)動(dòng)滑車不翻轉(zhuǎn)纏繞。

至此，一個(gè)循環(huán)飛渡吊裝工作完成。接下來即可按組裝準(zhǔn)備、組裝、初步調(diào)整、焊接、精確安裝調(diào)整等步驟完成座環(huán)、蝸殼的調(diào)整及安裝以及后續(xù)混凝土的澆筑施工。吊裝情況見圖1。

按步驟(1)～(9)進(jìn)行2#、3#機(jī)座環(huán)、蝸殼的吊裝。注意：2#座環(huán)、蝸殼吊裝在步驟(7)操作時(shí)，2#天錨的滑車組長度過大，溜放1#滑車組不足以使座環(huán)蝸殼到達(dá)安裝軸線位置，需在座環(huán)渡吊到1、2#機(jī)組大致中心位置時(shí)， 2#卷揚(yáng)機(jī)需要起升約2 m；同樣，3#座環(huán)渡吊到1、2#機(jī)組大致中心位置時(shí)，在1#卷揚(yáng)機(jī)松開的同時(shí)，2#卷揚(yáng)機(jī)需起升約5 m。2#、3#機(jī)座環(huán)、蝸殼吊裝情況見圖2、3。

圖1 1#機(jī)座環(huán)、蝸殼吊裝過程示意圖

6 質(zhì)量、安全及環(huán)境保護(hù)措施

(1)施工方案實(shí)施前，對(duì)所有操作人員進(jìn)行多次、詳細(xì)地技術(shù)交底。

(2)錨桿材料須附有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書，并提前按施工圖紙規(guī)定的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)理工程師的指示檢驗(yàn)錨桿性能。

圖2 2#機(jī)座環(huán)、蝸殼吊裝過程示意圖

圖3 3#機(jī)座環(huán)、蝸殼吊裝過程示意圖

(3)砂漿中摻入的外加劑不能含有對(duì)錨桿有腐蝕作用的化學(xué)成分。

(4)對(duì)錨桿用的水泥砂漿的配合比以及拌和的均勻性每班檢查次數(shù)不少于兩次，條件變化時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查。砂漿隨備隨用，在砂漿初凝前使用完。

(5)班長必須每天對(duì)工人進(jìn)行施工要求、作業(yè)環(huán)境的安全交底，交底內(nèi)容包括當(dāng)班主要工作內(nèi)容、各個(gè)環(huán)節(jié)的操作、安全技術(shù)要求和特殊工種的配合等。

(6)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須按規(guī)定正確穿戴并使用安全帽、安全帶、工作鞋等個(gè)人勞動(dòng)防護(hù)品。

(7)高空作業(yè)時(shí)，不準(zhǔn)往下或向上拋擲任何零配件、材料、工具及廢雜物品等。

(8)臨時(shí)照明要可靠并具有足夠的亮度，應(yīng)裝設(shè)漏電開關(guān)。

(9)灌漿作業(yè)施工時(shí)，污水、廢水不得任意排放，須經(jīng)沉淀、凈化后達(dá)標(biāo)排放。

(10)焊接時(shí)，電焊條不能隨便丟放，應(yīng)統(tǒng)一放在一個(gè)地方，待焊接完成時(shí)統(tǒng)一收集回收處理。

(11)每道工序作業(yè)完成后，及時(shí)做到“工完、料盡、場(chǎng)地清”。

7 結(jié) 語

由于在項(xiàng)目實(shí)施過程中施工條件不可避免地會(huì)發(fā)生改變，項(xiàng)目部技術(shù)人員通過類比、分析，在類似項(xiàng)目施工方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定優(yōu)化和改進(jìn)，將“飛渡吊裝”方案成功應(yīng)用于本項(xiàng)目座環(huán)、蝸殼吊裝過程中，使得后續(xù)工序施工未受到任何影響，施工工期滿足總體進(jìn)度要求。當(dāng)然，若將天錨改成在豎直墻上設(shè)置錨點(diǎn)，該方案也同樣適用于露天交通條件困難等情況，值得類似條件下吊裝方案的選取借鑒和參考。