塔貝拉水電站邊坡拖管吊裝技術(shù)的應(yīng)用

徐 云 鵬

(中國水利水電第七工程局有限公司 機(jī)電安裝分局，四川 彭山 620860)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方，是將現(xiàn)有的4號(hào)灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴(kuò)容3臺(tái)單機(jī)容量470 MW的混流式水輪機(jī)機(jī)組，使現(xiàn)有電站裝機(jī)容量從3 478 MW增大到4 888 MW。

消防管道從廠房(高程347 m)安裝間端墻穿過右岸公路下方向上游側(cè)隱蔽敷設(shè)約85 m后沿塔貝拉水電站原混凝土噴護(hù)臺(tái)階式高邊坡(坡度為60°～71°)底部接至高位消防水池；排管由6根型號(hào)分別為DN200、DN125、DN40的鍍鋅鋼管組成，其總長度約120 m，寬1.7 m，設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa，安裝高程為350～425.42 m。

2 施工環(huán)境具有的特點(diǎn)

(1)排管需通過原混凝土噴護(hù)臺(tái)階式高邊坡中的5級(jí)斜坡和4個(gè)馬道，每級(jí)斜坡長15～18 m，馬道寬4～6 m；原混凝土噴護(hù)厚度約為60～150 mm，內(nèi)部為沙礫堅(jiān)土和次堅(jiān)巖石；

(2)臺(tái)階式高邊坡坡度最大達(dá)71°，單根管道長6 m，最大重量約0.25 t,吊裝安裝過程中安全風(fēng)險(xiǎn)大，管道易擺動(dòng)；

(3)坡上吊裝時(shí)，被吊裝管道中心下移，易造成管道之間連接處損壞。

3 吊裝方案的選擇

(1)由于陡坡坡度達(dá)60°～71°，馬道寬4～6 m，移動(dòng)式吊裝設(shè)備無法抵達(dá)消防水池所在馬道平臺(tái)進(jìn)行直接吊裝。

(2)因原混凝土噴護(hù)內(nèi)部情況無法在短時(shí)間內(nèi)得到地質(zhì)勘探結(jié)果，若在其頂部設(shè)置簡易龍門吊則無充分的布置空間且開挖量及開挖風(fēng)險(xiǎn)大，基礎(chǔ)穩(wěn)定性無法得到保障，而施工時(shí)間僅為45 d，難以滿足工期要求，安全隱患大，另外，龍門吊安裝管道方案費(fèi)用較高，不經(jīng)濟(jì)。

綜上所述，從技術(shù)、安全、成本、質(zhì)量方面綜合考慮、結(jié)合現(xiàn)場地形特征后最終決定采用先安裝錨桿，將排管支架焊接固定于錨桿上，再以排管支架為基礎(chǔ)布置斜坡施工平臺(tái)空間，然后采用75 t汽車吊轉(zhuǎn)運(yùn)臨時(shí)吊裝機(jī)具至第二級(jí)(高程365.64 m)馬道上，最后再進(jìn)行分節(jié)分次拖管吊裝的施工方案。

4 施工準(zhǔn)備

(1) 確保將排管路徑內(nèi)和吊裝范圍內(nèi)的植物及雜物清理干凈、路徑暢通。檢查排管路徑旁已有施工人員通道的安全性。

(2)為保障施工安全，在各級(jí)馬道及斜坡上設(shè)置錨桿，以保證施工人員佩帶的安全帶與鋼絲繩鋼環(huán)連接穩(wěn)固，且地錨打入噴護(hù)混凝土內(nèi)部深度大于1.2 m，確保安全。地錨、鋼絲繩等的設(shè)置情況見圖1。

圖1 地錨、鋼絲繩設(shè)置圖

(3)施工順序：測量放點(diǎn)→腳手架搭設(shè)→錨桿安裝→管道支架安裝→吊裝機(jī)具布置→管道吊裝及焊接安裝→水壓試驗(yàn)。

5 拖管吊裝

5.1 管道的保護(hù)

在進(jìn)行鋼管拖管吊裝時(shí)，使用柔性物(草袋、毛氈)將管道包裹，外表面用竹片保護(hù)，用鐵絲捆扎牢固，管端焊制封頭、吊耳 (圖2)。將鋼絲繩拴在吊耳上，鋼絲繩另一端連接卷揚(yáng)機(jī)。用卷揚(yáng)機(jī)牽引其向上方移動(dòng)、緩緩向上拖拽、直到第一根管道端頭到達(dá)組焊預(yù)定位置(一般為斜坡頂部附近)后停止，然后用卷揚(yáng)機(jī)拖管吊裝第二根管道，在組焊預(yù)定位置進(jìn)行組對(duì)焊接作業(yè)。依此類推，拖管吊裝前，在排管支架上設(shè)置滾杠，最大程度地減小滑動(dòng)摩擦。為確保斜坡管道在牽引鋼絲繩解開后的穩(wěn)定性，解開前使用管卡牢固固定。

圖2 管道保護(hù)示意圖

5.2 管道支架及拖管吊裝的先后順序

將100 mm×40 mm×5 mm的槽鋼焊接至已裝好的錨桿上并焊接加固，用水準(zhǔn)儀測量管道路徑并用棉線繃直。由于邊坡凹凸不平，故以一級(jí)馬道內(nèi)最高點(diǎn)為基準(zhǔn)，焊接加固槽鋼橫擔(dān)并設(shè)置滾杠，加工好管卡固定螺栓孔洞。

安裝管道時(shí)，先拖管吊裝斜坡段和水平段的鋼管，最后安裝彎頭湊合節(jié)。

5.3 吊車的選擇

(1)鍍鋅鋼管最大為DN200(φ219×8，6 m)，3根鋼管組焊后長度為18 m，故起吊鋼管的最大重量：

每m理論重量=0.024 66×(219-8)×8=41.62 608(kg)，起吊鋼管理論重量：41.626 08 kg×18=0.749( t)。

(2)最大吊裝幅度。使用SANY-STC750S汽車吊。通過查閱其性能參數(shù)和設(shè)計(jì)圖紙中的管道布置尺寸，在4 t固定配重、全伸支腿、360°吊載的情況下：

第一級(jí)馬道距汽車吊旋轉(zhuǎn)中心的距離為：

3 900+4 610+6 839=15 349(mm)；

第二級(jí)馬道距汽車吊旋轉(zhuǎn)中心的距離為：

3 900×3+4 610×2+6 839=21 909(mm)；

第三級(jí)馬道距汽車吊旋轉(zhuǎn)中心的距離為：

3 900×5+4 610×3+6 839=40 169(mm)；

(3)最大吊裝高度。第一級(jí)馬道垂直高度小于14.64 m，第二級(jí)馬道為29.28 m，第三級(jí)馬道為43.89 m。

綜上所述，40.4 m的工作幅度能吊1 t的重物，選用75 t的汽車吊能滿足鋼管吊裝重量并可將其吊裝至第二級(jí)臺(tái)階。

5.4 卷揚(yáng)機(jī)布置

現(xiàn)場布置施工腳手架平臺(tái)、卷揚(yáng)機(jī)固定地錨、導(dǎo)向滑車固定地錨、消防水管支架固定地錨(圖3)，其中導(dǎo)向地錨由4根φ32的螺紋鋼成四方排列布置，螺紋鋼間距為350 mm，錨固深度為1.2 m，螺紋鋼打入后采取灌漿穩(wěn)固，再用φ32螺紋鋼相互焊接。

卷揚(yáng)機(jī)地錨亦為4根φ32螺紋鋼成四方排列布置，間距為1.8 m，穩(wěn)固形式與導(dǎo)向地錨相同。

從第三級(jí)臺(tái)階起只吊裝單節(jié)管道(6 m)，其起吊鋼管重量為41.626 08 kg×6=0.25(t)。

圖3 第三級(jí)馬道以上吊裝機(jī)具示意圖

5.5 鋼絲繩的選擇

(1)選用型號(hào)為6×37+1的鋼絲繩用于卷揚(yáng)機(jī)繩索及滑輪，繩徑為17.5 mm。

最小破斷拉力=繩徑×繩徑×結(jié)構(gòu)系數(shù)×工程抗拉強(qiáng)度/1 000=17.5 mm(繩徑)×17.5 mm

(繩徑)×0.29(最小破斷拉力系數(shù))×1 670 MPa(公稱抗拉強(qiáng)度)/1 000=148.3(kN)=14.83(t)

鋼絲繩安全載重力=14.83 t(鋼絲破斷拉力)/10(安全系數(shù))=1.48 t。

(2)所選用的型號(hào)為6×19+1的鋼絲繩用于鋼管吊裝，繩徑為11 mm。

最小破斷拉力=繩徑×繩徑×結(jié)構(gòu)系數(shù)×工程抗拉強(qiáng)度/1 000=11 mm(繩徑)×11 mm(繩徑)×0.33(最小破斷拉力系數(shù))×1 670 MPa(公稱抗拉強(qiáng)度)/1 000=66.6(kN)=6.6(t)

鋼絲繩安全載重力=6.6 t(鋼絲破斷拉力)/6(安全系數(shù))=1.1 t，滿足拖管吊裝要求。

5.6 水壓試驗(yàn)

(1)水壓試驗(yàn)在排氣閥、伸縮節(jié)安裝完成后進(jìn)行，管段試壓灌水前檢查支墩、支架、管卡，以確保其穩(wěn)固。

(2)水壓試驗(yàn)管段的排氣孔設(shè)在最高點(diǎn)以便于排氣；水壓試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)禁對(duì)管道、連接件進(jìn)行敲打或修補(bǔ)缺陷，應(yīng)先做出缺陷標(biāo)記，泄壓后進(jìn)行修補(bǔ)，再次進(jìn)行水壓試驗(yàn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

(3)水壓升至試驗(yàn)壓力2 MPa后，保持恒壓30 min，檢查無漏水現(xiàn)象即為合格。

6 結(jié) 語

巴基斯坦塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程臺(tái)階式高邊坡消防管道安裝采用拖管吊裝，解決了地形限制問題，有效保證了施工安全，降低了使用大型機(jī)具的施工成本，確保了施工進(jìn)度目標(biāo)，是一種安全、經(jīng)濟(jì)、高效的拖管吊裝技術(shù)，值得其他同類工程參考借鑒。