康定龍洞水電站水機埋件飛渡吊裝

夏萬祿，江艷彬

(中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局，四川都江堰 611830)

康定龍洞水電站水機埋件飛渡吊裝

夏萬祿，江艷彬

(中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局，四川都江堰 611830)

龍洞水電站地下廠房因采用鋼結(jié)構(gòu)吊車梁在水機預(yù)埋階段不能采用常規(guī)橋機吊裝的方法進行安裝，根據(jù)該廠房特點，對水機埋件采用飛渡吊裝進行安裝，成功地解決地下廠房尾水肘管、座環(huán)蝸殼等在無橋機條件下的施工難題，可為同類型水電站地下廠房水機埋件安裝提供有益地參考與借鑒。

地下廠房；水機埋件；預(yù)埋；龍洞水電站；飛渡吊

1 概述

龍洞水電站地下廠房系統(tǒng)由主副廠房及安裝間、主變兼尾閘室、尾水洞及出口、進廠交通洞、母線洞、排風(fēng)系統(tǒng)(包括廠房排風(fēng)洞、主變排風(fēng)洞、排風(fēng)機室)等組成。廠房開挖尺寸為80 m×18．4 m×40．84 m(長×寬×高)，共安裝三臺單機容量為55 MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量165 MW。

龍洞水電站沒有采用常規(guī)的地下廠房巖臂梁結(jié)構(gòu)，在地下廠房發(fā)電機層采用的是全鋼結(jié)構(gòu)廠房，其吊車梁及廠房橋機需在發(fā)電機層交面時方具備安裝條件，因此，在機組預(yù)埋階段，因廠房內(nèi)橋式起重機不能安裝就位而導(dǎo)致水輪機尾水肘管、導(dǎo)水機構(gòu)等部件的預(yù)埋只能采取其它輔助手段進行安裝。在機電設(shè)備安裝標(biāo)投標(biāo)文件中，明確采用安裝間卸車，通過橋機進行安裝的施工方案。在施工階段，項目部根據(jù)現(xiàn)場施工條件進行了優(yōu)化，大大縮短了安裝工期，保證了施工安全和安裝質(zhì)量。

2 主要技術(shù)參數(shù)(最重件)

2．1 設(shè)備參數(shù)

座環(huán)高度:1．029 m

座環(huán)直徑(不含蝸殼):3．462 m

座環(huán)最大吊裝重量:20 t

設(shè)備制造單位:杭州力源發(fā)電設(shè)備有限公司

2．2 龍洞水電站主廠房結(jié)構(gòu)尺寸

安裝間地面高程:2 155．7 m

頂拱高程:2 176．5 m

座環(huán)安裝位置底面高程:2 142．89 m安裝間中心距1#機組中心投影距離:17．695m各機組中心距離:13．5 m

3 施工步驟

蝸殼及座環(huán)材料為16 MnR，座環(huán)采用鋼板整體結(jié)構(gòu)，上下環(huán)板采用16Mn－Z25抗撕裂鋼板，固定導(dǎo)葉材料采用Q345B鋼板；蝸殼和座環(huán)在廠內(nèi)預(yù)裝焊接，焊縫經(jīng)無損探傷檢查、熱處理后再加工，兩臺(套)導(dǎo)水機構(gòu)均在廠內(nèi)進行4．8 MPa水壓試驗，試驗合格后按運輸寬度要求割開、發(fā)運工地。蝸殼座環(huán)、導(dǎo)水機構(gòu)及相關(guān)附件總重約40 t，其中蝸殼座環(huán)最大安裝總重量為(經(jīng)出廠切割后)20 t。

原施工方案為采用橋機安裝間卸車并實施安裝。而業(yè)主為節(jié)約工期取消了巖壁梁結(jié)構(gòu)，在地下廠房發(fā)電機層采用全鋼結(jié)構(gòu)廠房，項目部根據(jù)實際情況，采用飛渡吊裝裝置進行施工，該裝置由主地錨、輔助地錨、卷揚機、滑車組、卸扣及鋼絲繩組成。導(dǎo)水機構(gòu)的卸車、轉(zhuǎn)運、安裝均由該裝置完成。

在安裝間卸車位置洞頂布置1#天錨，在3#機組中心對應(yīng)的洞頂布置2#天錨，天錨上各穿一副滑輪組。在采用1#天錨卸車后，由1#、2#天錨抬吊座環(huán)渡到座環(huán)安裝位置放置，用手拉葫蘆調(diào)整后就位。導(dǎo)水機構(gòu)的其它部件:如底環(huán)、導(dǎo)葉、頂蓋及水壓試驗用的悶蓋、悶筒等均采用此方法完成。

天錨受力計算:

卸車:1#天錨受力即為座環(huán)重量，即F=20× 104N。

座環(huán)渡吊離開安裝間邊沿時，兩個天錨的受力情況為:

預(yù)估天錨、吊耳總高度為0．5 m，座環(huán)起吊用千斤繩、卸扣等總高按3．5 m考慮，座環(huán)吊離地面上頂面高度為2 m，座環(huán)中心距安裝間邊沿2 m，則此時的受力分析情況見圖1。

圖1 座環(huán)即將吊離安裝間時受力受析示意圖

故1#天錨受力為17．32×104N，2#天錨受力為13．07×104N。

折算為拉力和剪力分別為:

1#天錨:F拉=13．23×104N，F(xiàn)剪=11．18× 104N。

2#天錨:F拉=6．77×104N，F(xiàn)剪=11．18×104N。

1#座環(huán)就位時，兩個天錨受力分析見圖2。

圖2 1#機座環(huán)就位前受力分析示意圖

則1#天錨受力為13．83×104N，2#天錨受力為10．39×104N。折算為拉力和剪力分別為:

1#天錨:F拉=12．08×104N，F(xiàn)剪=6．73×104N。

2#天錨:F拉=7．92×104N，F(xiàn)剪=6．73×104N。

2#座環(huán)就位時，兩個天錨受力分析見圖3。

圖3 2#機座環(huán)就位前受力分析示意圖

則1#天錨受力為8．47×104N，2#天錨受力為15．17×104N。折算為拉力和剪力分別為:

1#天錨:F拉=6．04×104N，F(xiàn)剪=5．93×104N。

2#天錨:F拉=13．96×104N，F(xiàn)剪=5．93×104N。

3#座環(huán)就位時，2#天錨受力即為座環(huán)重量，即F拉=20×104N。

綜上所述:兩個天錨最大承受的拉力為20× 104N，發(fā)生在垂直起吊座環(huán)時；最大承受的剪力為11．18×104N，發(fā)生在飛渡吊裝座環(huán)至離開安裝間邊沿時。

施工的準(zhǔn)備工作:

錨桿:

錨桿受到的總拉力為20×104N。按5倍安全系數(shù)材質(zhì)選用HRB335，抗拉強度為490 MPa，折合總截面積為0．002 04 m2。按φ25螺紋鋼考慮，折合為

4．2根。實際上可以使用約8～10根。

錨桿受到的總剪力為11．18×104N。按經(jīng)驗公式，抗剪強度為抗拉強度的0．6～0．8倍，故可以不考慮抗剪強度的計算。

一般而言，錨入深度大于3 m時應(yīng)灌注藥卷。應(yīng)注意錨點處的巖層情況，必要時需要對灌注好的錨桿抽樣進行抗拉試驗。

吊耳:使用30 mm厚的Q345鋼板，其尺寸見圖4。

圖4 天錨吊耳圖

按抗拉強度核算:R1～R2約為50 mm(安全系數(shù)5)。

按抗剪強度核算:R1～R2約為80 mm(安全系數(shù)5)。

R2的大小參考卸扣銷子的直徑，約比銷子大5到10 mm。筆者推薦此孔進行機加工。

H的值以不影響卸扣的使用為準(zhǔn)，參考值為100 mm。

L參考值:R2+200 mm。

L邊雙邊開單V型45°坡口，坡口深12 mm，焊縫高不小于15 mm。

錨板的大小按錨桿布置區(qū)域的大小確定，錨板厚度不小于吊耳厚度，否則應(yīng)進行加筋板增強。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況布置卷揚機和換向滑車地錨。

施工步驟:

在主廠房主排風(fēng)洞布置兩臺主卷揚機，其額定起重量為8 t。為保證卷揚機在起吊過程中不發(fā)生位移，在卷揚機安置處均設(shè)置卷揚機地錨，每臺卷揚機設(shè)三個地錨，地錨設(shè)計荷載為3×3 t，在兩組天錨上分別穿好載重量為32 t滑車組。

在安裝間布置一臺輔助卷揚機，用于2#滑車組的動滑車從機組處牽引到安裝間。

拖車倒車進入安裝間卸車位置(暫定1#座環(huán))，在座環(huán)/蝸殼位于廠房縱軸線處停留，利用飛渡吊裝裝置將座環(huán)吊起并移出，拖車退出安裝間。

將千斤繩在座環(huán)上卡好，再用兩個串聯(lián)的32 t卸扣卡在1#滑車組動滑車上。

啟動1#卷揚機，提升座環(huán)至離開車廂板約200 mm，拖車開出。

安裝間地面從卸車點到安裝間邊沿墊放木板，用于保護座環(huán)底面。松開座環(huán)，至動滑車距離座環(huán)頂面約0．5 m。

在千斤繩上端串聯(lián)的卸扣上再增加一個32 t卸扣，卡在2#滑車組的動滑車上，即3個32 t卸扣呈Y形布置，下方1個連接千斤繩，上方2個分別連接兩臺動滑車。注意:3個卸扣接觸的位置應(yīng)該是U型彎，而不是銷子。

1#主卷揚機起升至座環(huán)離開地面約100mm；

2#卷揚機起升同時1#卷揚機緩慢放松，將座環(huán)向機組方向飛渡吊裝。注意控制兩臺卷揚機的速度，保持座環(huán)離地面高度約為100～300 mm。如果座環(huán)振動較大，應(yīng)暫停卷揚機，待振動變小后再繼續(xù)操作，避免對起吊系統(tǒng)沖擊過大。

座環(huán)渡吊到離開安裝間邊沿后，2#卷揚機停止起升，1#卷揚機繼續(xù)放松，至座環(huán)到達(dá)安裝軸線位置。

兩臺卷揚機同時放松，緩慢落下座環(huán)至距離安裝高程約50 mm。期間注意調(diào)整卷揚機各自的速度，保持座環(huán)基本上在安裝軸線上。

采用2～3臺5 t手拉葫蘆調(diào)整座環(huán)方向后，兩臺卷揚機同時放松，落下座環(huán)至安裝高程，臨時加固。

松下兩臺動滑車，取下座環(huán)上的卸扣。1#卷揚機起升，將2#動滑車牽引到安裝間，必要時使用輔助卷揚機保持兩臺動滑車不翻轉(zhuǎn)纏繞。

按上述步驟進行第2、3臺座環(huán)的卸車。注意:2#座環(huán)吊裝在第10步操作時，2#天錨的滑車組長度過大，此時溜放1#滑車組不足以使座環(huán)到達(dá)安裝軸線位置，則在座環(huán)飛渡吊裝到1、2#機組大致中心位置時，2#卷揚機需要起升約2 m；同樣，3#座環(huán)渡吊到1、2#機組大致中心位置時，在1#卷揚機松開的同時，2#卷揚機需起升約5 m。

4 安全措施

(1)所有進入施工現(xiàn)場的人員必須正確佩帶個人防護用品；

(2)高空作業(yè)人員必須佩帶安全帶；

(3)起重、電焊等特種作業(yè)人員必須持證上崗；(4)所有工器具必須提前檢查其完好性；(5)錨桿需按相關(guān)規(guī)程規(guī)范抽檢合格；

(6)具備條件的話，應(yīng)先對天錨和轉(zhuǎn)向地錨進行載荷試驗；

(7)所有參與作業(yè)人員必須提前進行技術(shù)交底，明確每個人的職責(zé)，施工過程中嚴(yán)禁脫崗、串崗；

(8)吊裝覆蓋區(qū)域、轉(zhuǎn)向滑車覆蓋區(qū)域應(yīng)清場；

(9)現(xiàn)場照明應(yīng)充足；

(10)單臺設(shè)備吊裝應(yīng)在一個工作日內(nèi)完成，并應(yīng)具備應(yīng)急電源，避免重物在空中停留過長時間的一切可能性。

該方案與橋機吊裝方案相比，雖然機電安裝的人工、材料、機具投入增加了，安裝的工期延長了，但卻大大減少了土建開挖工程量，并且?guī)r壁梁施工被取消，主廠房前期的土建施工工期和投入被壓縮，兩者相加使總投入減少，工期縮短。也就是說，總工期縮短了，工期變得更為可控。

5 結(jié)語

通過采用飛渡吊裝方案，成功地解決了龍洞水電站地下廠房在無橋機作業(yè)的情況下水輪機大件安裝預(yù)埋階段的吊裝難點，可為同類型水電站地下廠房機電設(shè)備安裝提供有益的參考和借鑒。

［1］ 碳素結(jié)構(gòu)鋼起重用鋼絲繩實用標(biāo)準(zhǔn)，GB/T700－2006［S］．

TV7;TV547;TV53

B

1001-2184(2015)05-0036-03

夏萬祿(1969-)，男，重慶墊江人，高級工程師，從事水電站機電設(shè)備安裝技術(shù)與管理工作；

(責(zé)任編輯:李燕輝)

2015-09-28

江艷彬(1977-)，男，浙江建德人，項目經(jīng)理，工程師，從事水電站機電設(shè)備安裝技術(shù)與管理工作．