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 機電安裝分局，四川 彭山 620860)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴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號灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴容3臺單機容量470 MW的混流式水輪機機組，使現(xiàn)有電站裝機容量從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臺階式高邊坡(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

(1)排管需通過原混凝土噴護臺階式高邊坡中的5級斜坡和4個馬道，每級斜坡長15～18 m，馬道寬4～6 m；原混凝土噴護厚度約為60～150 mm，內(nèi)部為沙礫堅土和次堅巖石；

(2)臺階式高邊坡坡度最大達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)險大，管道易擺動；

(3)坡上吊裝時，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60°～71°，馬道寬4～6 m，移動式吊裝設(shè)備無法抵達消防水池所在馬道平臺進行直接吊裝。

(2)因原混凝土噴護內(nèi)部情況無法在短時間內(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)險大，基礎(chǔ)穩(wěn)定性無法得到保障，而施工時間僅為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用較高，不經(jīng)濟。

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)布置斜坡施工平臺空間，然后采用75 t汽車吊轉(zhuǎn)運臨時吊裝機具至第二級(高程365.64 m)馬道上，最后再進行分節(jié)分次拖管吊裝的施工方案。

4 施工準備

(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→腳手架搭設(shè)→錨桿安裝→管道支架安裝→吊裝機具布置→管道吊裝及焊接安裝→水壓試驗。

5 拖管吊裝

5.1 管道的保護

在進行鋼管拖管吊裝時，使用柔性物(草袋、毛氈)將管道包裹，外表面用竹片保護，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機。用卷揚機牽引其向上方移動、緩緩向上拖拽、直到第一根管道端頭到達組焊預(yù)定位置(一般為斜坡頂部附近)后停止，然后用卷揚機拖管吊裝第二根管道，在組焊預(yù)定位置進行組對焊接作業(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，故以一級馬道內(nèi)最高點為基準，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，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。第一級馬道垂直高度小于14.64 m，第二級馬道為29.28 m，第三級馬道為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臺階。

5.4 卷揚機布置

現(xiàn)場布置施工腳手架平臺、卷揚機固定地錨、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。

卷揚機地錨亦為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。

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

圖3 第三級馬道以上吊裝機具示意圖

5.5 鋼絲繩的選擇

(1)選用型號為6×37+1的鋼絲繩用于卷揚機繩索及滑輪，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

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

(2)水壓試驗管段的排氣孔設(shè)在最高點以便于排氣；水壓試驗時，嚴禁對管道、連接件進行敲打或修補缺陷，應(yīng)先做出缺陷標記，泄壓后進行修補，再次進行水壓試驗，直至達到設(shè)計及規(guī)范要求。

(3)水壓升至試驗壓力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建工程臺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，降低了使用大型機具的施工成本，確保了施工進度目標，是一種安全、經(jīng)濟、高效的拖管吊裝技術(shù)，值得其他同類工程參考借鑒。