超大型薄壁雁型板在劉家峽排沙洞擴機工程復雜條件下的運輸與吊裝

翟忠保，孫 磊，王 宇，王 彪

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧省沈陽市 110000）

1 概述

1.1 工程概述

劉家峽洮河口排沙洞擴機工程位于劉家峽水電站左岸，主要建筑物由排沙洞、發(fā)電支洞、調(diào)壓井、壓力管道及岸邊電站廠房等組成。擴機電站裝機2臺，總裝機容量300MW，工程屬二等大（2）型工程。

發(fā)電廠房（長×寬×高）為82m×24m×23.7m，由7號機組、8號機組、安裝間組成。廠房屋面布置梁板合一的預應(yīng)力雁形板，雁形板制作長度21.9m、寬度3m、27塊。

1.2 關(guān)鍵工序

預制場地位于距離安裝現(xiàn)場2.5km的碳化硅廠內(nèi)，預制場地到安裝現(xiàn)場彎急坡陡，最長能行駛13m板車，而雁形板長度為21.9m，寬度3m，且為薄壁構(gòu)件，運輸難度大，運輸過程中易損壞。

本廠房為引水式發(fā)電廠房，位于出水口處，1面臨水、3面高邊坡，施工現(xiàn)場吊裝地勢空間狹窄，雁型板不能直接到位，雁形板運輸只能通過交通洞運至安裝間。主機間雁型板先吊至安裝間小車上，通過槽型梁上安裝的軌道滑移就位，施工難度較大。

2 施工準備

2.1 測量放線

槽型梁施工完成至設(shè)計強度后，進行雁型板安裝位置的確定，校核槽型梁尺寸和雁型板軸線跨距，確定每塊雁型板的布置位置，采用墨線彈到槽型梁預埋板上，彈出行走系統(tǒng)軌道軸線；同時，校核槽型梁預埋件之間最大高差為1.5cm，在允許誤差范圍內(nèi)。

2.2 設(shè)備選型

2.2.1 運輸設(shè)備選型

單塊板重：0.1×3×21.9×25=164.25kN

吊裝重：164.25×1.05=172.46kN

由于雁型板長度21.9m，運輸整體長度最短大于21.9m，同時考慮道路崎嶇、彎多路窄、坡陡，為保證轉(zhuǎn)向幅度，選用車體較短的13m長、6軸掛車，為降低整體中心，考慮掛車車頭高度，運輸時顛簸容易傾斜，增加雁型板加固架斜向布置。

加固架的具體形式：加固架通過鋼絲繩纏繞架體，固定在車體上，使用鋼管在鋼絲繩中部旋轉(zhuǎn)拉緊，鋼管一側(cè)固定在架體上，鐵線固定避免鋼管移位，鋼絲繩松動，架體不穩(wěn)，同時再將架子與車體通過鋼筋焊接加強固定。

2.2.2 預制廠吊裝設(shè)備選型

根據(jù)雁型板重量18t，長度21.9m，兩個吊點的距離20.7m，雁型板裝車的前后吊裝高度4.5m和3.2m。根據(jù)重量、尺寸和裝車的前后高差不同要求，選用兩臺25t吊車進行同時指揮吊裝，滿足吊裝要求。

2.2.3 現(xiàn)場吊裝設(shè)備選型

根據(jù)雁型板重量18t，長度21.9m，兩個吊點的距離20.7m，吊裝高度21.8m，按照45°計算，鋼絲繩的吊高長度10.35m，雁型板梁高0.4m，考慮吊鉤長度和吊車自由彎度1m高，總計33.55m，因此選用吊車型號為80t吊車（80t吊車臂長為36m，半徑8m，起吊重量為18t），滿足工程要求。

2.2.4 主吊繩選型

因系單機吊裝，起吊重為172.46kN，吊點距23m，選用兩根同型號同尺寸鋼絲繩。主吊繩與水平線夾角按45°計算，則斜向分力為172.46/2×1.414=121.93kN，取破斷拉力系數(shù)為0.82，安全系數(shù)為5.0。則鋼絲繩的總拉力為121.93×5/0.82=743.48kN。鋼絲繩的抗拉強度（國標）是520N/mm2，3股直徑為?26鋼絲繩總拉力值為827.83kN，滿足設(shè)計吊裝使用要求。因此，為加大周轉(zhuǎn)安全保證率，選用兩根6×37規(guī)格鋼絲繩。

2.2.5 軌道、小車制安

按照測量軸線安裝行走系統(tǒng)軌道，上下游軌道安裝樁號為0+000～0+048，先用塔機將軌道吊裝至作業(yè)面，軌道（單塊尺寸長120cm、寬40cm，厚5mm鋼板，上面焊接?16圓鋼）一個個按照從小樁號至大樁號的順序排開，確定膨脹螺栓的具體位置，直接打膨脹螺栓，將軌道固定，保證軌道平順、筆直。小車（由20mm厚鋼板及兩個槽輪焊接而成）放置于軌道上，保證小車在軌道上運行平穩(wěn)。根據(jù)運動過程中小車受力情況為：

（1）雁型板重18t，每個小車平均受力9t，選用的小車抗壓力為50t，滿足抗壓要求。

（2）水平運動的拉力，即小車摩擦力，經(jīng)查表計算取0.05×9=0.45t，選用2t卷揚機，滿足作業(yè)要求。

軌道和小車型式見圖1。

圖1 軌道及小車示意圖Fig.1 Railway and tiny vehicle sketch drawing

3 雁型板吊運施工方法

吊運程序：軌道、小車制安→雁型板裝車→雁型板運輸→雁型板吊裝→雁型板滑移就位及焊接。

3.1 雁型板裝車

在雁型板預制時已經(jīng)考慮吊裝的先后順序，并且計算核定選用兩臺25t吊車抬吊保證雁型板的斜度、穩(wěn)定性和吊裝高度進行吊裝。雁型板預制時，按照規(guī)劃場地由內(nèi)向外進行雁型板預制，即從廠左0+082向廠左0+000進行預制；雁型板吊裝時，由外向內(nèi)進行裝車，即從廠左0+000向廠左0+082進行吊裝。

雁型板運輸?shù)跹b施工程序：采用2臺25t吊車抬梁，13m板車運輸至安裝間，再采用80t吊車吊至行走小車上，水平運輸至設(shè)計位置，就位固定焊接。

（1）雁形板的綁扎方法。雁形板的主吊繩分為長短兩付。先用長3m短繩兜繩從雁形板兩端所留的吊裝孔兜住雁形板肋梁，再用卡扣將長短繩連接在一起，長繩另一端掛在吊鉤上。信號工指揮吊車起升至主吊繩受力時停止，將副吊繩兜住雁形板并與主吊繩上卡住的卡扣通過導鏈相連，收緊導鏈，使雁形板保持平衡，避免吊裝時傾斜，再起升吊鉤，雁形板離地面約500mm時再停住，檢查所有起重機具及工具是否安全可靠后再繼續(xù)起升。吊裝加工形式見圖2。

圖2 吊裝加固形式示意圖Fig.2 Hoisting and strengthening form sketch drawing

（2）兩臺吊車在同側(cè)（按照板車行進方向）分前后升至4.5m和3.2m高，拖車開到板下，將雁型板平穩(wěn)的放在支撐架體上，保持主繩受力，在支撐架兩個支撐點頂部梁上加兩根槽鋼，通過導鏈與車體連接固定，防止雁型板側(cè)傾。卸去吊鉤，完成一次吊裝。

圖3 吊車及滑輪示意圖Fig.3 Crane and pulley sketch drawing

3.2 雁形板運輸

運輸路線：碳化硅廠→左岸上壩公路→進廠公路→進廠交通洞，運距2.5km。此段路程相對較長，蜿蜒崎嶇，對此段道路局部進行修整。

（1）由于預制場位于距離發(fā)電廠房2.5km的碳化硅廠內(nèi)，道路彎道多，坡度大，且路面窄，道路目前最長能通行13m拖車。而雁形板長度為21.9m、3m寬，懸挑長度不能大于3m。根據(jù)現(xiàn)有條件和要求，在現(xiàn)場制作一個鋼桁架，行架底座長度11m，上邊長度為18m，雁形板放置上邊一邊懸挑2m，采用13m拖車，現(xiàn)道路基本能滿足拖車要求。但用桁架運輸雁形板高度將達到5.3m，對預制場到安裝現(xiàn)場高度＜5.3m的幾處線路和其他干擾因素進行處理，滿足運輸要求。

（2）沿路配備人員看守，防止其他車輛阻擋及發(fā)生不安全事故。

（3）彎點運輸最大傾斜角度校驗。

雁形板運輸時總系統(tǒng)重心點距地面高度為：

根據(jù)車輛側(cè)翻原理（車輛重心點垂線超出車輛一側(cè)支撐點）并根據(jù)重心高度繪圖（圖4）可得出最大傾翻角約18°，由此可知在運輸過程中只要左右傾斜角度不超過18°，即左右輪胎高差不超過61.8cm（sin18°=x/2，2m為車的寬度），運輸便能保證安全可靠。同時為防止車輛運輸顛簸影響車體穩(wěn)定，因而控制運輸速度＜5km/h。

圖4 彎段傾斜示意圖Fig.4 Curving section incline sketch drawing

（4）運輸路線障礙排查。

由于預制廠場地受限，只能選擇在劉家峽碳化硅廠，碳化硅廠至現(xiàn)場道路萬多、路陡（超過10°坡），路途中障礙多，排除運輸障礙具體見表1。

（5）資源配備。

3.3 雁型板吊裝

根據(jù)現(xiàn)場場地情況，雁型板吊裝分為兩部分，一部分為7號、8號機組雁型板的吊裝，另一部分為安裝間雁型板的吊裝。7號、8號機組雁型板吊裝是采用80t吊車起吊就位與移動小車上，再通過卷揚預指定位置就位；安裝間雁型板是直接吊裝就位。

表1 排除運輸障礙表Tab.1 Cleaning of obstacle on the road

表2 人員配備表Tab.2 Staffing

表3 吊運設(shè)備配置表Tab.3 The deploy of hoisting equipment

80t吊車停放于安裝間中部（樁號：廠上下0+005，廠左0+050～0+060）位置，臂桿直接伸長36m，擺正角度，板車停放于吊車下游，雁型板吊裝加固方式與預制廠裝車相同方式。雁型板水平起吊，通過兩側(cè)的導向繩穩(wěn)固方向提升至槽型梁以上，轉(zhuǎn)動吊車將雁型板調(diào)正垂直于槽型梁，平穩(wěn)放于小車上。雁型板移動加固方式為通過倒鏈將雁型板上的槽鋼分別與小車兩端連接在一起，避免移動運輸時傾斜。

3.4 雁型板滑移就位

（1）在安裝間布置兩臺卷揚機，分別設(shè)置3個滑輪（圖5）。兩臺卷揚機設(shè)一個開關(guān)，確保雁型板兩邊同時滑行，并裝設(shè)限速器使卷揚機速度＜0.1m/s。滑行小車（含導軌）高205mm。雁形板擱置于滑行小車上時其肋梁離槽型梁頂面高205mm。使用卷揚機將雁型板移動至設(shè)計位置后，采用撬棍和楔形鐵調(diào)準雁型板的下落位置，即在偏移方向按照設(shè)計線設(shè)置楔形鐵，另一側(cè)用撬棍撬動小車對準位置。

（2）用千斤頂分2～3次將雁型板放下就位，每次下落高度根據(jù)墊塊尺寸和千斤頂?shù)纳斐鲩L度，理論下落高度為110mm。雁型板左右交替下落。在雁型板設(shè)計時，行走小車內(nèi)側(cè)10cm位置的雁型板上設(shè)計一個貫穿孔，使用M50螺栓對稱固定兩個調(diào)節(jié)支撐體，根據(jù)支撐點高度，在千斤頂?shù)撞吭黾舆m當厚度的鋼墊塊。雁型板兩端分別使用2臺YQ20型液壓千斤頂將雁型板頂升至220mm高，退出滑行小車，在板底設(shè)置一塊110mm鋼墊塊，板體每端兩個千斤頂同時泄壓下落至鋼墊塊上（同時下落保證板體不偏移）；采用同樣方式另一端進行千斤頂泄壓，完成一次下落。第二次下落，去掉千斤頂?shù)撞繅|塊，先進行另一端千斤頂?shù)恼{(diào)節(jié)操作，去除板底墊塊直接落在槽型梁鋼板上，一端再進行下落。雁型板就位施工示意見圖6。

圖5 卷揚機系統(tǒng)布置圖Fig.5 Hoist system layout drawing

（3）雁型板在實際下落過程中，與設(shè)計位置可能出現(xiàn)偏差。在雁型板落在槽型梁上之后，可通過設(shè)置千斤頂?shù)闹谓嵌葋碚{(diào)節(jié)雁型板的位置。雁型板左右移動，雁體兩側(cè)的千斤頂向雁體內(nèi)側(cè)傾斜，提升千斤頂頂住雁體，向一側(cè)移動就頂升另一側(cè)千斤頂，頂升高度最大2cm（保證雁體穩(wěn)定），收一側(cè)的千斤頂，完成一次水平移動。軸向移動采用同樣方式，4根千斤頂延軸向內(nèi)側(cè)頂住，頂升一側(cè)千斤頂降另一側(cè)千斤頂，完成一次軸向移動。

（4）雁型板底高程調(diào)整，根據(jù)槽型梁鋼板的實高程，通過千斤頂調(diào)節(jié)（≥1cm）雁體高度，在雁型板兩側(cè)進行焊接固定。因雁型板張拉時形成底部反弧，造成雁型板與槽型梁搭接部位不平，加固方式為兩側(cè)布置鋼筋棍進行滿焊，焊接長度20cm。

4 結(jié)束語

通過精細研究、籌備和復雜條件下雁型板運輸、吊裝、固定的實際校驗，總結(jié)了施工過程中控制的要點和施工重點。明確施工過程中梁托架、雁型板固定方式，運輸路線蜿蜒曲折的解決辦法；通過移動小車運梁、雁型板就位加固的實施，有效地解決了直接吊裝就位不便的場地制約難度。因此，科學的組織施工可以解決施工條件復雜難題。