淺談水電站壓力鋼管洞內施工技術研究及應用

袁 龍

(中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

0 引言

目前，國外水電站壓力鋼管洞內安裝施工一般采用“立式”進行道路運輸，通過鋼管運洞運輸至安裝部位后直接進行卸車安裝。但是“立式”運輸存在翻車、碰撞等較大的安全風險，對鋼管運輸洞的高度也有特別要求，給壓力鋼管運輸、安裝帶來一定困難。

阿根廷Néstor Kirchner水電站壓力鋼管管節(jié)重30 t、高3 000 mm、φ 9 500 mm，須在下平段鋼管運輸洞與引水洞進行卸車、翻車施工。壓力鋼管采用“平運”，可降低壓力鋼管的運輸風險，水電站施工支洞尺寸滿足“平運”的要求，但需要將鋼管在洞內進行翻身作業(yè)才可完成安裝施工。基于此，研究了對壓力鋼管進行翻身的技術，該技術解決了水電站壓力鋼管“平運”時洞內起吊、翻身的問題，提供了一種規(guī)避安全風險、提高工效的壓力鋼管洞內翻身方法，操作起來也十分簡單。

1 技術特點

壓力鋼管洞內翻身方法是在鋼管運輸洞和鋼管引水筒交叉處確定3組吊點位置，在3組吊點位置進行局部擴挖，擴挖高度=鋼管高度+天錨高度+鋼絲繩、滑輪組高度+480～550 mm。3組天錨安裝在引水隧洞洞頂，形成正三角形，3組天錨下方對應安裝3組地錨和3臺卷揚機，各組地錨分別通過鋼絲繩與對應卷揚機和天錨及滑輪組連成整體，3組天錨及滑輪組共同對壓力鋼管進行起吊，其中兩組天錨提升壓力鋼管高度，另一組天錨下放壓力鋼管吊點高度，待鋼管完成翻身后處于豎直狀態(tài)后，拆卸另一組天錨吊點，完成壓力鋼管的翻身施工。

該技術采用天錨吊點配合卷揚機對鋼管進行翻身施工，可有效解決了洞內無起吊設備或不便于起吊設備進行吊裝的壓力鋼管吊裝、翻身施工；翻身過程平穩(wěn)、安全、高效，可提高壓力鋼管安裝工效，降低勞動強度，操作簡單，可最大限度保證壓力鋼管翻身過程中不變形，提高安裝質量。

2 技術實施方法

2.1 施工配置

1)卷揚機購買成品設備，一般以動(定)滑輪繞繩倍率選用滿足額定載荷的3臺卷揚機，要確保卷揚機能正常工作和運行，須預埋基礎錨桿使得卷揚機牢固固定，且卷揚機電氣符合相關規(guī)定要求。3臺卷揚機布置位置如圖1所示。

圖1 壓力鋼管洞內翻身各吊點布置圖

2)天錨采用φ36 mm螺紋鋼入巖6 m，天錨安裝完成后，進行砂漿回填灌漿和負載試驗。主要作用是作為滑輪組掛點進行起吊施工。滑輪組購買成品，主要連接地錨鋼絲繩與鋼管吊點鋼絲繩，滑輪組分為定(動)滑輪，主要改變力的作用方向和省力，降低卷揚機載荷。天錨及滑輪組安裝位置如圖1～圖3所示。

3)地錨采用φ36 mm螺紋鋼入巖3 m，地錨安裝完成后，進行砂漿回填灌漿和負載試驗。主要是將卷揚機鋼絲繩拉力導向后傳遞至天錨滑輪組。地錨安裝位置如圖1～2所示。

2.2 施工方案

3組天錨及滑輪組共同對壓力鋼管進行起吊，其中2組天錨提升鋼管高度，一組天錨下放鋼管吊點高度，待鋼管處于豎直狀態(tài)后，拆卸另一組天錨吊點，完成壓力鋼管的翻身施工。引水洞頂拱進行擴挖，安裝天錨、地錨、卷揚機，然后將卷揚機鋼絲繩通過地錨將天錨上的鋼絲繩按需進行穿繞。

利用平板車將壓力鋼管通過鋼管運輸洞運至與引水洞交叉部位天錨正下方，通過卷揚機鋼絲繩將3組天錨連接的滑輪組與鋼管進行可靠固定；進行鋼管卸車并提升3臺卷揚機鋼絲繩，緩慢提高1#、2#卷揚機和滑輪組高度，緩慢下放3#卷揚機和滑輪組高度，使鋼管緩慢傾斜，待鋼管處于豎直狀態(tài)后，拆卸3#卷揚機和滑輪組吊裝，進行鋼管安裝施工。全部壓力鋼管安裝完成后，拆除3#天錨、卷揚機、滑輪組，預留1#、2#天錨、卷揚機、滑輪組進行湊合節(jié)安裝；湊合節(jié)安裝完成后，依次將1#、2#天錨、卷揚機、滑輪組等各部件拆除再次循環(huán)利用。

2.3 施工步驟

在鋼管運輸洞1和壓力鋼管引水洞2交叉處確定3組吊點位置，在3組吊點位置進行局部擴挖，擴挖高度=鋼管高度+天錨高度+鋼絲繩、滑輪組高度+500 mm。在3組吊點位置安裝1#天錨及滑輪組、2#天錨及滑輪組、3#天錨及滑輪組，3組天錨安裝在引水隧洞頂頂形成正三角形，如圖1所示。然后在3組天錨下方對應安裝1#地錨及導向滑輪和1#卷揚機，2#地錨、導向滑輪和2#卷揚機，3#地錨、導向滑輪和3#卷揚機。

1#地錨及導向滑輪通過鋼絲繩與1#卷揚機和1#天錨及滑輪組連接成整體，2#地錨及導向滑輪通過鋼絲繩與2#卷揚機和2#天錨及滑輪組連接成整體，3#地錨及導向滑輪通過鋼絲繩與3#卷揚機和3#天錨及滑輪組連接成整體。3組天錨及滑輪組共同對壓力鋼管進行起吊，其中1#及2#天錨提升壓力鋼管高度，3#天錨下放壓力鋼管吊點高度(見圖2)，待鋼管完成翻身處于豎直狀態(tài)后(見圖3)，拆卸3#天錨吊點，完成壓力鋼管的翻身施工。

圖2 壓力鋼管洞內翻身吊點起吊示意圖圖3 壓力鋼管洞內翻身狀態(tài)示意圖

3 結語

水電站壓力鋼管洞內翻身技術采用天錨、地錨、滑輪組、卷揚機對鋼管進行翻身施工，可解決洞內無起吊設備或不便于起吊設備進行吊裝的壓力鋼管吊裝、翻身施工，也可防止壓力鋼管翻身時造成管節(jié)變形，影響安裝質量。該施工技術試用于阿根廷Néstor Kirchner水電站，實施效果良好。該施工技術可供同類水電工程壓力鋼管洞內翻身、安裝時借鑒，具有良好的應用和推廣前景。