陰坪水電站導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)埋

陳 健

(四川華能涪江水電有限責(zé)任公司,四川成都 610041)

1 概 述

陰坪水電站為涪江支流火溪河流域開發(fā)的最后一級(jí)電站,裝設(shè)兩臺(tái)(套)最高水頭為 247.4m,單機(jī)容量為 50MW的水輪發(fā)電機(jī)組。水庫(kù)具有日調(diào)節(jié)能力,采用引水式地下廠房結(jié)構(gòu),氣墊式調(diào)壓室。

陰坪電站沒(méi)有采用常規(guī)地下廠房巖壁梁結(jié)構(gòu),首次在地下廠房發(fā)電機(jī)層采用全鋼結(jié)構(gòu)廠房,根據(jù)施工方案,其吊車梁及廠房橋機(jī)需在發(fā)電機(jī)層混凝土澆筑完畢方具備安裝條件,故在機(jī)組預(yù)埋階段,因廠房?jī)?nèi)橋式起重機(jī)不能安裝就位而導(dǎo)致水輪機(jī)尾水肘管、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)等部件的安裝只能采取其它輔助手段安裝。在機(jī)電設(shè)備安裝標(biāo)投標(biāo)文件中,各承包人均提交了采用安裝間卸車,通過(guò)搭設(shè)棧橋的方式進(jìn)行安裝的施工方案。施工階段,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)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 電站基本參數(shù)

(1)水位。

正常蓄水位高程 1248.00m死 水 位高程 1238.00m正常尾水位高程 1001.36m最低尾水位高程 1000.89m

(2)水頭。

最大水頭 247.40m額定水頭 214.00m最小水頭 213.50m

(3)控制高程。

發(fā)電機(jī)層 1002.90m水輪機(jī)層 996.10m水輪機(jī)安裝(導(dǎo)葉中心線) 993.60m尾水肘管安裝 985.2m

(4)主設(shè)備型號(hào)參數(shù)。

水輪機(jī)型號(hào):HL(F)-LJ-164額定功率:51.3MW。發(fā)電機(jī)型號(hào):SF-J50-14/4680容量:58.82MVA額定電壓:10.5kV額定電流:3234A球閥型號(hào):QF320-WY-160最高水頭:247.4m升壓水頭:320m設(shè)備制造單位:通用電氣亞洲水電設(shè)備有限公司。

3 尾水肘管的安裝

尾水管裝配分為尾水肘管和擴(kuò)散段,均為埋設(shè)部件,由 16mm厚鋼板組焊而成,外壁設(shè)環(huán)肋,尾水肘管單件重 5050kg,尺寸為 4180mm×2932mm×4781mm;擴(kuò)散段單件重 6990kg,尺寸為 2700mm×3374mm×5938mm,肘管最高件運(yùn)輸高度達(dá) 5480mm。

尾水肘管安裝時(shí),由于安裝間板深混凝土尚未澆筑,需待 40d后安裝間板深混凝土達(dá)到強(qiáng)度后方能提供工作面進(jìn)行肘管擴(kuò)散段的卸車轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝,而在安裝間采用 25t吊車吊裝雖可完成 1#機(jī)肘管安裝,但 2#機(jī)肘管仍需搭設(shè)棧橋,由人工轉(zhuǎn)運(yùn)及安裝。若肘管安裝采用原方案施工,廠房?jī)?nèi)的混凝土施工將停滯,將直接影響廠房施工直線工期達(dá) 2個(gè)月以上。為保證工程順利開展,須另尋施工通道。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘,尾水施工支洞經(jīng)處理后可作為尾水肘管運(yùn)輸通道,其開挖斷面為 5.1m×5.65m(寬 ×高),但有效高度僅為 5.2m,不能滿足肘管運(yùn)輸要求。若采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引雖可進(jìn)行設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn),但占用交通通道后影響尾水洞及安裝間的作業(yè)面。經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)量和計(jì)算,優(yōu)化了尾水肘管、擴(kuò)散段的安裝方案:(1)制作專用平臺(tái),將肘管平放,降低運(yùn)輸高度至 5m;(2)對(duì)尾水施工支洞內(nèi)各轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)挖;清理路面浮碴后,對(duì)運(yùn)輸通道進(jìn)行平整;(3)將原圖紙中尾水肘管混凝土支墩取消,改為在肘管安裝、調(diào)整完畢后制作鋼支墩替代。

尾水肘管及擴(kuò)散段通過(guò)尾水施工支洞進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn),在尾調(diào)室利用汽車吊卸車。通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)及轉(zhuǎn)向滑輪牽引至尾水?dāng)U散段鋪設(shè)的軌道上,緩慢移動(dòng)至尾水肘管安裝平臺(tái),利用人字扒桿進(jìn)行調(diào)整。因地制宜,及時(shí)調(diào)整安裝方案,使肘管、擴(kuò)散段的安裝工作順利完成。每臺(tái)機(jī)僅用 10d時(shí)間即完成了肘管及擴(kuò)散段的定位、調(diào)整、組焊、加固等工作。采用新方案施工,不僅工期提前了30d,而且節(jié)省了施工材料、設(shè)備租賃費(fèi)用約 20余萬(wàn)元,大大提高了安裝效率,為后續(xù)工程的順利開展及時(shí)提交了工作面。在無(wú)橋機(jī)吊裝的情況下,為陰坪電站機(jī)電設(shè)備預(yù)埋工作的開展打開了局面,保證了廠房混凝土澆筑等后續(xù)工程的施工。

4 蝸殼座環(huán)的安裝

蝸殼及座環(huán)材料為 16MnR,座環(huán)采用鋼板整體焊接結(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(wú)損探傷檢查、熱處理后再加工,兩臺(tái)(套)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)均在廠內(nèi)進(jìn)行4.83MPa水壓試驗(yàn),待試驗(yàn)合格后按運(yùn)輸寬度要求割開發(fā)運(yùn)工地。蝸殼座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及相關(guān)附件總重約 40t,蝸殼座環(huán)最大安裝總重(經(jīng)出廠切割后)為 21.2t,切割部分重 4.5t。

圖 1 安裝間卸車示意圖

原施工方案在采用 50t吊車安裝間卸車后,在機(jī)組段搭設(shè)棧橋轉(zhuǎn)運(yùn),所需鋼材約為 20t。原方案不僅作業(yè)干擾較大,安全風(fēng)險(xiǎn)突出且不便于交叉作業(yè)。經(jīng)施工單位現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、反復(fù)認(rèn)證、提交了采用渡吊裝置進(jìn)行施工的優(yōu)化方案,該裝置由主地錨、輔助地錨、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組、卸扣、鋼絲繩等組成。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的卸車、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝均由該裝置完成。

廠房基礎(chǔ)數(shù)據(jù):安裝間長(zhǎng) 21.8m,主機(jī)間長(zhǎng)31.5m,副廠房長(zhǎng) 9.9m,總長(zhǎng) 63.2m;通風(fēng)洞錨板高程:1019.15m,副廠房錨點(diǎn)高程:1005m,安裝間高程 1002.9m,蝸殼安裝高程:993.6m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,在通風(fēng)洞 1019.15m高程和副廠房 1005m高程各設(shè)置兩組錨桿。對(duì)其受力進(jìn)行了計(jì)算(受力分析見(jiàn)圖 1～4)。

圖 2 最大受力分析計(jì)算示意圖

蝸殼卸車時(shí)鋼絲繩最大作用力約為 31t,在跨越安裝間時(shí),最大作用力為 63t,最大受力點(diǎn)均在通風(fēng)洞地錨處,故在設(shè)置地錨時(shí)采用植入深度為 7m的 8組 φ28圓鋼,所有錨桿通過(guò)鋼板組焊為整體箱形梁結(jié)構(gòu),共同受力,每根錨桿采用砂漿灌注,為保證安全,為保證安全,在強(qiáng)度達(dá)到使用要求后對(duì)錨桿用拉力計(jì)進(jìn)行 8t拉拔試驗(yàn),經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行箱形鋼板焊接。渡吊系統(tǒng)組裝完成后吊裝 25t負(fù)荷,并進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)檢查,待各部無(wú)異常情況后使用。

渡吊裝置主牽引地錨為鋼筋聯(lián)合地錨,安裝間側(cè)地錨設(shè)于通風(fēng)洞內(nèi),埋設(shè)位置在廠 0+000.00,廠橫 0-28.00、高程 1019.15m處。地錨設(shè)計(jì)荷載為 60t,副廠房側(cè)地錨埋設(shè)高程為1005.00m,埋設(shè)位置為廠 0+000.00,廠橫 0+41.42,所有地錨均正對(duì)機(jī)組中心線位置,地錨設(shè)計(jì)荷載為 60t。

圖 3 2F蝸殼吊裝受力分析圖

圖 4 1F蝸殼吊裝受力分析圖

卷?yè)P(yáng)機(jī)及其牽引繩轉(zhuǎn)向地錨布置:安裝間布置兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī),均位于安裝間上游側(cè)邊墻處,其額定起重量為 8t。為保證卷?yè)P(yáng)機(jī)在使用過(guò)程不發(fā)生位移,在卷?yè)P(yáng)機(jī)安置處均設(shè)置卷?yè)P(yáng)機(jī)地錨,每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)三個(gè)地錨,地錨設(shè)計(jì)荷載為 3×3t。安裝間側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引繩轉(zhuǎn)向地錨設(shè)在安裝間左端底部,由鋼板制成,直接焊接在預(yù)埋鋼筋上,設(shè)計(jì)荷載為 15t;副廠房側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引繩轉(zhuǎn)向地錨設(shè)在高程 1003.00m,廠橫 0+00.00,廠 0-9.00處,設(shè)計(jì)荷載為 15t。

座環(huán)/蝸殼通過(guò)平板拖車運(yùn)輸至安裝間,運(yùn)輸車輛采用正入的方式,拖車在座環(huán)/蝸殼位于廠房縱軸線處停留,利用渡吊裝置將座環(huán)吊起移出,拖車退出安裝間后,再吊運(yùn)至機(jī)坑安裝位置。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的其它部件如底環(huán)、導(dǎo)葉、頂蓋及水壓試驗(yàn)用的悶蓋、悶筒等均采用此方法完成。

采用渡吊裝置施工,每臺(tái)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝均在 20d內(nèi)完成,與原方案相比共節(jié)省工期約 30 d;同時(shí),施工單位減少了材料、機(jī)具、人工等的投入,提高了作業(yè)效率,保證了安裝質(zhì)量,且較原方案大幅度減少了作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)利用尾水施工支洞采用倒入法安裝水輪機(jī)尾水肘管,采用渡吊裝置安裝水輪機(jī)蝸殼,成功地解決了陰坪電站地下廠房在無(wú)橋機(jī)作業(yè)的情況下,水輪機(jī)大件安裝預(yù)埋階段的吊裝及安裝難點(diǎn),為同類型水電站地下廠房機(jī)電設(shè)備安裝提供了有益的參考和借鑒。