大噸位滑輪組在仁宗海電站壓力鋼管倒提安裝中的應(yīng)用

劉剛

(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，西安，710016)

1 概述

仁宗海水庫(kù)電站位于四川省甘孜州康定縣(壩址)和雅安市石棉縣(廠址)境內(nèi)的田灣河干流上，為引水式龍頭水庫(kù)電站，工程等級(jí)為Ⅱ等，建筑物等級(jí)為2級(jí)，總庫(kù)容1.12億m3。電站總裝機(jī)容量240MW，裝有2臺(tái)120MW大型沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，多年平均年發(fā)電量10.83億kW·h。發(fā)電最大水頭610m，額定水頭560m。

引水隧洞全長(zhǎng)7.4km，調(diào)壓井高度為108.5m。其中，調(diào)壓井井筒混凝土高96m，斷面為直徑8.4m的圓型斷面，襯砌厚度為0.6m。調(diào)壓井底部混凝土高度13m，寬度9.2m，底部倒懸段高度7m，混凝土襯砌厚度為1.0m。壓力管道為埋管，主管長(zhǎng)約1264m，由一個(gè)垂直段、3個(gè)平段和2個(gè)斜段(傾角57°)組成。主管開(kāi)挖直徑為4.8m，鋼管回填混凝土厚度為0.6m。壓力管道豎井豎直段全長(zhǎng)46m，鋼管共23節(jié)，直徑3.6m，單節(jié)長(zhǎng)度2m。管壁平均厚度20mm，總重量為92.2t。

2 豎井鋼管安裝方案

仁宗海電站地處貢嘎山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，各工作面受環(huán)保、地域環(huán)境、海拔地質(zhì)、雪災(zāi)地震等各種客觀原因影響，工期壓力非常大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，調(diào)壓井滑模泵送混凝土已開(kāi)始施工，且計(jì)劃在5月中旬施工完畢。施工期間，因引水隧洞空間狹小，混凝土輸送泵擺放位置擋住了鋼管運(yùn)輸通道，故采用倒吊方案投入施工，施工工期45d，在5月中旬即可結(jié)束鋼管安裝施工。這樣可減少調(diào)壓井部位施工的工期壓力，但同時(shí)會(huì)對(duì)蝶閥室部位施工工期產(chǎn)生影響，使蝶閥室完工日期延后20d，在5月底以前完工，對(duì)總體施工進(jìn)度沒(méi)有實(shí)質(zhì)性影響。

3 倒提施工方案

為滿(mǎn)足上下同時(shí)施工安全要求，需布置鋼平臺(tái)，將上下兩個(gè)作業(yè)面隔離。鋼平臺(tái)布置高程，滿(mǎn)足調(diào)壓井底部倒懸混凝土施工要求和倒提施工空間要求，經(jīng)計(jì)算確定在2842.0m高程位置設(shè)置鋼平臺(tái)。

隔離鋼平臺(tái)下部布置吊裝提升系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，由于空間相對(duì)較小，承重吊點(diǎn)主梁斷面不宜過(guò)大，不影響鋼筋安裝，因此不考慮箱梁結(jié)構(gòu)，采用型鋼和大直徑鋼絲繩組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行承重。另外，利用滑輪組變向省力原理，采用大噸位多輪滑輪組，跑頭拉力小安全系數(shù)高，配合小噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)提升豎井鋼管。

豎井鋼管由斜坡道運(yùn)至上站平臺(tái)，經(jīng)蝶閥室交通洞、壓力管道上平段，進(jìn)入壓力管道豎井底部，位于壓力管道進(jìn)口漸變段的卷?yè)P(yáng)機(jī)將滑輪組放下，將大直徑鋼絲繩穿入第一節(jié)壓力鋼管吊耳掛于滑輪組吊鉤上，提起足夠高度(3m左右，以能拼裝下一節(jié)鋼管為準(zhǔn))，運(yùn)入下一節(jié)鋼管，進(jìn)行拼裝與焊接。本節(jié)焊縫檢驗(yàn)合格后，提升鋼管，進(jìn)行下一節(jié)鋼管安裝。

3.1 倒提體系設(shè)計(jì)及材料、設(shè)備選型

經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算、相關(guān)安全規(guī)范要求以及考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際已有材料設(shè)備情況，倒提體系設(shè)計(jì)及材料、設(shè)備選型如下:

(1)吊點(diǎn)工字鋼梁，選用40a工字鋼;

(2)吊點(diǎn)與滑輪組、首節(jié)鋼管間鋼絲繩，采用φ52mm，6×37+1FC鋼絲繩;

(3)經(jīng)計(jì)算，滑輪組采用“十十走二十”250t滑輪組;

(4)滑輪組間鋼絲繩，經(jīng)計(jì)算采用φ28mm、6×37+1FC鋼絲繩;

(5)導(dǎo)向滑輪為15t;

(6)吊耳經(jīng)吊耳孔強(qiáng)度與焊縫強(qiáng)度計(jì)算，選擇400×300×30mm吊耳。吊耳孔距吊耳頂邊距離≥10cm，距側(cè)邊距離≥10cm;

(7)根據(jù)壓力鋼管自重及各項(xiàng)系數(shù)計(jì)算，選擇10t卷?yè)P(yáng)機(jī)。

3.2 設(shè)備布置

3.2.1 吊點(diǎn)鋼絲繩、吊點(diǎn)鋼梁布置

在豎井中心線位置布置40a#工字鋼一整根，長(zhǎng)9m，直接伸入鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，并與井壁結(jié)構(gòu)鋼筋可靠焊接，作為鋼管吊裝吊點(diǎn)使用。

吊點(diǎn)鋼絲繩固定在過(guò)壓力管道豎井中心線的鋼平臺(tái)40a#工字鋼兩端，兩固定點(diǎn)均距調(diào)壓井混凝土面10cm，鋼絲繩捆綁位置用φ28mm鋼筋(或鋼板擋塊)固定，防止鋼絲繩兩端受力向中間滑動(dòng);在工字鋼準(zhǔn)備澆入混凝土的兩端下部，各焊接5根φ28mm鋼筋，使之與鋼筋網(wǎng)連成整體，以便鋼梁兩端混凝土承受更大的壓力。

為確保施工安全，吊點(diǎn)鋼梁承載安全系數(shù)K取3。在吊點(diǎn)正下方的吊點(diǎn)鋼梁底部，各增設(shè)一根豎直向40a#工字鋼，并在距固結(jié)端部0.1m處吊點(diǎn)鋼梁底部各增設(shè)一根斜撐20a#工字鋼，兩工字鋼底部均支撐在巖坎頂面。為滿(mǎn)足補(bǔ)澆混凝土局部受壓強(qiáng)度需要，豎直向工字鋼底部增設(shè)2.0m長(zhǎng)40a工字鋼，以分散集中應(yīng)力。

3.2.2 250t滑輪組布置

在鋼梁上測(cè)量確定壓力管道中心線的位置，滑輪組中心線、跑頭與壓力管道中心線共面，跑頭與卷?yè)P(yáng)機(jī)連接，活頭與吊點(diǎn)鋼梁連接。

3.2.3 10t卷?yè)P(yáng)機(jī)布置

10t卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在壓力管道漸變段進(jìn)口處，其中心線與壓力管道中心線共面?；A(chǔ)找平后直接與固定在巖石中的錨筋焊接，錨筋長(zhǎng)L=3.5m，入巖深度l=3.0m，并對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行加固。

3.3 鋼管安裝

在壓力鋼管運(yùn)輸臺(tái)車(chē)上，標(biāo)識(shí)出壓力管道中心線，在壓力管道豎井底部，標(biāo)識(shí)安裝的其他輔助點(diǎn)，以便于鋼管準(zhǔn)確對(duì)接，減小錯(cuò)臺(tái)的發(fā)生率。間隙、錯(cuò)臺(tái)調(diào)整合格后進(jìn)行定位焊，然后進(jìn)行安裝初檢驗(yàn)，合格后加固，然后焊接;焊接檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行整體檢驗(yàn)。

該鋼管的安裝程序如下:

(1)將首節(jié)(加吊耳、米字撐)鋼管運(yùn)輸至安裝位置，基本定位后開(kāi)始調(diào)整管節(jié)與管道中心線對(duì)齊，檢查配合標(biāo)記。調(diào)整管節(jié)的腰部高程、管口垂直度等是否符合規(guī)范要求，調(diào)整合格后由滑輪組吊起至滿(mǎn)足下一節(jié)鋼管調(diào)整位置高度，開(kāi)始運(yùn)裝下一節(jié)鋼管，調(diào)整合格后，下降首節(jié)鋼管對(duì)接;

(2)鋼管和相鄰的鋼管管口進(jìn)行壓縫，壓縫時(shí)根據(jù)相鄰管口的周長(zhǎng)值確定壓縫時(shí)應(yīng)該留出的錯(cuò)牙值;調(diào)整錯(cuò)牙時(shí)以鋼管內(nèi)壁為準(zhǔn)、沿圓周均勻分配;壓縫過(guò)程中不得對(duì)焊縫進(jìn)行點(diǎn)焊，用擋板臨時(shí)固定相對(duì)位置，在環(huán)縫全部壓縫完成后對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊固定;

(3)每節(jié)鋼管在全部調(diào)整完畢后，填寫(xiě)驗(yàn)收單報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行焊接。

3.4 下彎段鋼管安裝施工

豎井段起吊后，對(duì)中，并立即采用型鋼加固，防止其在拼裝下彎段鋼管時(shí)移位。下彎段鋼管就位前，先鋪設(shè)滑移軌道，鋼管采取頂推辦法就位，另外把預(yù)埋的地錨作為牽引點(diǎn)，用倒鏈輔助位移。鋼管頂推就位后，先調(diào)整管口位置，當(dāng)上下管口基本調(diào)至符合要求后，便調(diào)中心，用千斤頂頂動(dòng)鋼管，使其與上節(jié)鋼管合攏，用4臺(tái)千斤頂將鋼管均勻地頂至設(shè)計(jì)高程。反復(fù)調(diào)整上下游管口的幾何中心，其誤差不超過(guò)5mm，用型鋼將鋼管固定于滑軌和巖壁錨筋上，焊接后再進(jìn)行下一節(jié)鋼管安裝。

3.5 鋼管加固施工

壓力鋼管焊接完成，進(jìn)行自下而上加固。加固選用20號(hào)工字鋼，一端焊接固定于加勁環(huán)，另一端焊接固定于洞壁錨筋上，加固間距為2m，米字型布置。

4 結(jié)語(yǔ)

仁宗海電站壓力管道豎井段鋼管，采用“40#工字鋼吊點(diǎn)梁”、250t滑輪組配合10t卷?yè)P(yáng)機(jī)體系進(jìn)行豎井內(nèi)鋼管倒提安裝，成功倒提起了豎井豎直段(長(zhǎng)46m重約100t)壓力鋼管。施工工期45d，施工過(guò)程中未發(fā)生任何人員傷亡事故，按計(jì)劃順利實(shí)施完成。

該工藝解決了豎井段鋼管安裝與調(diào)壓井混凝土澆筑施工在空間上的沖突問(wèn)題，緩解了工期壓力，為電站正式投產(chǎn)發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。豎井鋼管倒提安裝工藝為鋼管安裝提供另一種新思路，對(duì)鋼管重量在100t以下的類(lèi)似安裝工程施工有一定的參考、借鑒意義。 ■