桃源電站大型設(shè)備場內(nèi)倒運(yùn)及吊裝實(shí)踐

潘軍偉，楊　樂，唐偉雄，羅國輝

(中國水電顧問集團(tuán)桂陽新能源有限公司，湖南省郴州市　424400)

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桃源電站大型設(shè)備場內(nèi)倒運(yùn)及吊裝實(shí)踐

潘軍偉，楊樂，唐偉雄，羅國輝

(中國水電顧問集團(tuán)桂陽新能源有限公司，湖南省郴州市424400)

摘要：桃源水電站主要由25孔泄洪閘、土石副壩、河床式電站廠房及通航建筑物等構(gòu)成，安裝9臺(tái)20 MW燈泡貫流式機(jī)組。工程廣泛分布有大型混凝土預(yù)件、金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備。設(shè)計(jì)階段根據(jù)構(gòu)件的體形尺寸、周邊環(huán)境，擬定了施工方案；實(shí)施階段結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備布置情況，考慮施工設(shè)備的綜合利用效率及降低施工作業(yè)間交叉干擾等因素，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全等方面進(jìn)行比較研究，選定了較優(yōu)的吊裝方案，順利實(shí)現(xiàn)了安裝目標(biāo)。吊裝設(shè)備性能及場地布置條件是吊裝方案選定的研究對(duì)象，合理調(diào)配、匯合施工設(shè)備進(jìn)行抬吊作業(yè)，成功克服了大型設(shè)備吊裝難題，化解了場地緊張對(duì)設(shè)備布置的制約。關(guān)鍵詞：桃源水電站；大型設(shè)備；倒運(yùn)；吊裝

1工程概況及大型設(shè)備構(gòu)件施工特性

桃源水利樞紐屬Ⅱ等大(2)型工程，樞紐布置推薦方案主要由泄洪閘、土石副壩、河床式電站廠房及通航建筑物組成，壩頂長度約1 286 m。泄洪閘布置于左右兩河槽的主河床部位，左槽布置14孔，右槽布置11孔，孔口凈寬20 m。電站廠房布置于右槽左岸，緊依雙洲島。電站廠房裝機(jī)9臺(tái)，單機(jī)容量20 MW。主廠房長222.2 m，廠房最大高度為52 m。通航建筑物布置于雙洲島中的左側(cè)，由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首、下游引航道組成，軸線全長約1 900 m[1-2]。

桃源水電站為河床式閘壩工程，布置25孔泄洪閘、船閘及廠房等建筑物，安裝9臺(tái)貫流式機(jī)組。主要大型設(shè)備包括發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、管型座及金屬閘門，安裝特性詳見表1。金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備安裝工程量較大，吊裝條件復(fù)雜，安裝難點(diǎn)較多。本文選取管型座、發(fā)電機(jī)定子及主變壓器的安裝進(jìn)行研究實(shí)踐，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)[3]。

表1　機(jī)組設(shè)備和主要電氣設(shè)備安裝特性表

2大型設(shè)備進(jìn)場方案

大型設(shè)備進(jìn)場方案主要由大件外形尺寸、廠家分布及場內(nèi)可利用條件等因素決定。間接影響設(shè)備在場內(nèi)的倒運(yùn)及吊裝方案。本文重點(diǎn)分析管型座、發(fā)電機(jī)定子及變壓器的進(jìn)場運(yùn)輸方案。

2.1管型座倒運(yùn)方案

結(jié)合廠房施工進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度情況，1、2、3號(hào)機(jī)組管型座已滿足進(jìn)場時(shí)間要求，采用水運(yùn)形式到達(dá)施工現(xiàn)場，但是此時(shí)船閘門機(jī)尚未投運(yùn)，不具備卸船條件，依據(jù)現(xiàn)場地理環(huán)境條件，經(jīng)反復(fù)核算、試驗(yàn)，研究后選取了合適的卸船地點(diǎn)，并對(duì)汽車吊站車位置、運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行回填夯實(shí)處理。卸船位置選在船閘下閘首右側(cè)40.00 m高程平臺(tái)處布置汽車吊及拖車,吊車可靠近岸邊，吊裝回轉(zhuǎn)半徑小。由于貨運(yùn)船寬13 m，最遠(yuǎn)吊裝幅度為18 m，最重件約36 t，因此選用260 t汽車吊及40 t拖車。因管型座到貨后，立即吊裝就位，所以第一套管型座運(yùn)輸至主安裝間卸車，存放在主安裝間上游墻側(cè)，等待吊裝就位。卸車工況比較好，卸車選用70 t汽車起重機(jī)。2 d時(shí)間便完成了3臺(tái)套管型座總計(jì)24件設(shè)備的卸船工作[4-7]。

2.2發(fā)電機(jī)定子倒運(yùn)方案

桃源水電站定子采用廠內(nèi)裝配完成后整體運(yùn)輸至工地，外形尺寸為8.15 m×2.73 m(直徑×高度)，運(yùn)輸重量90 t。外形尺寸超出國家公路系統(tǒng)的超級(jí)超限標(biāo)準(zhǔn)，無法采用公路運(yùn)輸。廠家對(duì)特殊尺寸的設(shè)備一般提供的出廠方案為專用公路結(jié)合水運(yùn)方案。設(shè)備在工程所在地附近碼頭起岸，經(jīng)工程專用公路進(jìn)入現(xiàn)場。桃源水電站定子轉(zhuǎn)運(yùn)方案主要在于場內(nèi)碼頭的選擇[8]。

工程招標(biāo)及實(shí)施階段，考慮到桃源氮肥廠碼頭的改造工程投資費(fèi)用及卸船設(shè)備吊裝能力不足等問題，結(jié)合現(xiàn)場定子的安裝進(jìn)度，研究決定采用桃源船閘門機(jī)卸船倒運(yùn)定子的方案。桃源水電站船閘上閘首配置2×630 kN單向門機(jī)，船閘500 t級(jí)船舶可以通行；單向門機(jī)軌上起升高度為11 m。船舶停靠至上閘首單向門機(jī)下，利用單向門機(jī)起吊定子，向下游行走，落在船閘壩頂公路的平板車上，倒運(yùn)至廠房安裝間。上閘道門機(jī)為永久設(shè)備，發(fā)電機(jī)定子進(jìn)場前已安裝驗(yàn)收，使用靈活，轉(zhuǎn)運(yùn)方便。利用船閘投運(yùn)門機(jī)，較好地解決了定子等大型設(shè)備進(jìn)場難題。其余設(shè)備尺寸均不構(gòu)成制約，可根據(jù)進(jìn)度要求，采取公路以及水路進(jìn)場[4,9]。

2.3變壓器進(jìn)場方案

桃源水電站變壓器運(yùn)輸尺寸6.2 m×2.4 m×3.5 m(長×寬×高)，運(yùn)輸控制重量65.4 t。合同規(guī)定由廠家負(fù)責(zé)運(yùn)至工地指定的地點(diǎn)。變壓器運(yùn)輸尺寸滿足公路普通運(yùn)輸界限要求，設(shè)備進(jìn)場采取公路運(yùn)輸方案。3臺(tái)主變壓器布置在副廠房40.00 m高程，主變壓器待副廠房形成后才能就位，考慮現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備分布及主變壓器的吊裝就位問題，經(jīng)仔細(xì)分析研究后決定在主變壓器至主安裝間之間增設(shè)鋼軌貫通，主變壓器進(jìn)場后由廠房170 t/50 t/10 t橋機(jī)卸車，將主變壓器安放在軌道上，借助預(yù)埋地錨和倒鏈將主變壓器倒運(yùn)至就位地點(diǎn)。此方案大大節(jié)省了成本，解決了變壓器吊裝就位問題[10]。

3廠房機(jī)電設(shè)備吊裝方案

廠房機(jī)電設(shè)備主要分為水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)兩大部分。水輪機(jī)部分包括尾水管、管型座、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪室、主軸，部件重量及尺寸見表2。

表2　水輪機(jī)部件重量及尺寸表

水電站廠房建設(shè)程序性較強(qiáng)，一般利用廠房永久橋機(jī)開展機(jī)組設(shè)備的組裝及吊裝作業(yè)，施工程序包括土建工作面移交、橋機(jī)安裝投入使用、機(jī)電設(shè)備進(jìn)場、機(jī)電設(shè)備組裝吊裝就位。廠房橋機(jī)能解決絕大部分的吊裝作業(yè)。但受施工進(jìn)度的影響，桃源水電站1～9號(hào)機(jī)組上、下游排架未形成，廠房橋機(jī)無法行駛至安裝工作面，故重新研究尾水管及管型座的吊裝方案[11]。

尾水管最大吊裝重量為12 t，管型座最大吊裝重量為36 t。安裝期間布置1臺(tái)MQ600B/30 t型門機(jī)，廠房區(qū)域在壩頂布置2臺(tái)MQ600/30 t型門機(jī)，用于混凝土澆筑及材料運(yùn)輸。管型座安裝前，主安裝間已澆筑完成具備布置大型臨時(shí)起吊設(shè)備條件(主體結(jié)構(gòu)已做調(diào)整滿足管型座吊裝強(qiáng)度要求)。為滿足施工進(jìn)度及安裝作業(yè)要求，管型座吊裝就位分別采取了壩頂施工門機(jī)抬吊和安裝間布置臨時(shí)汽車吊2種吊裝方案[12]。

1號(hào)機(jī)組管型座與安裝間相鄰，場地布置條件好，場內(nèi)施工機(jī)械均無法將其吊裝到位，1號(hào)機(jī)組處于安裝的關(guān)鍵線路，考慮管型座卸車及倒運(yùn)均需租用大型汽車吊，決定綜合利用廠內(nèi)汽車吊吊裝1號(hào)管型座就位。經(jīng)過計(jì)算、核實(shí)，安裝間主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿足汽車吊站車強(qiáng)度要求。反復(fù)測算后，在汽車吊站車位置增設(shè)2根結(jié)構(gòu)梁。管型座共分8節(jié)，全部采用260 t汽車吊在主安裝間內(nèi)直接將設(shè)備構(gòu)件吊裝就位。汽車吊進(jìn)場及站車位置見圖1。260 t汽車吊自主安裝間大門進(jìn)入，調(diào)頭轉(zhuǎn)向，車頭朝向面向下游偏左側(cè)，車尾與主安裝間右側(cè)接縫對(duì)齊?？紤]到管型座設(shè)備運(yùn)輸至主安裝間內(nèi)后均需翻身后進(jìn)行吊裝，因此在主安裝間上游側(cè)布置90 t汽車吊與260 t汽車吊配合進(jìn)行翻身。管型座運(yùn)輸至主安裝間后，懸掛好鋼絲繩利用已布置好的汽車吊將其翻身，翻身完畢后緩緩吊入基坑[13]。

圖1　260 t吊裝管型座進(jìn)場及站車位置示意圖　　　單位：mm

2號(hào)機(jī)組管型座距離安裝間較遠(yuǎn)，對(duì)臨時(shí)吊裝設(shè)備性能要求較高，需增加投資成本，研究決定采用壩頂施工門機(jī)吊裝就位。根據(jù)設(shè)備及現(xiàn)場情況，內(nèi)殼體上、下瓣及進(jìn)人筒由壩頂2臺(tái)門機(jī)(編號(hào)2號(hào)、4號(hào))抬吊。抬吊時(shí)，考慮到2臺(tái)門機(jī)從起鉤到吊裝到位的過程中不應(yīng)有起升或降低起重臂的動(dòng)作，現(xiàn)場制作9 000 mm吊梁1件，重約2 t。施工門機(jī)使用30 t吊鉤，作業(yè)半徑17～20 m，最大起重30 t。管型座安裝最重為2瓣內(nèi)殼體，單瓣運(yùn)輸重量為36 t，單瓣安裝重量38 t，加平衡梁和鋼絲繩等附件為40 t。2臺(tái)高架門機(jī)抬吊最大重量為60 t，吊裝系數(shù)為1.5倍，方案可行。將內(nèi)殼體運(yùn)至壩頂公路2、3號(hào)機(jī)組之間，裝好平衡梁，掛好吊裝用的鋼絲繩后，將設(shè)備緩緩吊起，2臺(tái)門機(jī)的起升速度應(yīng)一致。設(shè)備吊起后，2號(hào)門機(jī)向壩左方向緩緩行走大車，4號(hào)門機(jī)向壩右方向緩緩行走大車，同時(shí)2、4號(hào)門機(jī)起重臂應(yīng)向下游方向旋轉(zhuǎn)，待2臺(tái)門機(jī)的起重臂平行且與水流方向垂直時(shí)，2號(hào)門機(jī)再向壩右方向緩緩行走大車，4號(hào)門機(jī)向壩左方向緩緩行走大車，同時(shí)2號(hào)、4號(hào)門機(jī)起重臂繼續(xù)向下游方向旋轉(zhuǎn)直至下立柱安裝位置。詳見布置圖2[14]。

圖2　廠房壩頂門機(jī)抬吊管型座設(shè)備布置圖　單位：m

為保障關(guān)鍵線路進(jìn)度，減少對(duì)1號(hào)機(jī)組安裝影響，保障首臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期，3～9號(hào)機(jī)組管型座安裝期間盡管上下游廠房橋機(jī)通道形成，為了降低對(duì)1號(hào)機(jī)組其它設(shè)備拼裝的影響，后續(xù)機(jī)組管型座仍然采用與2號(hào)機(jī)組同樣的吊裝方式。

4施工實(shí)踐總結(jié)

大型設(shè)備倒運(yùn)及吊裝方案屬于重要的施工方案，是施工組織設(shè)計(jì)的主要組成部分。選擇不同的方案除施工費(fèi)用差別較大外，在工期與工作面協(xié)調(diào)方面也會(huì)造成不同程度的影響。同時(shí)場地布置條件及吊裝難度間接影響設(shè)備選型及制作分節(jié)。故在設(shè)計(jì)階段必須深入研究大型設(shè)備進(jìn)場及吊裝方案，避免實(shí)施階段方案變動(dòng)，打亂整體施工規(guī)劃。

(1) 充分利用場內(nèi)永久設(shè)備完成大型設(shè)備倒運(yùn)。桃源水電站實(shí)施階段，選用船閘上閘首永久門機(jī)倒運(yùn)機(jī)組定子。船閘位于工程范圍內(nèi)，在一期工程建成投運(yùn)，由業(yè)主單位自主管理，提高了設(shè)備進(jìn)場靈活性。同時(shí)減少租用碼頭、改造沿線道路設(shè)施的投資費(fèi)用。

(2) 綜合利用場內(nèi)起吊設(shè)備完成大型設(shè)備的吊裝作業(yè)。大型設(shè)備吊裝作業(yè)對(duì)場地要求較高，受限條件較多。在垂直起吊設(shè)備選型上，首先要與水工建筑布置特點(diǎn)(如高度、平面尺寸)匹配；其次要與拌合攪拌和水平運(yùn)輸能力相協(xié)調(diào)；最后要求設(shè)備性能和生產(chǎn)效率相對(duì)穩(wěn)定。通過對(duì)廠房施工現(xiàn)場的合理化布局，最終順利完成了機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電目標(biāo)。

(3) 加強(qiáng)設(shè)計(jì)階段大型設(shè)備運(yùn)輸方案研究。一般來說大型設(shè)備運(yùn)輸方案不制約水電站設(shè)備選型，可參考類似工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)設(shè)備外型尺寸初步擬定運(yùn)輸方案。但對(duì)道路條件艱苦地區(qū)，設(shè)備尺寸或重量突破一般工程時(shí)，必須做深入細(xì)化設(shè)計(jì)研究。重大項(xiàng)目必須聯(lián)合潛在廠家及大件運(yùn)輸公司開展工作，落實(shí)大型設(shè)備運(yùn)輸方案。

(4) 工程場內(nèi)設(shè)置大件存放場。大型設(shè)備運(yùn)輸受天氣及航運(yùn)條件影響較大，特別的水運(yùn)大件，運(yùn)輸時(shí)間長，要求高，需避開非通航季節(jié)。為保證工程有序開展，建議場內(nèi)設(shè)置適當(dāng)規(guī)模的大件存放場，增加吊裝作業(yè)的靈活性，避免因設(shè)備到貨滯后問題影響施工進(jìn)度[3,15]。

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Practice of Re-transporting and Lifting Large-sized Equipment on Site, Taoyuan Hydropower Project

PAN Junwei, YANG Le, TANG Weixiong, LUO Guohui

(HYDROCHINA Guiyang New Energy Co., Ltd., Chenzhou, Hunan424400,China)

Abstract:Taoyuan Hydropower Project consists of 25 flood sluices, earth-rock saddle dam, run-of-the-river powerhouse and navigation structures. 9 bulb-type tubular units, 20 MW each, are installed. Large-sized concrete precast members, steel structures and electromechanical equipment are arranged widely in the project. Construction scheme is proposed at design stage according to outline and sizes of members and surrounding conditions as well. At implementation stage, optimum lifting scheme is compared, studied and selected in terms of cost, technology and safety to successfully fulfill installation in accordance with site equipment distribution as well as in consideration of comprehensive utilization of construction equipment and reduction of interference between different and parallel activities. Both lifting equipment performance and site arrangement conditions are subjects to be studied for selection of the lifting scheme. Because of the reasonable dispatching and mobilizing construction equipment for lifting operation by multiple equipment, difficulty in lifting and installation of large-sized equipment is resolved and restriction from limit site on equipment arrangement is eliminated.Key words:Taoyuan Hydropower Project; large-sized equipment; re-transportation; lifting

文章編號(hào)：1006—2610(2016)03—0045—04

收稿日期：2015-10-30

作者簡介：潘軍偉(1987- )，男，河南省新蔡縣人，助理工程師，主要從事工程建設(shè)、運(yùn)行管理工作.

中圖分類號(hào)：TV547

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.012