安谷水電站機(jī)組座環(huán)下護(hù)板分段安裝方案優(yōu)化

張 龍

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

安谷水電站是大渡河干流梯級(jí)開發(fā)中的最后一級(jí)，壩址位于樂山市市中區(qū)與安谷區(qū)接壤的安谷河段生姜坡，距上游沙灣水電站約35 km，下游距樂山市區(qū)15 km，電站采用混合式開發(fā)，水庫正常蓄水位高程398 m，庫容6 330萬m3，設(shè)計(jì)引用流量2 640.9 m3/s，電站裝機(jī)容量為772 MW，裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量為190 MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組(分別為1#、2#、3#、4#,也稱大機(jī))和1臺(tái)12 MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組(為5#，也稱生態(tài)機(jī)組、小機(jī))。

電站大機(jī)座環(huán)由上、下環(huán)板與24個(gè)固定導(dǎo)葉組成，作為頂蓋及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的支承平面，座環(huán)最大外徑為13 900 mm，高度為4 484 mm，重量為204.5 t，分成4瓣運(yùn)輸?shù)焦さ兀瑔伟曛丶s51.1 t，在工地現(xiàn)場(chǎng)用螺栓連接。座環(huán)安裝調(diào)整加固完畢進(jìn)行下護(hù)板安裝。原制造廠方案：以座環(huán)上法蘭面為基準(zhǔn)，在座環(huán)固定導(dǎo)葉上放出座環(huán)固定導(dǎo)葉之間的下護(hù)板安裝高程并作出清晰的標(biāo)記，在每個(gè)固定導(dǎo)葉上各點(diǎn)焊兩塊護(hù)板掛裝的臨時(shí)定位擋塊。首先掛裝1#～2#斷面(定位節(jié))，再順時(shí)針、逆時(shí)針方向同時(shí)掛裝，最后進(jìn)行裝焊拉緊[1]。若按照制造廠提供的護(hù)板安裝指南進(jìn)行安裝存在問題。鑒于護(hù)板上端部與一期混凝土縫隙小，導(dǎo)致二期混凝土澆筑質(zhì)量難以保證。為提高座環(huán)下護(hù)板二期混凝土澆筑質(zhì)量，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)各方充分討論并征得制造廠同意，將部分下護(hù)板分割成兩段并在護(hù)板內(nèi)側(cè)搭設(shè)支撐骨架進(jìn)行護(hù)板的安裝，通過方案優(yōu)化，提高了二期混凝土澆筑質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。筆者介紹了具體的方案優(yōu)化過程。

2 下護(hù)板安裝方案

2.1 方案優(yōu)化

座環(huán)下護(hù)板直板段最長達(dá)7.56 m。若采用制造廠安裝指南提供的安裝流程，雖然下護(hù)板安裝質(zhì)量能夠得到保證，但其二期混凝土因護(hù)板上端部與一期混凝土縫隙較小而導(dǎo)致混凝土入倉和振搗困難，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證且因施工難度大導(dǎo)致進(jìn)度緩慢。為確保座環(huán)下護(hù)板二期混凝土澆筑質(zhì)量并加快施工進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)各方經(jīng)多次研討論證并征得制造廠同意優(yōu)化了下護(hù)板安裝方案，將座環(huán)下護(hù)板的安裝工序及安裝方式進(jìn)行了調(diào)整，即將部分下護(hù)板分段并增設(shè)了下護(hù)板支撐骨架。實(shí)踐證明：優(yōu)化后，提高了下護(hù)板安裝質(zhì)量和二期混凝土澆筑質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。

2.2 下護(hù)板安裝流程

下護(hù)板安裝工藝流程見圖1。

圖1 下護(hù)板安裝工藝流程圖

2.3 護(hù)板分段

下護(hù)板在施工現(xiàn)場(chǎng)分段加工，分段位置位于座環(huán)底部座環(huán)基礎(chǔ)螺栓緊固進(jìn)人孔洞處，為避免出現(xiàn)十字焊縫，相鄰兩塊護(hù)板分段位置錯(cuò)開不小于500 mm的距離進(jìn)行分段。分段區(qū)域?yàn)?1#～8#斷面，共14塊，并對(duì)分段的第一段和第二段護(hù)板進(jìn)行坡口加工[2]。

2.4 護(hù)板安裝骨架的搭設(shè)

(1)為提高安裝質(zhì)量和加快施工進(jìn)度，減少護(hù)板分段處由于混凝土澆筑引起的第一段和第二段護(hù)板可能出現(xiàn)的變形，在護(hù)板內(nèi)側(cè)采用10#槽鋼搭設(shè)主支撐骨架。骨架布置方式為：相鄰護(hù)板共用一根槽鋼作為支撐體，將每根作為支撐體的槽鋼上端加固在座環(huán)下環(huán)上，下端固定在蝸殼底面，具體的布置方式見圖2、3、4。

圖2 下護(hù)板安裝支撐系統(tǒng)圖

圖3 下護(hù)板安裝支撐平面圖

(2)根據(jù)埋入部分的裝配圖、基礎(chǔ)環(huán)加工圖、座環(huán)加工裝配圖，以座環(huán)上法蘭面為基準(zhǔn)，在座環(huán)固定導(dǎo)葉上放出座環(huán)固定導(dǎo)葉之間的下護(hù)板安裝高程并作出清晰的標(biāo)記，用L50角鋼焊接出水平異形板、圓弧過渡段的安裝限位支撐[3]。

2.5 護(hù)板安裝

2.5.1 下護(hù)板第一段的安裝

(1)首先掛裝1#～2#斷面(定位節(jié))的下護(hù)板第一段，掛裝時(shí)利用已經(jīng)做好的支撐骨架，直接將護(hù)板緊貼于骨架槽鋼上，然后用全站儀檢查護(hù)板外側(cè)的方位偏差。

(2)檢查完成后，對(duì)護(hù)板內(nèi)部進(jìn)行加固，加固方式見圖5。

圖4 下護(hù)板安裝支撐剖面圖

圖5 下護(hù)板澆筑支撐圖

(3)按照以上步驟順時(shí)針、逆時(shí)針方向同時(shí)掛裝剩余-1#斷面至8#斷面的護(hù)板下段。

(4)按照(1)、(2)步驟安裝9#～19#斷面、-1#～-3#斷面的下護(hù)板安裝，調(diào)整相鄰下護(hù)板間隙、錯(cuò)牙，其間隙不應(yīng)大于3 mm，錯(cuò)牙應(yīng)不超過1.5 mm。

(5)安裝19#斷面及-4#斷面護(hù)板。該處護(hù)板根據(jù)固定導(dǎo)葉頭部異形進(jìn)行配割。

(6)對(duì)各個(gè)斷面縱縫進(jìn)行焊接。焊縫焊接時(shí)應(yīng)由多名焊工同時(shí)對(duì)稱分段退步焊接，焊接時(shí)應(yīng)保持焊接速度一致。

2.5.2 下護(hù)板第二段的安裝

下護(hù)板第一段澆筑完成后，在下護(hù)板外圍搭建操作及焊接平臺(tái)，然后進(jìn)行下護(hù)板第二段的安裝工作[4]。首先掛裝1#～2#斷面(定位節(jié))的下護(hù)板第二段，掛裝時(shí)利用已經(jīng)做好的支撐骨架直接將護(hù)板緊貼于骨架槽鋼上，然后用全站儀檢查護(hù)板外側(cè)的方位偏差。檢查完成后，對(duì)護(hù)板內(nèi)部進(jìn)行加固，加固方式見圖5。

(1)按照以上步驟順時(shí)針、逆時(shí)針方向同時(shí)掛裝剩余-1#斷面至8#斷面的護(hù)板第二段，調(diào)整相鄰下護(hù)板間隙、錯(cuò)牙，間隙不應(yīng)大于3 mm，錯(cuò)牙應(yīng)不超過1.5 mm。

(2)先進(jìn)行第二段各個(gè)斷面的縱縫焊接，再進(jìn)行下護(hù)板第一段與第二段的環(huán)形縫焊接。焊縫焊接時(shí)應(yīng)由多名焊工同時(shí)對(duì)稱分段退步焊接，焊接時(shí)應(yīng)保持焊接速度一致。

2.5.3 座環(huán)上部異形導(dǎo)流板及圓弧過渡段的安裝

(1)根據(jù)支撐骨架安裝過程中焊接的限位角鋼，在其上面先安裝異形板，異形板與基礎(chǔ)環(huán)外圓止口緊貼，調(diào)整下護(hù)板過流面至座環(huán)上法蘭面距離為3 384 mm；調(diào)整相鄰下護(hù)板間隙、錯(cuò)牙，間隙不應(yīng)大于3 mm，對(duì)于大于3 mm的部位應(yīng)采用先長焊的辦法進(jìn)行處理直至間隙不大于3 mm為止，錯(cuò)牙應(yīng)不超過1.5 mm；對(duì)于局部錯(cuò)牙大于1.5 mm且不可調(diào)整的部位采用焊縫平滑過渡。

(2)圓弧過渡段的安裝。根據(jù)已經(jīng)安裝好的各塊異形板，按照對(duì)應(yīng)編號(hào)安裝圓弧過渡段，調(diào)整相鄰護(hù)板間隙、錯(cuò)牙，間隙不應(yīng)大于3 mm，錯(cuò)牙應(yīng)不超過1.5 mm。

(3)座環(huán)固定導(dǎo)葉之間的異形板及圓弧段的焊接。護(hù)板焊縫焊接時(shí)應(yīng)由多名焊工同時(shí)對(duì)稱分段退步焊接，焊接時(shí)應(yīng)保持焊接速度一致。固定導(dǎo)葉之間的異形板及圓弧段焊接時(shí)，先焊異形板與過渡段的組合縫，后焊異形板各節(jié)間焊縫，然后施焊異形板與基礎(chǔ)環(huán)焊縫，最后焊異形板與24個(gè)固定導(dǎo)葉焊縫。在固定導(dǎo)葉之間的下護(hù)板焊接過程中應(yīng)監(jiān)視座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)水平的變化情況，以便調(diào)整焊接順序，從而保證座環(huán)水平、圓度在上護(hù)板焊后也滿足相應(yīng)的要求[5]。

(4)背板處理。異形板及圓弧段所有焊縫焊接完成后，在圓弧段與下護(hù)板第二段的焊縫后加裝背板，采用50#扁鐵電焊封住該處焊縫，待混

凝土澆筑完成后進(jìn)行該焊縫的焊接。

3 結(jié) 語

安谷水電站下護(hù)板安裝方案的優(yōu)化，既保證了下護(hù)板本身安裝質(zhì)量的要求，又解決了二期混凝土澆筑問題，促進(jìn)了施工進(jìn)度，對(duì)大型軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組水輪機(jī)埋件安裝具有一定的借鑒價(jià)值。