水電站機(jī)組蝸殼安裝技術(shù)及安全防控措施

呂國(guó)偉

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610299）

0 引言

楊房溝水電站，作為我國(guó)首個(gè)EPC 模式建設(shè)的大型水電站，左地下廠房布置4 臺(tái)單機(jī)容量375MW 的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1500MW。單臺(tái)機(jī)組蝸殼分27 節(jié)，包括21 節(jié)蝸殼和6 節(jié)延伸段，單節(jié)最大尺寸為蝸殼延伸段第6 節(jié)，尺寸為Φ8.82m×1.25m（進(jìn)口段）。蝸殼材質(zhì)為S500M，最大板厚52mm，最小板厚25mm。

蝸殼設(shè)四個(gè)湊合節(jié)，瓦片湊合，制造時(shí)在進(jìn)水邊側(cè)預(yù)留100mm現(xiàn)場(chǎng)配割余量，分別為蝸殼進(jìn)口延伸段第6 節(jié)、蝸殼第4 節(jié)、蝸殼第11 節(jié)、蝸殼第17 節(jié)，其中蝸殼進(jìn)口延伸段第6 節(jié)配割余量為250mm。蝸殼基礎(chǔ)采用鋼支墩、拉緊器拉錨的固定方式。在蝸殼底部、腰部總共布置有41 件蝸殼支撐；蝸殼腰部布置29 個(gè)蝸殼拉錨。

1 施工現(xiàn)場(chǎng)布置

蝸殼安裝條件：混凝土澆筑至1968.50m，蝸殼安裝預(yù)埋基礎(chǔ)板、錨鉤預(yù)埋支墩澆筑完成；座環(huán)安裝就位、驗(yàn)收完成；座環(huán)基礎(chǔ)預(yù)緊、焊接加固、驗(yàn)收完成；座環(huán)上、下施工作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)完成；蝸殼基坑安裝、焊接電源布置到位，滿(mǎn)足蝸殼安裝焊接要求；安裝間80t 或600t施工橋機(jī)具備吊裝蝸殼能力。

根據(jù)基坑施工進(jìn)度和蝸殼安裝時(shí)間，安裝間的工位主要用于座環(huán)組圓焊接、基礎(chǔ)環(huán)的組焊施工、機(jī)坑里襯的組圓焊接施工等，安裝場(chǎng)僅考慮蝸殼卸車(chē)工位，蝸殼在安裝場(chǎng)盡可能少占用場(chǎng)地，因此需要車(chē)輛全天候、不間斷地拉運(yùn)蝸殼，以滿(mǎn)足蝸殼掛裝施工進(jìn)度，見(jiàn)圖1。

圖1 蝸殼支墩?qǐng)D

1.1 基坑內(nèi)場(chǎng)地布置

每臺(tái)機(jī)組座環(huán)上環(huán)板、基礎(chǔ)環(huán)環(huán)板上布置兩層封閉施工平臺(tái)，用于蝸殼掛裝和焊接施工作業(yè)。平臺(tái)采用工字鋼框架結(jié)構(gòu)，表面鋪設(shè)花紋鋼板，按承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。平臺(tái)上布置電源、焊機(jī)、焊條烘干箱、溫控儀、空壓機(jī)、碳弧氣刨機(jī)等設(shè)備，并且堆放焊條、加溫片、工器具、零星材料等。上層平臺(tái)開(kāi)進(jìn)人孔，布置1 套爬梯至下層平臺(tái)。在蝸殼外側(cè)布置腳手架、輕鋼跳板施工作業(yè)平臺(tái)，用于蝸殼掛裝調(diào)整、蝸殼環(huán)縫焊接施工。平臺(tái)沿蝸殼外圓弧度搭設(shè)，自蝸殼層混凝土地面開(kāi)始搭設(shè)，按每2m 一層施工焊接平臺(tái)布置，腳手架上鋪設(shè)雙排輕鋼跳板作為施工平臺(tái)，平臺(tái)外側(cè)用布設(shè)安全圍欄。在蝸殼內(nèi)側(cè)內(nèi)支撐上焊接角鋼等材料，用輕鋼跳板搭設(shè)焊接施工作業(yè)平臺(tái)。

1.2 供電

基坑內(nèi)蝸殼施工作業(yè)，蝸殼焊接的焊機(jī)、焊條烘干箱、溫控儀、空壓機(jī)、碳弧氣刨機(jī)、加熱片等施工用電負(fù)荷，單臺(tái)機(jī)組需要約1000kW負(fù)荷，考慮2 臺(tái)機(jī)組蝸殼同時(shí)施工。從地下廠房安裝間配電中心供電，通過(guò)主廠房上游棧橋電纜送至二級(jí)配電柜，最終送至1#、2#機(jī)組和3#、4#機(jī)組之間1968.50 高程的2 個(gè)3 級(jí)配電盤(pán)上，供1#～4#機(jī)組蝸殼基坑安裝、焊接、加溫施工用電。

1.3 通風(fēng)

地下廠房通風(fēng)利用土建形成的通風(fēng)系統(tǒng)。焊接施工用氣設(shè)備為0.9m3空壓機(jī)和3m3空壓機(jī)，布置在焊接區(qū)域。壓縮空氣經(jīng)冷卻裝置及油水分離器處理后使用，以確保壓縮空氣干燥潔凈。同時(shí)在焊接及防腐作業(yè)區(qū)域布置軸流排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行臨時(shí)通風(fēng)。

2 保障措施

為確保工程順利進(jìn)行，在安全建設(shè)方面提出以下措施：

（1）工區(qū)將在安裝工作中開(kāi)展多工作面交叉、平行作業(yè)的方法，縮短關(guān)鍵線(xiàn)路，減少直線(xiàn)工期，加快工程進(jìn)度，確保蝸殼按期或提前完成。

（2）積極參加業(yè)主、監(jiān)理和總承包召開(kāi)的有關(guān)會(huì)議，及時(shí)落實(shí)會(huì)議決定。

（3）做好環(huán)境保護(hù)、治安保衛(wèi)、防洪度汛等工作，避免各種意外情況對(duì)生產(chǎn)的不利影響。

（4）建立以工區(qū)主任為質(zhì)量安全第一責(zé)任人，施工班長(zhǎng)為班組質(zhì)量安全第一責(zé)任人的質(zhì)量安全管理體系，并設(shè)立專(zhuān)職質(zhì)量安全工程師，從工區(qū)主任、質(zhì)量管理部、安全環(huán)保部層層把關(guān)。

3 蝸殼掛裝

3.1 準(zhǔn)備

（1）一般準(zhǔn)備

根據(jù)圖紙的材料明細(xì)表及發(fā)貨清單，與廠家代表、監(jiān)理、管理局共同檢查蝸殼部件是否損壞，清點(diǎn)貨物是否到齊，測(cè)壓接頭、螺塞、支撐件、電焊條及其它附件等是否齊全，并記錄確認(rèn)。

（2）施工場(chǎng)地準(zhǔn)備

清理安裝間場(chǎng)地和設(shè)備，將現(xiàn)場(chǎng)多余雜亂的設(shè)備和材料吊走或擺放整齊在其它位置，保證運(yùn)輸?shù)跹b通道的暢通。

（3）基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)放

根據(jù)廠家圖紙?jiān)谖仛さ装鍖?968.5m 放蝸殼斷面中點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)地樣，以在地面上標(biāo)好的蝸殼投影線(xiàn)作為蝸殼安裝參考線(xiàn)。特別是定位節(jié)，需在定位節(jié)兩側(cè)放斷面中心點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)地樣。復(fù)測(cè)座環(huán)安裝高程，檢查座環(huán)固定導(dǎo)葉中心線(xiàn)標(biāo)記的準(zhǔn)確性，在固定導(dǎo)葉上標(biāo)記明確的高程標(biāo)記。

3.2 蝸殼翻身

在安裝場(chǎng)用廠房80t 或600t 橋機(jī)上、下游2 個(gè)鉤進(jìn)行蝸殼抬翻。蝸殼進(jìn)口直管段翻身時(shí)，用上游主鉤做主起吊鉤，下游副鉤做翻身吊鉤；其余管節(jié)翻身時(shí)，上、下游任一鉤做主起吊鉤均可。以下均以上游主鉤做主起吊鉤。廠房橋機(jī)上游主鉤掛2 點(diǎn)，掛裝在蝸殼頂部主吊點(diǎn)上，橋機(jī)下游副鉤掛2 點(diǎn)，掛裝在蝸殼底部翻身吊點(diǎn)上。同時(shí)起升廠房橋機(jī)上、下游2 個(gè)鉤，將蝸殼抬起，緩慢降落下游翻身副鉤，直至副鉤鋼絲繩不受力。摘除副鉤鋼絲繩。

3.3 蝸殼掛裝順序

根據(jù)蝸殼裝配圖，確定蝸殼延伸段第3 節(jié)、蝸殼第10 節(jié)、蝸殼第16 節(jié)及已裝焊在座環(huán)上的蝸殼尾部管節(jié)作為定位節(jié)；湊合節(jié)為：蝸殼延伸段第6 節(jié)、蝸殼第4 節(jié)、蝸殼第11 節(jié)、蝸殼第17 節(jié)。先進(jìn)行定位節(jié)的掛裝，定位節(jié)掛裝后沿逆時(shí)針進(jìn)行蝸殼其余管節(jié)的掛裝，然后進(jìn)行兩定位節(jié)之間的蝸殼湊合節(jié)的掛裝，最后進(jìn)行蝸殼與壓力鋼管之間的蝸殼延伸段第6 節(jié)的掛裝。

（1）蝸殼掛裝順序。第10 節(jié)（定位節(jié)）→第3 節(jié)（定位節(jié)）→第16節(jié)（定位節(jié)）→第21 節(jié)→第9 節(jié)→第15 節(jié)→第2 節(jié)→第20 節(jié)→第8節(jié)→第14 節(jié)→第1 節(jié)→第19 節(jié)→第7 節(jié)→第13 節(jié)→第18 節(jié)→第6 節(jié)→第12 節(jié)→第5 節(jié)→延伸段第1 節(jié)→延伸段第2 節(jié)→延伸段第3 節(jié)→第4 節(jié)→延伸段第5 節(jié)→第17 節(jié)（湊合節(jié)）→第11 節(jié)（湊合節(jié)）→第4 節(jié)（湊合節(jié)）→蝸殼延伸段第6 節(jié)（湊合節(jié)），見(jiàn)圖2。

圖2 蝸殼掛裝順序圖

（2）定位節(jié)掛裝。在蝸殼底部與混凝土之間安裝支墩、千斤頂作為外支撐調(diào)整工具。吊裝定位節(jié)，根據(jù)定位節(jié)位置，將定位節(jié)開(kāi)口與座環(huán)上過(guò)渡板上標(biāo)記對(duì)應(yīng)，用座環(huán)上過(guò)渡板上的擋塊將蝸殼拖住；緩慢落鉤，讓蝸殼下滑，底板向座環(huán)下過(guò)渡板靠攏，落在座環(huán)下過(guò)渡板上的擋塊上。用蝸殼遠(yuǎn)點(diǎn)的支撐、蝸殼底板支撐及臨時(shí)支撐固定蝸殼定位節(jié)。

（3）其它管節(jié)掛裝。蝸殼其余節(jié)掛裝時(shí)，首先調(diào)整蝸殼與過(guò)渡板之間的錯(cuò)牙、間隙，錯(cuò)牙應(yīng)不大于2mm、間隙應(yīng)在2～4mm 之間。其次再調(diào)整環(huán)縫的間隙、錯(cuò)牙，間隙應(yīng)在2～4mm 之間、錯(cuò)牙應(yīng)不大于3mm。調(diào)整合格后，在相應(yīng)焊縫的背縫上點(diǎn)焊固定。

蝸殼環(huán)縫間隙、錯(cuò)牙調(diào)整時(shí)，只允許調(diào)整或割斷靠近定位節(jié)一側(cè)的蝸殼內(nèi)支撐（若蝸殼管節(jié)內(nèi)僅有一排支撐，除了蝸殼靠近過(guò)渡板開(kāi)口方向的內(nèi)支撐外，不允許調(diào)整或配割蝸殼內(nèi)支撐，否則應(yīng)按蝸殼的拼裝要求對(duì)每節(jié)蝸殼的進(jìn)、出水邊進(jìn)行斷面尺寸檢查），另一側(cè)蝸殼內(nèi)支撐不允許割斷。為防止蝸殼環(huán)縫焊接應(yīng)力過(guò)大，環(huán)縫錯(cuò)牙、間隙的調(diào)整合格后應(yīng)擰緊千斤頂以使蝸殼的重量盡量轉(zhuǎn)移到千斤頂上并傳遞到相應(yīng)的混凝土。蝸殼環(huán)縫的調(diào)整順序應(yīng)與蝸殼的掛裝順序一致。為保證座環(huán)水平在蝸殼的掛裝過(guò)程中變化盡可能小，蝸殼掛裝時(shí)應(yīng)注意座環(huán)的受力平衡、盡量采用中心對(duì)稱(chēng)掛裝蝸殼，并在蝸殼掛裝過(guò)程中及時(shí)地安裝上相應(yīng)的蝸殼支撐以將蝸殼的重量盡量轉(zhuǎn)移到蝸殼支撐上。同時(shí)，在蝸殼的掛裝、調(diào)整過(guò)程中應(yīng)監(jiān)視座環(huán)的水平。為保證蝸殼與壓力鋼管的平滑連接，蝸殼直管段掛裝時(shí)應(yīng)調(diào)整蝸殼直管段到機(jī)組Y 軸線(xiàn)的距離，偏差應(yīng)不大于—蝸殼進(jìn)口直徑8820mm）。蝸殼環(huán)縫壓縫調(diào)整采用自制壓縫器進(jìn)行，壓縫器單側(cè)焊接在蝸殼上，焊接工藝同蝸殼環(huán)縫焊接工藝，用梯形螺桿進(jìn)行環(huán)縫錯(cuò)牙調(diào)整，安裝盡量采取少碼壓縫。

4 安全技術(shù)措施

施工現(xiàn)場(chǎng)成立以總承包項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)下的，由工區(qū)主任、工區(qū)副主任、安全總監(jiān)、總工程師、各部門(mén)負(fù)責(zé)人及生產(chǎn)班組等負(fù)責(zé)人組成的施工安全管理領(lǐng)導(dǎo)小組。工區(qū)主任對(duì)本單位的安全施工負(fù)直接領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任。小組的主要作用是加強(qiáng)施工安全管理、切實(shí)落實(shí)過(guò)程控制、確保各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到相關(guān)要求；包括制定施工方案及安全措施、施工前對(duì)所有參與人員進(jìn)行安全交底、施工過(guò)程中進(jìn)行安全跟蹤和控制、對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理。項(xiàng)目部設(shè)專(zhuān)職安全員，施工作業(yè)班班長(zhǎng)為兼職安全員，對(duì)本班人員在施工過(guò)程中的安全和健康全面負(fù)責(zé)。

（1）施工前對(duì)蝸殼運(yùn)輸、吊裝及安裝人員進(jìn)行安裝技術(shù)交底及安全交底。

（2）施工中必須堅(jiān)持執(zhí)行國(guó)家有關(guān)安全生產(chǎn)的法律、法規(guī)和方針政策；專(zhuān)職（兼職）安全員必須全程監(jiān)守，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并提出整改措施。

（3）施工人員應(yīng)認(rèn)真履行自己的安全施工職責(zé)。在施工班組配備安檢員，負(fù)責(zé)施工中的安全檢查工作并做記錄。施工班組認(rèn)真組織每周一次的安全日活動(dòng)，并做好記錄。

（4）蝸殼運(yùn)輸前應(yīng)對(duì)道路情況再次進(jìn)行檢查，著重注意路面情況、車(chē)流量、道路兩側(cè)及空中障礙物。

（5）編制完善的崗位責(zé)任制，將責(zé)任具體到人，認(rèn)真落實(shí)技術(shù)責(zé)任制。

（6）吊裝作業(yè)時(shí)必須按照規(guī)定負(fù)荷進(jìn)行吊裝，吊具、索具經(jīng)計(jì)算選擇使用。

（7）55t 吊車(chē)在進(jìn)行吊裝時(shí)支腿支撐應(yīng)平穩(wěn)，較軟地面還應(yīng)在支腿下加墊枕木，必要時(shí)可在支臂下設(shè)枕木支墩。

5 結(jié)束語(yǔ)

整個(gè)施工安裝過(guò)程通過(guò)科學(xué)管理和技術(shù)改造進(jìn)步，最大限度地節(jié)約資源與減少對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的施工活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四節(jié)一環(huán)保（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)）和綠色施工規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化；安裝開(kāi)展了綠色施工的技術(shù)研究，發(fā)展綠色施工的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料與新工藝，推行應(yīng)用示范工程。運(yùn)送焊材、型材等，不污損進(jìn)場(chǎng)公路。蝸殼施工設(shè)備及材料運(yùn)輸無(wú)容易散落、飛揚(yáng)、流漏的現(xiàn)象。焊接作業(yè)階段，采取通風(fēng)、定期清掃等措施，達(dá)到作業(yè)區(qū)無(wú)塵埃積累，目測(cè)揚(yáng)塵高度小于1.5m，不大面積擴(kuò)散到場(chǎng)區(qū)外。噪音、光污染、水污染得到全面控制。