錦屏二級水電站長豎井壓力鋼管安裝過程中豎井作業平臺、簡易升降電梯及防墜裝置的應用

戴海蓉

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 工程概況

錦屏二級水電站是雅礱江干流上的重要梯級電站,其水頭高約 310 m,電站總裝機容量 4 800 M W,單機容量 600 M W,為一低閘、長隧洞、大容量引水式電站。其中引水隧洞采用“4洞 8機”布置,平均長度 16.67 k m,4條引水隧洞在上游調壓室底部分岔,形成 8條高壓管道。

8條高壓管道的壓力鋼管按布置位置分為:上平段、上彎段、豎井段、下彎段和下平段。鋼管斷面為圓形,內徑由 6.5 m在廠前漸變至 6.05 m,與機組蝸殼延伸段相接。每條高壓管道壓力鋼管長約 540～584 m,其中豎井段鋼管長約 200 m。上平段、上彎段、豎井段和下彎段鋼管均采用16 M n R鋼材,管壁厚度為 20～36 m m;下平段鋼管采用 16 M n R和 600 M P a級兩種鋼材,管壁厚度為 38～56 m m。

8條高壓管道壓力鋼管的總工程量為 24 625 t,其中 600 M P a級鋼材鋼管重 2 140 t,16 M n R鋼材鋼管重 22 485 t。

錦屏二級水電站單條高壓管道布置見圖 1。

2 豎井壓力鋼管安裝方案

(1)錦屏二級水電站豎井壓力鋼管安裝方案得以實施的首要條件是取消豎井鋼管內支撐。

(2)豎井壓力鋼管單節管節利用 30 t平板拖車通過現場運輸道路及施工支洞運到安裝部位,利用安裝在豎井頂部的 2×16 t雙吊點單向橋機卸車并吊裝到位。豎井橋機布置型式及豎井壓力鋼管吊裝方式見圖 2。

(3)為方便豎井壓力鋼管安裝,豎井鋼管拼裝及焊接利用自制豎井作業平臺,同時配套設置一個簡易升降電梯,主要供豎井鋼管安裝人員上下作業平臺,同時運送一些小型設備和材料。豎井作業平臺及簡易升降電梯布置見圖 3。

3 豎井作業平臺

3.1 結構型式

豎井作業平臺由型材和鋼板焊接而成,高 6 m,有三層平臺。其中上層平臺為鋼管管節調整、組拼、焊接平臺;中層平臺主要用于存放焊接設備和各種臨時材料;下層平臺為焊縫打磨、防腐施工平臺,同時用于簡易升降電梯的臨時存放。豎井作業平臺結構型式見圖 4。

在作業平臺上、下層各安裝 4個導向滑輪,導向滑輪在作業平臺的吊裝過程中起導向和穩定作用。在中層平臺底部布置兩組共 4個定滑輪用于作業平臺與簡易升降電梯的連接,定滑輪間距 ＞1/2吊籠最大外型尺寸。

在上層平臺四角焊接 8個吊耳,并安裝 8根φ 20鋼絲繩,其中 4根鋼絲繩通過吊耳及掛鉤將作業平臺懸掛于已裝鋼管管壁上口(下文稱“常用鋼絲繩”),另外 4根鋼絲繩作為備用(下文稱“備用鋼絲繩”)。

3.2 豎井作業平臺的使用方法

豎井作業平臺的使用方法見圖 3。

(1)豎井作業平臺的首次就位:豎井作業平臺運到豎井頂部 2×16 t橋機覆蓋范圍內,將焊接設備及壓縫工裝等放入中層作業平臺,利用 2×16 t橋機將其吊到已裝鋼管部位,將作業平臺上的 4根常用鋼絲繩通過吊耳及掛鉤掛于已裝鋼管管壁上口。

圖 1 錦屏二級水電站單條高壓管道布置圖

(2)豎井作業平臺的后續就位:利用 2×16 t橋機將待裝鋼管管節吊至接近最上節已裝鋼管上端口時,將豎井作業平臺上的 4根備用鋼絲繩掛到2×16 t橋機主鉤上,提升主鉤,使作業平臺隨待裝鋼管吊起,待 4根備用鋼絲繩受力后,操作人員站在上層作業平臺上將掛在已裝鋼管管口上的 4根常用鋼絲繩掛鉤摘除,然后將待裝鋼管下落至已裝鋼管管口,待裝鋼管穩定固定后摘除掛在橋機主鉤上的起吊鋼絲繩,再次提升主鉤,待作業平臺上升至待裝鋼管內適當位置,將作業平臺上的 4根常用鋼絲繩掛鉤懸掛于待裝鋼管管口,待取下掛在橋機主鉤上的 4根備用鋼絲繩后,施工人員即可在作業平臺上繼續進行鋼管安裝作業。

(3)作業平臺就位后,安裝人員從下彎段管壁內側的爬梯經安全平臺進入簡易升降電梯,由升降電梯進入作業平臺。

4 簡易升降電梯

4.1 結構型式

簡易升降電梯由吊籠及其升降系統、防墜裝置等組成。簡易升降電梯結構型式見圖 5,其與豎井作業平臺的聯接方式見圖 6。

圖 2 錦屏二級水電站豎井橋機布置圖

(1)吊籠由型材和鋼板焊接而成。升降系統主要用于控制吊籠的升降,由一臺 10 t卷揚機及若干地錨和導向裝置組成。

10 t卷揚機鋼絲繩利用布置在豎井底部的一組導向裝置通過預先布置在豎井作業平臺中層平臺底部的兩個定滑輪與安裝在簡易升降電梯平衡梁中部的楔形繩卡相連接。

(2)防墜裝置主要用于防止吊籠升降過程中由于其起吊鋼絲繩突然發生斷裂而引發的高空墜落事故,該套裝置由平衡梁、防墜器、5 t卷揚機及若干地錨和導向裝置組成。

5 t卷揚機鋼絲繩與防墜器連接后通過預先安裝在作業平臺中層的兩個定滑輪與固定在豎井底部的一組地錨相連接。

4.2 簡易升降電梯的使用方法

簡易升降電梯安全連接后,操作 5 t卷揚機,調整鋼絲繩張緊度至安全使用范圍。簡易升降電梯在使用時,只需操作10 t卷揚機即可實現吊籠的安全升降。

由于整個簡易升降電梯合理使用了防墜裝置及其平衡梁,在吊籠升降過程中,既可有效預防人員高空墜落事故的發生,又可防止吊籠在升降過程中發生旋轉,從而確保了施工人員的生命安全。

4.3 設備的選型

(1)吊籠、防墜器及附件:由河北省武安市通達機械有限公司生產,吊籠型號為 G L S-0.8型,防墜器為 B F 0511型,楔形繩卡為 X S 60(B)型。

(2)10 t卷揚機:為 J M-10雙液壓抱閘型慢速電動卷揚機,鋼絲繩額定速度≤15 m/m i n,鋼絲繩直徑為 28 m m(6×37+F C),卷筒容繩量為 500 m。

(3)5 t卷揚機:為 J M-5雙液壓抱閘型慢速電動卷揚機,鋼絲繩直徑為 20 m m(6×37+F C),卷筒容繩量為 500 m。

圖3 豎井壓力鋼管作業平臺及簡易升降電梯布置示意圖

圖 4 豎井作業平臺結構型式示意圖

圖 5 豎井簡易升降電梯結構型式示意圖

圖 6 簡易升降電梯與豎井作業平臺聯接方式示意圖

4.4 簡易升降電梯在使用過程中的注意事項

(1)防墜裝置在正式使用前應做等負荷墜落試驗。

(2)在鋼管吊裝過程中,簡易升降電梯中 10 t、5 t卷揚機鋼絲繩應隨豎井作業平臺同步升降,待作業平臺懸掛到位后,重新調整 5 t卷揚機鋼絲繩的張緊度至安全使用范圍。

(3)定期按規定對簡易升降電梯所使用的鋼絲繩進行檢查及維護保養。

5 結 語

在錦屏二級水電站長豎井壓力鋼管安裝過程中,由于使用了豎井作業平臺、簡易升降電梯及防墜裝置,在有效解決施工人員高空施工作業、垂直運輸等問題的同時,也大大降低了長豎井鋼管安裝的作業風險。該施工方法可供同類工程進行長豎井施工時借鑒。