麒麟寺水電站大型弧門水上安裝方案的實施

曹小麗, 張生明, 陳廣寧

(1.中國水利水電第五工程局有限公司 第三分局,四川 成都 610225;2.甘肅大唐白龍江發電有限責任公司,甘肅 文縣 746412)

1 概 述

1.1 基本情況

麒麟寺水電站位于甘肅省文縣中廟鄉境內,是白龍江流域開發規劃中的第 15個梯級電站。電站總裝機容量 111 M W,總庫容 2 970萬 m3,年發電量 4.47億 k W?h。

由于受工程開工滯后及混凝土供應時間推遲等多方面原因影響,一期泄洪閘主體工程施工時間被迫推后。為確保二期工程的如期進行,保證工程發電目標的順利實現,提出了采用先過流、再進行弧門水上安裝的總體方案。

1.2 施工總體方案的確定

2006年 11月,根據工程實際,為確保大江截流目標按期實現,針對弧門水上安裝總體方案,由監理單位組織召開了“過流條件弧形閘門安裝專題討論會”,對其實施的可行性及存在問題進行了詳細的分析論證。

2006年 12月,在完成了過流后弧形閘門安裝相關成果資料設計工作、先后上報了《金結預就位土建部分預埋件施工方案》、《閘頂簡易橋吊及臺車設計布置方案》、《截流后水上金結施工方案》、《截流土建及金結施工進度計劃》等相關細化成果資料后,弧門水上安裝工作正式啟動。

1.3 弧門水上安裝的主要控制難點

(1)過流后安裝的交通運輸。

過流后原有施工道路已全部拆除,而作業現場場地亦十分狹窄,不具備大規模存放金結構件條件,安裝所需的約 500 t構件均需由場外倒運至安裝場面。為了盡可能不影響二期施工,過流后金結安裝運輸通道及倒運、存放和就位場地的合理布設存在較大難度,成為方案實施的首要條件。

(2)水上安裝精度控制及質量保證。

在正式過流前,過流斷面以下部分金結埋件及二期作業已全部完成,而過流后則將原弧門“旱地”作業調整到“水上”實施。按照規范規定,作為安裝鉸座、側止水座板、底檻等埋件用的控制點應由同一基準點引出,其相互間的尺寸應仔細核對,避免出現差錯。過流后弧門的安裝精度及質量的控制是方案控制難度及成敗的關鍵。

(3)過流后弧門安裝的起重設備。

金結安裝需要的起重設備應能覆蓋全部安裝作業區域并滿足安裝能力。過流后作業場面狹窄、運輸通道布置困難、起重設備的選擇及布置成為過流條件下弧門安裝的又一難題。

(4)過流后安裝過程的安全防護措施。

過流條件下組織弧門安裝,受作業條件變化影響,基本為臨空、臨水、臨邊作業,安全隱患極為突出。只有制定出合理有效的安全防護措施,才能保障安全施工。

2 主要施工方法

2.1 過流前金結施工形象

過流前,土建施工進度應能滿足金屬結構主要構件安裝的節點要求,如閘門門槽應達到過流所需的高程,弧門支鉸、啟閉機油缸固定鉸等的安裝基礎應能達到一定形象,這是閘門安裝基準和后續安裝所必需的。

過流前,泄洪閘門槽應全部達到 598 m高程以上(泄洪閘過流水位為 593 m高程),二期混凝土跟進組織并待強滿足過流條件,弧門支鉸、啟閉機油缸固定鉸等全部調整安裝完畢;同時,在閘墩內規劃并預埋型鋼,為后續弧門安裝操作及安裝防護措施創造前提條件。閘墩內埋件安裝形式見圖1。

圖 1 閘墩內預埋件及簡易橋吊、臺車布置示意圖

2.2 交通運輸規劃及準備

過流前,必須通過認真合理的規劃,除盡可能的減少對后續二期工程影響外,還必須保證有過流后金屬結構安裝所有構件和所需起重設備進場的運輸道路以及倒運、存放和就位的場地。因此,在閘頂 606 m高程布置了后期構件吊裝簡易橋吊及臺車,并結合工程一、二期施工總體部署情況,選擇沿泄洪閘右導墻、利用二期下游圍堰及一期縱向圍堰布置后續構件運輸的通道,同時利用212臨時國道穿越左岸施工區的特點進行綜合布置,在滿足閘室頂部與外界溝通及金結安裝需求的條件下,最大程度的緩解了金結安裝施工對右岸二期施工的干擾。該道路在工程截流后及時形成,并銜接于 12 m擋水壩段尾部,在 44 m壩基礎開挖過程中,通過合理防護及開挖邊坡控制,道路布置未對主體工程施工造成影響。

2.3 水上安裝精度控制

泄洪閘正式過流前,對于后續過流后金結安裝控制點的問題給予了高度重視,將前期所采用的安裝控制點及時導引至過流斷面以上,在閘頂及側墩上均設置了后續安裝控制基點,并由測量反復進行校核無誤后進行了明確標識,采用防護及覆蓋保護,為后期的金結安裝施工精度控制提供了有利的保障。

由于弧形閘門處于三維空間,其安裝精度控制困難,控制點設置較為復雜,除按里程、高程在側邊墻和底板放出控制點位置外,還要控制支鉸中心至側水封座板中心的距離。

采用水上“模擬底坎”安裝施工方案,實質上是將金結安裝場地從閘室底檻“提升”到空中進行,通過設置“模擬底檻”安裝平臺組織作業,該平臺除具有足夠的強度和剛性外,還需將弧門中心線、孔口中心線沿弧門半徑 R弧線平移到安裝平臺上,且此“模擬底檻”(安裝平臺)的基準精度、平直度、局部不平度應與實際底檻要求基本相同,才能順利安裝而達到最終效果。同樣,支臂組裝平臺、支鉸安裝平臺還應確保兩側平臺的一致性、對稱性,并能進行支鉸高程、樁號、傾斜度及兩側軸孔同心度的檢測和調整,經過實施后效果良好。

2.4 過流后用于金結安裝的起重設備

過流后必須具備必要且足夠的拼對和安裝場地,起重設備應能覆蓋全部安裝作業區域。若不能覆蓋,應能有條件采用簡易臺車或用卷揚機起重設備等輔助進行吊運、安裝和拆卸,以便為金結構件的運輸、吊裝、就位及調整工作創造前提條件。

結合本工程特點,在 12 m壩段 600 m高程處布置了一臺 M Q 600B/30型底架門機,該門機可完成金結構件的吊運工作,同時可覆蓋右孔泄洪閘大部分構件的吊裝就位工作,并可作為過流后土建部分施工材料吊運的主要設備;在泄洪閘閘頂下游 606 m高程(弧門門槽上部)平臺縱、橫向布置簡易的橋吊(設計啟閉能力26 t+26 t)及臺車,其可全部覆蓋 3孔泄洪閘并完成構件縱向運輸及就位、細部調整等工作,從而解決了金屬結構件和安裝所需的起重設備、設施無法進入安裝現場的問題。簡易橋機及臺車均利用 12 m壩段土建門機安裝及拆除,安拆方便,滿足了弧門安裝過程中金結構件的吊裝及就位、調整需求,為水上進行弧門拼裝的順利進行提供了必要條件。簡易橋吊、臺車軌道及場內道路布置情況見圖 2。

2.5 過流后土建施工的輔助手段

圖 2 簡易橋吊、臺車軌道及場內道路布置示意圖

水上金結安裝施工的二期混凝土及剩余部分結構混凝土,必須采取可行的施工手段,比如可用泵送混凝土、皮帶運輸混凝土或者用小型的混凝土攪拌機現場進行澆筑等。

結合現場實際情況,通過在 12 m壩段 606 m高程布置一臺土建門機的方式,有效的解決了土建施工材料吊運問題。考慮到過流后土建剩余工作量較小,鋼筋及施工周轉性材料通過人工二次倒運方式完成,有效滿足了剩余土建施工要求。同時考慮門機覆蓋范圍有限,在 12 m段同時增設了一臺 H B T 60型混凝土泵,輔助進行左孔及中孔門機無法覆蓋部位的混凝土澆筑施工。通過上述規劃,利用門機、混凝土罐車、混凝土泵配合繼續完成閘室剩余土建施工并滿足金結安裝節點要求,左岸部分過流后剩余的約2萬 m3混凝土全部按進度要求順利完成,圓滿達到預期目標。

3 工程過流后弧門水上安裝的經濟效益

采用常規安裝施工方案組織三孔弧門安裝及調試工期至少需要 2個月時間。由于該工程二期截流處于工程直線工期之上,方案改變后發電工期亦至少提前 2個月,本工程電站廠房內安裝 3臺軸流式水輪發電機,總裝機容量 111 M W,提前投產 2個月,按 1臺機組正常發電考慮,將增加約2 400萬 k W?h發電量,按 0.19元 /k W?h入網電價計算,增加效益約 450萬元。

4 結 語

過流后組織弧門水上安裝施工,相對涉及問題較多、安裝難度較大,一定要權衡考慮,詳細規劃,并對可能出現的問題優先細致考慮。自水上弧門安裝方案在麒麟寺工程中應用以來,在各方面均獲得良好的效果。目前,弧門安裝施工已基本完畢,單元工程驗收評定達到優良,滿足金結安裝規范、技術文件及工期要求;同時,通過合理有效的安全防護措施,在過流后復雜的作業條件下,通過科學組織、合理規劃、精心施工,金結安裝作業順利完成,彌補了一期導流工程拖延的工期,確保了主體工程建設的如期開展,為工程下一步首臺機組發電節點目標的順利實施提供了保障,取得了良好的經濟效益和社會效益,并為同領域類似工程提供了成功的經驗。