淺析瓦屋山水電站壓力鋼管安裝轉盤的設計及應用

周 偉

(中國水利水電第五工程局有限公司 機電制造安裝分局，四川 成都 610225)

1 工程概述

瓦屋山水電站位于四川省雅安市洪雅縣境內，為引水式電站。電站主要由攔河閘壩、引水隧洞、壓力管道及發電廠房等水工建筑物組成。壓力鋼管安裝工程主要包括直管、彎管、岔管、漸變管和進人孔等結構件的 安 裝，總 安 裝 噸 位 約5 043.5 t，鋼管總長度約1 038 m，主管內徑為5.8 m，支管內徑為3.8～2.5 m，岔管1個。具體工程量見表1。

表1 工程量表

2 安裝轉盤的設計背景

施工洞內的壓力鋼管安裝工程一般是在工廠內將壓力鋼管制作完成，用運輸車輛運至施工支洞口，再使用汽車吊或龍門架將鋼管吊放到運輸臺車上，通過施工支洞內的軌道臺車，用卷揚機將其拉至施工支洞與主洞“T”型口處，再用“T”型口上方預埋的錨桿與起吊葫蘆將其吊離地面后轉向，然后運入主洞。采用這種方法要投入人員至少4至5人，一次操作需要1 h左右。此方法適宜在“T”型口處洞頂地質條件好、工程量少的情況下采用；但對 “T”型口處地質條件差、吊裝鋼管較重時，使用此方法將存在很大的安全隱患且不經濟。

本工程鋼管安裝數量大，從提高效率和安全角度出發，我們設計了簡易安裝轉盤用以完成鋼管在“T”型口處的轉向。經實踐證明：采用此轉盤裝置安全簡便、操作容易，而且轉盤可多次使用，經濟性較好。采用這種轉盤對鋼管進行轉向，每次僅需2人，完成一次操作需時2 min。

3 安裝轉盤的設計

3.1 安裝轉盤基礎的設計

轉盤基礎設計見圖1。以施工支洞與主洞軌道中心線交叉點為圓點，開挖下小上大的梯形圓臺，并預留二期混凝土位置。基礎尺寸的大小根據轉盤設計的大小而定，但要保證轉盤面上的軌道旋轉后與主洞和支洞軌道同高，以便將軌道臺車順利地推到主洞及支洞軌道上。基礎外邊緣應與支洞和主洞運輸軌道齊，以便安裝轉盤旋轉后，轉盤上的臺車軌道與主洞和支洞的運輸軌道對接上。基礎開挖與預埋件位置見圖1。

3.2 安裝轉盤的設計

安裝轉盤根據鋼管直徑和單節鋼管重量的大小確定相應的轉盤大小和承載能力。

安裝轉盤的主要構件有：(1)轉盤橫梁；(2)轉盤軸套；(3)轉盤定位軸；(4)鋼管運輸臺車；(5)臺車軌道；(6)轉盤面板；(7)轉盤加強板；(8)轉盤滾輪；(9)軌道板；(10)錨板。如圖2、3所示。

轉盤上臺車軌道(圖3中編號5)以轉盤直徑為中線對稱布置，長度與轉盤外邊緣齊，且小車軌道與主洞和支洞的軌道為同規格的軌道，以保證轉盤旋轉后對準主洞或支洞的運輸軌道。一定要保證轉盤上表面與洞內地表面在同一水平面上。

圖1 轉盤基礎設計圖

圖2 安裝轉盤的俯視圖

3.3 轉盤裝置及應用

3.3.1 轉盤裝置的安裝過程

轉盤裝置下部基礎開挖完成后，按以下順序進行施工：

(1) 預埋軌道板9和錨板10，在轉盤基礎二期混凝土澆筑前，預埋軌道板9和轉盤錨板10，并調整轉盤錨板水平和四周所有預埋軌道板水平高差，調整好并固定后再進行二期混凝土的澆筑施工，待混凝土養護期結束；

(2) 在預埋轉盤錨板10上焊接固定轉盤定位軸3，要求定位軸中心線與預埋轉盤錨板中心軸線重合；

(3) 制作轉盤主體，安裝轉盤滾輪8，調整滾輪高度在一個平面內；將轉盤主體(轉盤橫梁1、臺車軌道5、轉盤面板6、轉盤加強板7)通過轉盤定位軸套2套在轉盤定位軸3上，調整轉盤主體在定位軸3旋轉的靈活度，調整轉盤表面的水平度；

圖3 安裝轉盤的剖視圖

(4) 安裝轉盤表面上的對稱軌道，根據主洞和支洞軌道的中心距調整好轉盤表面上的軌道位置并焊接牢固；

(5) 將制作好的臺車放在轉盤表面的軌道上。

3.3.2 轉盤的應用

(1) 轉盤安裝調試完成后，將制作完成的壓力鋼管運至施工支洞口，使用汽車吊或龍門架吊，將鋼管吊放到運輸臺車上，通過施工支洞軌道臺車，利用卷揚機將其牽引至施工支洞與主洞“T”型口的轉盤附近；

(2) 轉動轉盤使轉盤軌道與施工支洞軌道對正接合，再用卷揚機將運輸臺車牽引至轉盤軌道上停好，然后在轉盤上適當固定運輸臺車，以避免轉盤旋轉時運輸臺車發生移動；

(3) 兩人對稱施力推動轉盤轉動，使轉盤軌道與主洞軌道對正接合，再利用主洞的卷揚機牽引運輸臺車離開轉盤軌道并將其移動到主洞軌道。由于轉盤與基礎軌道板通過滾輪支撐上部重量，轉動阻力很小，因此只需兩人即可以推動轉盤、鋼管及鋼管運輸車轉向；

(4) 利用主洞的卷揚機牽引運輸臺車至安裝部位，卸下鋼管，再將運輸臺車逆向返回即完成一次鋼管運輸。

4 結 語

本工程為施工洞內壓力鋼管安裝而設計的安裝轉盤，結構簡單，操作靈活，而且因不使用懸空鋼管而不需擔心高空墜落的危險，使操作人員放心，項目經理安心。該施工方法在瓦屋山水電站壓力鋼管安裝工程中的應用，大大縮短了鋼管轉運過程的時間，為工程提前完工提供了可靠的保障，也為項目創造了很好的經濟效益，并得到了業主、監理單位的好評。

該轉盤裝置結構簡單，制作容易，成本低，施工過程安全、經濟性好，值得推廣。另外，本項目設計的壓力鋼管安裝轉盤裝置還可經適當改動后用于其他項目，從而進一步節約了資源，降低了成本。