斜井壓力鋼管溜放技術(shù)應用

羅康吉 張偉強

(中國葛洲壩集團三峽建設公司 ,湖北宜昌 443002)

斜井壓力鋼管溜放技術(shù)應用

羅康吉 張偉強

(中國葛洲壩集團三峽建設公司 ,湖北宜昌 443002)

在斜井壓力鋼管安裝工程中,存在斜度大、長度長、鋼管重量大和直徑大、隧洞欠挖和施工空間不足等難題。本文依據(jù)實際經(jīng)驗,以印度尼西亞Asahan No.1水電站引水系統(tǒng)工程為例,從軌道布置、牽引系統(tǒng)布置、鋼管安裝單元的準備、鋼管的下滑過程等幾個角度論述斜井壓力鋼管溜放的施工技術(shù),并提出對斜井壓力鋼管溜放采取以鋼管本體作為運輸臺車的新方法,減少了鋼管溜放過程中的故障率,增加了安全系數(shù),提高了安裝速度,可為類似工程提供依據(jù)和參考。

斜井 壓力鋼管 溜放 施工技術(shù)

1 概述

印度尼西亞Asahan No.1水電站裝機容量為2×90MW,引水系統(tǒng)采用一洞兩機布置,引水壓力管道自調(diào)壓井上游300m起設置鋼襯,順水流方向包括上平段、上彎段、斜井段、下彎段、下平段、岔管和支管以及旁通管。其中斜井段坡度為60°,長度為182.39m,鋼管內(nèi)徑為6.2漸變到5.8m,共分為48個安裝單元,安裝單元為最大重量17t,最大外形尺寸為φ6.148m×4m。

2 施工方法

由于斜井坡度、壓力鋼管重量以及外形均較大,再加上鋼管最大外形尺寸時鋼管與圍巖周邊間隙理論值僅為428mm,其空間尺寸難以同時滿足布置下滑軌道和臺車,故不具備采用臺車承載下滑方式的條件。經(jīng)過多次討論和論證,選擇采用直接在安裝單元上裝焊滾輪的方式承載下滑,利用10t和15t卷揚機配合進行牽引溜放。

2.1 軌道布置

根據(jù)洞型的設計和現(xiàn)場情況,下滑軌道采用H150×150×8×10型鋼,軌距為4 m,軌頂標高隨管徑變化而變化。加勁環(huán)高度小于150mm的安裝單元,軌頂(安裝單元支腿支撐面)高程設計按安裝單元沿軌道下滑牽引到位后,管口中心高程較設計高程低100mm;加勁環(huán)高度等于或小于150mm的安裝單元下滑到位后,管口中心較設計高程低40mm。軌道安裝的技術(shù)要求為：

(1)軌梗砼與基巖應在其結(jié)合面有足夠的抗滑移能力,軌道與基礎連接應可靠。

(2)軌道中心偏差≤±5mm,軌距偏差≤±8mm,軌頂高程偏差≤±5 mm。

(3)軌道接頭處軌底面應設墊板。軌道接頭錯牙≤1.0mm,且打磨成緩坡過渡。

(4)軌道投用前,認真檢查清理其工作面(軌頂面及兩側(cè)面)上積存的砼砂漿,如有焊疤殘留必須打磨平整。初次使用前,軌道工作面均勻涂抹潤滑脂,且在施工中經(jīng)常補涂,不得在軌道工表面無潤滑情況下進行鋼管拖動及下滑作業(yè)。

2.2 牽引系統(tǒng)布置

(1)卷揚機及托輥布置。在斜井鋼管前端各布置一臺10t、15t卷揚機。10t卷揚機跑繩走2用于水平段牽引,15t卷揚機跑繩走2用于下滑溜放牽引。在鋼管洞上彎段底部沿鋼管軸線布置5組托輥,以避免卷揚機跑繩與巖體出現(xiàn)摩擦。

(2)起重設備、器具性能要求。①卷揚機跑繩速度≤10m/min。②15t卷揚機配套的溜放動滑輪采用鋼輪餅滾動軸承、外連接為U型環(huán)結(jié)構(gòu),起重能力≮20t。③15t卷揚機采取渦輪蝸桿減速機,為確保安全性,此卷揚機要求雙抱閘加手制動。可能的情況下其卷筒直徑較大為宜,繞層盡量少(3～4層為宜)。

(3)繩卡具、滑輪組配置。①15t卷揚機配置φ32.5mm、破斷拉力為1770N/mm2鋼絲繩,卷揚機容繩量為380m;牽引系統(tǒng)動滑輪U型環(huán)與千斤繩上游端連接采用25t馬蹄形卸扣,千斤繩下游端與管節(jié)下滑吊耳連接采用1 7 t馬蹄形卸扣;千斤繩采用一對繩長為1 2 m、φ36mm、破斷拉力為≥1570N/mm2的鋼絲繩對折使用,兩根千斤繩的繩長差≤50mm。②10t卷揚機繩卡具、滑輪組按3t水平軸向牽引力配置。牽引系統(tǒng)動滑輪U型環(huán)與千斤繩下游端連接采用3.25t馬蹄形卸扣,千斤繩上游端與管節(jié)支腿處或?qū)幋疂{孔連接采用2t馬蹄形卸扣;千斤繩采用一對繩長為8 m、φ18 mm、破斷拉力為≥1570N/mm2的鋼絲繩對折使用,兩根千斤繩的繩長差≤50mm。

2.3 鋼管安裝單元的準備

每個安裝單元在焊接防腐完成后,根據(jù)其在斜井的安裝位置,確定鋼管牽引吊耳的位置和滾輪座板的外形尺寸及位置。

(1)吊耳位置的確定。根據(jù)安裝單元最大下滑持住力以及上下游滾輪處的最大支撐反力,計算出吊耳的安裝位置。吊耳的安裝位置偏差不得大于計算偏差10mm,在焊接完成后需聯(lián)合檢驗合格。

(2)滾輪座板及滾輪安裝。滾輪的座板的尺寸根據(jù)壓力鋼管的安裝位置和該處的軌道來確定,不同位置座板的尺寸不同,在確定后根據(jù)設計圖紙直接焊接在鋼管的外表面上。左右輪距為4m,前后的軸距由鋼管安裝單元長度決定,一般安裝在距上、下管口300mm的位置。

2.4 鋼管的下滑過程

鋼管的下滑過程圖詳見圖1。

(1)上平段10t卷揚機單機向下游牽引。①卷揚機滑輪組連接千斤繩一端,千斤繩另一端從下游側(cè)栓掛于安裝單元支腿處(或栓掛在對應于支腿處的加勁環(huán)串漿孔)。②牽引繩緩緩張緊,直至拖動管節(jié)向下游滑動。③管節(jié)下游面距上彎段起始位約500mm時暫停拖動。

(2)上彎段前期10t卷揚機向下游牽引,15t卷揚機在上游面溜放。①15t卷揚機動滑輪連接千斤繩一端,千斤繩另一端栓掛于下滑吊耳點處。②10t卷揚機跑繩略微松弛。③15t卷揚機跑繩適度張緊(其張緊程度弱于10t卷揚機)。④啟動15t卷揚機進行放繩,同時啟動10t卷揚機進行牽引;⑤10t卷揚機牽引繩入托輪槽。⑥管1節(jié)位移至距上彎段起始點距離約4000mm左右,安裝單元在重力作用下開始自動下滑時,10t卷揚機停止牽引,由15t卷揚機牽引繼續(xù)下滑溜放約1000mm后暫停作業(yè)。

(3)10t牽引卷揚機退出工作,此時15t卷揚機嚴禁動作。

(4)上彎段/斜直段/下彎段15t卷揚機單機牽引溜放。①15t卷揚機牽引下滑溜放。②卷揚機跑繩入托輪槽。③管節(jié)滑至設計位置。

(5)安裝單元固定。在安裝單元溜放到位后,利用千斤頂將安裝單元頂起,利用輔助支撐將安裝單元固定,取出滾輪。此過程15t卷揚機嚴禁動作,保持緊張狀態(tài)。

(6)15t卷揚機退出工作,進行下一個安裝單元溜放環(huán)節(jié)。

2.5 注意事項

(1)對卷揚機的錨固、制動要經(jīng)常檢查。

(2)鋼管溜放前必須對鋼管栓掛點位置、耳板焊接質(zhì)量等進行檢查,合格后方可進行溜放。

圖1 鋼管下滑示意圖

(3)軌道檢查：軌道面必須光滑無阻礙;拐點處盡量圓滑過渡;在軌道連接處腹板需加加強筋板且下部必須有支墩或鋼支撐;鋼軌需有側(cè)向支撐,防止鋼軌出現(xiàn)側(cè)扭現(xiàn)象;軌道在使用前需進行黃油抹面。

(4)鋼管在正式溜放前必須用樣架進行試運行,試運行時在樣架上配備割具和搭設梯子,如遇到錨筋或其他障礙物時,應立即停止試滑并進行處理,完成后方可繼續(xù)試運行,對上彎段或拐點等特殊位置作好記錄和標記,以便在鋼管運行時做好準備和處理措施。

(5)在鋼管運行時,在其后面?zhèn)鋬蓚€10t手拉葫蘆和兩套夾軌器,當鋼管出現(xiàn)卡阻時,將夾軌器夾住軌道,然后用葫蘆對鋼管進行后退牽引并同時調(diào)整鋼管和張緊牽引鋼絲繩。在確定處理好后,慢慢松弛葫蘆并拆除。在施工人員回到安全位置后繼續(xù)運行鋼管。

(6)為避免鋼管在運輸?shù)轿粫r與已安裝鋼管發(fā)生較大的碰撞,在已安裝好的鋼管上管口各立放一個廢棄輪胎(或截面大于400×400枕木),防止產(chǎn)生碰撞變形。在鋼管快到位后,采用對講機指揮卷揚機操作人員點動操作,人工取出輪胎(或枕木),再進行鋼管合縫。

3 實施效果

在斜井壓力鋼管溜放期間,沒有出現(xiàn)任何安全事故,沒有出現(xiàn)一次需要臨時處理的卡阻現(xiàn)象。從鋼管安裝單元運達上平段準備到溜放至安裝位置,平均每個安裝單元用時不到1h,整個斜井壓力鋼管安裝工期比計劃工期提前了16天,直接創(chuàng)造了經(jīng)濟效益約36萬元。

4 結(jié)語

通過對鋼管本體作為運輸臺車的修改,直接解決了由于洞內(nèi)空間狹窄無法運輸臺車的問題,減少了鋼管溜放過程中的故障率,增加了安全系數(shù),提高了安裝速度,提高了經(jīng)濟效益。實踐表明,此方法運輸斜井壓力鋼管時安全可靠的,是科學的。

[1]DL5017-2007,水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規(guī)范.

[2]陳祝年.焊接工程師手冊,化學工業(yè)出版社,2002.

[3]張質(zhì)文,等.起重機設計手冊,中國鐵道出版社,1997.

羅康吉,男,大學本科,工程師。

張偉強,男,大學?？?。