康定龍洞水電站水機埋件飛渡吊裝

夏萬祿，江艷彬

(中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局，四川都江堰 611830)

康定龍洞水電站水機埋件飛渡吊裝

夏萬祿，江艷彬

(中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局，四川都江堰 611830)

龍洞水電站地下廠房因采用鋼結構吊車梁在水機預埋階段不能采用常規橋機吊裝的方法進行安裝，根據該廠房特點，對水機埋件采用飛渡吊裝進行安裝，成功地解決地下廠房尾水肘管、座環蝸殼等在無橋機條件下的施工難題，可為同類型水電站地下廠房水機埋件安裝提供有益地參考與借鑒。

地下廠房；水機埋件；預埋；龍洞水電站；飛渡吊

1 概述

龍洞水電站地下廠房系統由主副廠房及安裝間、主變兼尾閘室、尾水洞及出口、進廠交通洞、母線洞、排風系統(包括廠房排風洞、主變排風洞、排風機室)等組成。廠房開挖尺寸為80 m×18．4 m×40．84 m(長×寬×高)，共安裝三臺單機容量為55 MW的水輪發電機組，總裝機容量165 MW。

龍洞水電站沒有采用常規的地下廠房巖臂梁結構，在地下廠房發電機層采用的是全鋼結構廠房，其吊車梁及廠房橋機需在發電機層交面時方具備安裝條件，因此，在機組預埋階段，因廠房內橋式起重機不能安裝就位而導致水輪機尾水肘管、導水機構等部件的預埋只能采取其它輔助手段進行安裝。在機電設備安裝標投標文件中，明確采用安裝間卸車，通過橋機進行安裝的施工方案。在施工階段，項目部根據現場施工條件進行了優化，大大縮短了安裝工期，保證了施工安全和安裝質量。

2 主要技術參數(最重件)

2．1 設備參數

座環高度:1．029 m

座環直徑(不含蝸殼):3．462 m

座環最大吊裝重量:20 t

設備制造單位:杭州力源發電設備有限公司

2．2 龍洞水電站主廠房結構尺寸

安裝間地面高程:2 155．7 m

頂拱高程:2 176．5 m

座環安裝位置底面高程:2 142．89 m安裝間中心距1#機組中心投影距離:17．695m各機組中心距離:13．5 m

3 施工步驟

蝸殼及座環材料為16 MnR，座環采用鋼板整體結構，上下環板采用16Mn－Z25抗撕裂鋼板，固定導葉材料采用Q345B鋼板；蝸殼和座環在廠內預裝焊接，焊縫經無損探傷檢查、熱處理后再加工，兩臺(套)導水機構均在廠內進行4．8 MPa水壓試驗，試驗合格后按運輸寬度要求割開、發運工地。蝸殼座環、導水機構及相關附件總重約40 t，其中蝸殼座環最大安裝總重量為(經出廠切割后)20 t。

原施工方案為采用橋機安裝間卸車并實施安裝。而業主為節約工期取消了巖壁梁結構，在地下廠房發電機層采用全鋼結構廠房，項目部根據實際情況，采用飛渡吊裝裝置進行施工，該裝置由主地錨、輔助地錨、卷揚機、滑車組、卸扣及鋼絲繩組成。導水機構的卸車、轉運、安裝均由該裝置完成。

在安裝間卸車位置洞頂布置1#天錨，在3#機組中心對應的洞頂布置2#天錨，天錨上各穿一副滑輪組。在采用1#天錨卸車后，由1#、2#天錨抬吊座環渡到座環安裝位置放置，用手拉葫蘆調整后就位。導水機構的其它部件:如底環、導葉、頂蓋及水壓試驗用的悶蓋、悶筒等均采用此方法完成。

天錨受力計算:

卸車:1#天錨受力即為座環重量，即F=20× 104N。

座環渡吊離開安裝間邊沿時，兩個天錨的受力情況為:

預估天錨、吊耳總高度為0．5 m，座環起吊用千斤繩、卸扣等總高按3．5 m考慮，座環吊離地面上頂面高度為2 m，座環中心距安裝間邊沿2 m，則此時的受力分析情況見圖1。

圖1 座環即將吊離安裝間時受力受析示意圖

故1#天錨受力為17．32×104N，2#天錨受力為13．07×104N。

折算為拉力和剪力分別為:

1#天錨:F拉=13．23×104N，F剪=11．18× 104N。

2#天錨:F拉=6．77×104N，F剪=11．18×104N。

1#座環就位時，兩個天錨受力分析見圖2。

圖2 1#機座環就位前受力分析示意圖

則1#天錨受力為13．83×104N，2#天錨受力為10．39×104N。折算為拉力和剪力分別為:

1#天錨:F拉=12．08×104N，F剪=6．73×104N。

2#天錨:F拉=7．92×104N，F剪=6．73×104N。

2#座環就位時，兩個天錨受力分析見圖3。

圖3 2#機座環就位前受力分析示意圖

則1#天錨受力為8．47×104N，2#天錨受力為15．17×104N。折算為拉力和剪力分別為:

1#天錨:F拉=6．04×104N，F剪=5．93×104N。

2#天錨:F拉=13．96×104N，F剪=5．93×104N。

3#座環就位時，2#天錨受力即為座環重量，即F拉=20×104N。

綜上所述:兩個天錨最大承受的拉力為20× 104N，發生在垂直起吊座環時；最大承受的剪力為11．18×104N，發生在飛渡吊裝座環至離開安裝間邊沿時。

施工的準備工作:

錨桿:

錨桿受到的總拉力為20×104N。按5倍安全系數材質選用HRB335，抗拉強度為490 MPa，折合總截面積為0．002 04 m2。按φ25螺紋鋼考慮，折合為

4．2根。實際上可以使用約8～10根。

錨桿受到的總剪力為11．18×104N。按經驗公式，抗剪強度為抗拉強度的0．6～0．8倍，故可以不考慮抗剪強度的計算。

一般而言，錨入深度大于3 m時應灌注藥卷。應注意錨點處的巖層情況，必要時需要對灌注好的錨桿抽樣進行抗拉試驗。

吊耳:使用30 mm厚的Q345鋼板，其尺寸見圖4。

圖4 天錨吊耳圖

按抗拉強度核算:R1～R2約為50 mm(安全系數5)。

按抗剪強度核算:R1～R2約為80 mm(安全系數5)。

R2的大小參考卸扣銷子的直徑，約比銷子大5到10 mm。筆者推薦此孔進行機加工。

H的值以不影響卸扣的使用為準，參考值為100 mm。

L參考值:R2+200 mm。

L邊雙邊開單V型45°坡口，坡口深12 mm，焊縫高不小于15 mm。

錨板的大小按錨桿布置區域的大小確定，錨板厚度不小于吊耳厚度，否則應進行加筋板增強。

根據現場實際情況布置卷揚機和換向滑車地錨。

施工步驟:

在主廠房主排風洞布置兩臺主卷揚機，其額定起重量為8 t。為保證卷揚機在起吊過程中不發生位移，在卷揚機安置處均設置卷揚機地錨，每臺卷揚機設三個地錨，地錨設計荷載為3×3 t，在兩組天錨上分別穿好載重量為32 t滑車組。

在安裝間布置一臺輔助卷揚機，用于2#滑車組的動滑車從機組處牽引到安裝間。

拖車倒車進入安裝間卸車位置(暫定1#座環)，在座環/蝸殼位于廠房縱軸線處停留，利用飛渡吊裝裝置將座環吊起并移出，拖車退出安裝間。

將千斤繩在座環上卡好，再用兩個串聯的32 t卸扣卡在1#滑車組動滑車上。

啟動1#卷揚機，提升座環至離開車廂板約200 mm，拖車開出。

安裝間地面從卸車點到安裝間邊沿墊放木板，用于保護座環底面。松開座環，至動滑車距離座環頂面約0．5 m。

在千斤繩上端串聯的卸扣上再增加一個32 t卸扣，卡在2#滑車組的動滑車上，即3個32 t卸扣呈Y形布置，下方1個連接千斤繩，上方2個分別連接兩臺動滑車。注意:3個卸扣接觸的位置應該是U型彎，而不是銷子。

1#主卷揚機起升至座環離開地面約100mm；

2#卷揚機起升同時1#卷揚機緩慢放松，將座環向機組方向飛渡吊裝。注意控制兩臺卷揚機的速度，保持座環離地面高度約為100～300 mm。如果座環振動較大，應暫停卷揚機，待振動變小后再繼續操作，避免對起吊系統沖擊過大。

座環渡吊到離開安裝間邊沿后，2#卷揚機停止起升，1#卷揚機繼續放松，至座環到達安裝軸線位置。

兩臺卷揚機同時放松，緩慢落下座環至距離安裝高程約50 mm。期間注意調整卷揚機各自的速度，保持座環基本上在安裝軸線上。

采用2～3臺5 t手拉葫蘆調整座環方向后，兩臺卷揚機同時放松，落下座環至安裝高程，臨時加固。

松下兩臺動滑車，取下座環上的卸扣。1#卷揚機起升，將2#動滑車牽引到安裝間，必要時使用輔助卷揚機保持兩臺動滑車不翻轉纏繞。

按上述步驟進行第2、3臺座環的卸車。注意:2#座環吊裝在第10步操作時，2#天錨的滑車組長度過大，此時溜放1#滑車組不足以使座環到達安裝軸線位置，則在座環飛渡吊裝到1、2#機組大致中心位置時，2#卷揚機需要起升約2 m；同樣，3#座環渡吊到1、2#機組大致中心位置時，在1#卷揚機松開的同時，2#卷揚機需起升約5 m。

4 安全措施

(1)所有進入施工現場的人員必須正確佩帶個人防護用品；

(2)高空作業人員必須佩帶安全帶；

(3)起重、電焊等特種作業人員必須持證上崗；(4)所有工器具必須提前檢查其完好性；(5)錨桿需按相關規程規范抽檢合格；

(6)具備條件的話，應先對天錨和轉向地錨進行載荷試驗；

(7)所有參與作業人員必須提前進行技術交底，明確每個人的職責，施工過程中嚴禁脫崗、串崗；

(8)吊裝覆蓋區域、轉向滑車覆蓋區域應清場；

(9)現場照明應充足；

(10)單臺設備吊裝應在一個工作日內完成，并應具備應急電源，避免重物在空中停留過長時間的一切可能性。

該方案與橋機吊裝方案相比，雖然機電安裝的人工、材料、機具投入增加了，安裝的工期延長了，但卻大大減少了土建開挖工程量，并且巖壁梁施工被取消，主廠房前期的土建施工工期和投入被壓縮，兩者相加使總投入減少，工期縮短。也就是說，總工期縮短了，工期變得更為可控。

5 結語

通過采用飛渡吊裝方案，成功地解決了龍洞水電站地下廠房在無橋機作業的情況下水輪機大件安裝預埋階段的吊裝難點，可為同類型水電站地下廠房機電設備安裝提供有益的參考和借鑒。

［1］ 碳素結構鋼起重用鋼絲繩實用標準，GB/T700－2006［S］．

TV7;TV547;TV53

B

1001-2184(2015)05-0036-03

夏萬祿(1969-)，男，重慶墊江人，高級工程師，從事水電站機電設備安裝技術與管理工作；

(責任編輯:李燕輝)

2015-09-28

江艷彬(1977-)，男，浙江建德人，項目經理，工程師，從事水電站機電設備安裝技術與管理工作．