內陸臨江大型火力發電廠供水系統取水頭大型預制構件的吊裝

李薰云 熊江華

【摘 要】江西豐城電廠二期2×660MW超臨界機組工程位于贛江江畔，屬于典型的內陸臨江大型火力發電廠，具一定的代表性，本文以此工程的取水頭部施工為例，闡述火電廠供水系統中取水頭部大型預制構件吊裝施工。該工程取水頭大型預制構件的吊裝， 單件重最大達125T， 從預制點至取水箱位置橫跨贛江，長約500m。構件外形最大尺寸為30.05m×6.6m×1.3m，本工程因構件外形尺寸大，單件重量噸位高，水上作業，受季節性影響較大，必然要求對施工準備工作要求充分，本文從對吊裝的布置、吊具型號的的選取，吊點的位置、索具的穿繞方法，預制構件結構自身及吊索的受力安全性計算等工藝施工及安全與質量控制方面進行了較詳實的論述，有其獨特的地方，實踐證明這些技術措施是可行的。

【關鍵詞】取水頭 大型預制構件 吊裝 受力安全性計算

為滿足火力發電廠補給水供應要求，需設置相應的取水建筑物，如水泵房、取水箱涵等，考慮到取水建筑物一般處在水域，施工難度較大。本文針對典型的內陸臨江大型火力發電廠取水建筑物中的取水頭部施工進行簡單描述，為類似的項目施工提供有效借鑒。

1 工程概況

1.1 工程概況

取水箱預制構件由A、B1、B2、C1、C2、D六種型號計14件組成。其中以B1型預制件最重，單件重125T。而A、D型構件長為30.05米，吊孔為六個。從預制點至取水箱位置橫跨贛江，長約500m，枯水位為17.8m。

1.2 預制構件參數（表1所示）

序號 構件型號 外形尺寸（m） 單件重量（t） 件數 備注

1 A 30.05×6.6×1.3 77 4 吊點6個

2 B1 16.2×6.6×3.8 125 2 吊點4個

3 B2 13.935×6.6×3.8 120 2 吊點4個

4 C1 13.935×6.6×3.47 95 2 吊點4個

5 C2 16.2×6.6×3.47 82 2 吊點4個

6 D 30.05×6.6×0.9 70 2 吊點6個

表1 預制構件參數

1.3 作業流程

。

1.4 主要工作量

將預制構件預留吊點用鋼索穿牢固，起吊浮運至取水箱位置安裝就位（由于水位原因，計劃先將預制構件移位到日后便于吊裝的地點）。

2 施工準備

2.1 人員準備

預制構件吊運與安裝由船員、潛水員、起重工、機械操作工、電工、機械維修人員、工程技術人員與管理人員組成，人員配備應合理。

2.2 設備配備

2.2.1 吊裝工器具及船舶設備（表2所示）

表2 吊裝工器具及船舶設備表

序號 設備、工器具名稱 型號 數量 備注

1 150T打撈起重船 150T 1艘 贛南昌撈003號

2 起錨艇 240HP 1艘 贛南昌起019號

3 經緯儀 J2 2臺

4 潛水設備 2套

5 吊梁 L=10m 1根

6 橫向支撐桿 3根

2.2.2 吊裝船舶

計劃采用額定起吊能力為150t，起重臂長18米，船舶吃水深度1.8米及配套用240HP起錨艇。150t打撈起重船的起重仰角、工作半徑、吊高等技術參數如表3所示。

表3 吊高等技術參數

起重仰角（°） 吊高（M） 吊距（吊點至船前沿）（M） 起吊能力（T） 吃水

（M） 主鉤數量（只） 主鉤間距（M）

75 18.0 3.5 150 1.8 2 1.2

打撈起重船采用壓水倉調節打撈起重船吃水深度，保持1.8米不變。

2.3 施工前準備

（1）施工前應對潛水設備、起重船、起錨艇、千斤頂、鏈條葫蘆、鋼絲繩等進行仔細檢查，確保施工安全。（2）預制構件在得到甲方、監理及質監部門組織的相關專業人員進行的質量檢查合格通知后，我方才進行試吊，若有異常情況立即反映。（3）作業前應進行技術交底，使每位施工人員對施工工序，安全要求，做到心中有數。（4）施工水域應具備起重船基本施工條件。

3 施工方法及吊裝參數

3.1 作業流程

。

3.2 構件移位

3.2.1 構件疊放方式

構件按照日后安裝的順序單層安放在深水中，以便枯水期吊裝。具體構件擺布祥見“安放布置圖”。

3.2.2 構件安放水下基礎處理

對準備水下安放預制構件的場地，潛水員先進行水下“察看”，如果場地滿足高差相差不大，對砂層基礎場地則用高壓水槍進行“粗平”，粗平完成后，在預制構件準備安放的范圍內（先調平兩側的鋼軌作為參照系），拖動鋼軌實行細平；對塊石基礎場地，潛水員先揀平，然后再用砂包在預制構件準備安放的范圍內再次找平。盡量使得預制構件基礎軟硬均勻，預制構件存放不傾斜。

3.2.3 構件安放位置的選取

由于水位原因，計劃先將預制構件移位到枯水期水深在3-4M，既便于通航又便于日后吊裝的地點，同時又有利于施工的地點。預制構件移位前，與海事部門取得聯系，在預制構件存放范圍四周，設置浮標，便于船舶行駛時安全。布置如表4所示。

表4 布置

3.3 A型構件吊裝方案

3.3.1 A型構件吊裝方案

A型構件用一艘150T起重船起吊，中間用2×I45的工字鋼組合吊梁過渡，兩端的四個吊點通過吊索與吊梁連接（吊索的兩個索扣套在吊軸兩端，吊索中部通過卸扣與吊梁的吊耳相連），中間兩吊點分別利用兩只5T手動葫蘆與吊梁連結以調節受力大小，盡量使六個吊點受力均勻（見圖一、圖二）。

3.3.2 構件吊孔與吊索的連接

采用在吊孔中插入吊桿軸，然后在吊桿軸二側套上吊索，再用鋼壓板墊圈套在吊桿軸兩端壓緊，外面插上插銷。在構件上方用橫向支撐桿（100的角鐵組合，中間用鋼索穿孔而入，再用卸扣卡定）撐開，以保證構件不受吊索側向擠壓。吊軸為D90園鋼，長為750MM，鋼壓板墊圈為D300， d=95MM δ=8～12MM（見圖三）。

3.3.3 A型構件吊裝的計算參數（表5所示）

表5 A型構件吊裝的計算參數

（1）吊裝梁上方吊索受力與交角；

吊索與水平面正向夾角為α=arctg【6950/（7000-1200）/2】=67.351°

吊索與水平面側向夾角為β=arctg【3000/（1100/2） 】=79.611°

吊索與水平面夾角為 γ=66.257°

每股吊索受力為 F=80/4/Sinγ=21.85T

（2）吊裝梁下方吊索與水平面的交角及吊索受力情況左右側吊索與水平面正向夾角為：

α=arctg【（8300+870）/（23650-10000）/2】=53.341°

左右側吊索與水平面側向夾角為β=arctg【7800/2600 】=71.565°

左右側吊索與水平面夾角為γ=50.803°

中間吊索與水平面正向夾角為α=arctg【（8300+870）/630】=86.069°

中間吊索與水平面側向夾角為β=arctg【7800/2600 】=71.565°

中間吊索與水平面夾角為γ=71.204°（中間吊索系于構件重心正上方）

每孔吊索正向拉力為表6：

表6 每孔吊索正向拉力

F1=45.042/2=22.52T

F2=8.542/2=4.27T

F3=44.061/2=22.03T

每股吊索斜向拉力為（計算式F=FiSinα/Sinγ）

左側吊索受力為： 23.311T （單根吊索受力為 11.655T ）

右側吊索受力為： 22.804T （單根吊索受力為 11.402T ）

中間吊索受力為： 4.500T （單根吊索受力為 2.250T ）

左側吊索長度為：

L=【（870+500）/ Sin53.341°+7800/ Sin50.803°】×2

=2×11772.66 mm

右側吊索長度為： L=2×11772.66mm

中間吊索長度為：

L=【（870+500）/ Sin86.069°+7800/ Sin71.204°】×2

=2×9612.62 mm

橫向支撐桿所受軸向壓力為：

左側桿： 23.311×Cos 50.803°=14.73T

右側桿： 22.804×Cos 50.803°=14.41T

中間桿： 4.500×Cos 71.204°=1.45T

砼構件所受縱向壓力為： 22.52×Cos53.341°=13.45T

3.4 B1型構件吊裝方案

3.4.1 B1型構件吊裝方法

B1型構件用一艘150T起重船起吊，連結四個吊點的吊索直接掛在起重船的兩個主鉤上（吊索的兩個索扣套在吊軸兩端， 吊索的中部掛在起重船的主鉤上.詳見圖四、圖五）。

3.4.2 構件吊孔與吊索的連接

采用在吊孔中插入吊桿軸，然后在吊桿軸二側套上吊索，再用鋼壓板墊圈套在吊桿軸兩端壓緊，外面插上插銷。在構件上方用橫向支撐桿撐開，以保證構件不受吊索側向擠壓。吊軸為D90園鋼，長為750MM，鋼壓板墊圈為D300， d=95MM δ=8～12MM （如A型構件圖示）

3.4.3 B1型構件吊裝的計算參數

吊索與水平面正向夾角為α=arctg【15730/（10250-1200）/2】=73.951°

吊索與水平面側向夾角為β=arctg【7700/（6300/2） 】=67.751°

吊索與水平面夾角為 γ=63.430°

每股吊索受力為： F=（125/4）/Sin63.430°=34.940T

單根吊索受力為： 34.940T/2=17.47T

每股吊索長度L=【（2530+500）/ Sin73.951°+7700/ Sin63.430°】×2

=2×11762.40 mm

橫向支撐桿所受軸向壓力為： 125/4/tg67.751°=12.784T

砼構件所受縱向壓力為： 125/4/tg73.951°=8.990T

3.5 吊裝梁及支撐桿結構圖及受力計算

（1）吊裝梁結構圖及受力圖（見圖六、圖七、圖八）；（2）支撐桿結構圖及受力圖（見圖九、圖十）；（3）吊裝梁及支撐桿受力計算。

3.5.1 吊裝梁校核計算

（1）受力圖（見圖七）；（2）彎矩圖（見圖八）；（3）校核B截面。

MMAX=352.94×1.5=529.41KN.M

σmax=529.41/W2=524.91/1430×2×10-9=185×106

小于[σ]=200×106

故梁的強度條件達到要求。

3.5.1 吊裝支撐桿穩定計算

（1）受力圖 （見圖十）。

（2）慣性半徑 i=

I= =39.7×106mm4

A=1563.8×4

i= =79.66mm

（3）柔度；λ= =1×7100/79.66=89.12

（4）臨界力；Q235鋼的a=310Mpa，b=1.14Mpa

σcr=a-bλ=310-1.14×89.12=208Mpa

臨界力 Pcr=σcr×A=208×106×15.438×4×10-4=1284.44KN

（5）壓桿工作穩定安全系數為；n= Pcr/p=1284.44/15×9.8=8.73大于nst

可見，撐桿是穩定的。

3.6 吊索的選擇

根據構件最大單件重及最長跨受力情況.單根鋼絲繩受的最大拉力為 17.47T。選擇鋼絲繩規格為6×37，直徑為52mm，鋼絲繩公稱抗拉強度為1850Mpa的鋼絲繩制作吊索，其鋼絲繩破斷拉力總和為185.5T。故A構件安全系數為13倍；B1型構件安全系數為8.7倍。完全能滿足施工規范的吊裝要求。

3.7 起重船試吊與起吊

按作業要求，在預制件綁扎好吊索后，150T打撈起重船緩慢平穩的試吊，吊至脫離場地20mm時，靜置3-5分鐘，如無異常起吊預制件.

3.8 浮運

預制構件正常起吊后，開始借助水的浮力進行浮運作業.浮運采用駁錨法。即通過換錨讓起重船安全移位。浮運過程中要保持預制構件的平穩。15T起重船跟隨150T起重船之后起協調保護作用，浮運過程中注意控制拖航速度。地方海事局派遣船只維護通航。

3.9 安裝

安裝順序為：（1）A—B—C—D （2）下游—上游（3）分二次吊裝（4）第一次吊裝完成后澆筑水下底板砼，停留7—10天，待底板砼達到一定強度，方能進行第二次吊裝，然后扎筋并澆筑各構件連接的水下砼，待水下砼達設計強度后，吊裝蓋板。

每件預制構件到達預定水域后，做好下潛準備。潛水員潛入水中，時刻與水面保持聯系，以方便船上人員指揮配合水下工作，讓預制構件緩緩潛入事先做好的模型內，準確就位，若一次不得準確就位，則應先粗略就位，再反復調試直至準確就位。

3.10 測量定位

施工前，測量人員應根據施工圖紙計算好特征點坐標與方位角，擺設好儀器，控制拖船運行方向，待預制構件進入預定水域后，在構件特征點上做好標志，測量技術人員根據前方交匯法，使特征點的標志保證在既定位置方能緩慢下沉.

4 信息反饋

（1）作業期間，均應加強與相關方的溝通，并做好筆記。（2）對相關方的合理意見應及時進行處理，并盡快將信息反饋到相關部門，以便做到持續進行。

5 質量保證措施

（1）嚴格執行國家規定、法規、標準、規范幾建設部海事部門現行有關標準、規范和規定，嚴格技術交底。（2）實行有效的監督機制，通過質量網絡圖所明確的職責形成一個自下而上的檢查和監督管理體系。（3）認真接受業主代表，監理代表和工程質量監督人員的監督與檢查，積極聽取意見并及時采取有效的改進措施。（4）明確質量責任制。

6 職業安全健康與環境保證措施，文明施工要求

（1）施工前對參加作業全體施工人員必須進行施工前安全技術交底，設備裝卸、移位過程中，專職安全員應全程監護并隨時檢查情況。（2）施工前必須對使用的船舶、工器具等進行嚴格檢查、調試及維修，認真填寫相關程序表格，帶好相關證件，確認合格后方可使用。（3）特種作業人員必須持證上崗。（4）施工作業前，必須填寫安全作業操作票。施工作業人員必須正確配戴防護用品，以免危害健康。（5）作業前需對作業場所仔細檢查，對作業場所開展危害辯識活動，確保作業順利實施。（6）遇六級及以上大風、暴雨、霧天或能見度差時，不準進行作業；（7）作業時地方海事局必須維護通航。（8）作業后必須及時清理作業場地，做到“工完、料盡、場地清”。

參考文獻：

[1] 打撈救助工藝學.

[2] 施工工藝紀律.

[3] 中華人民共和國安全生產法.