桃源電站大型設備場內倒運及吊裝實踐

潘軍偉，楊　樂，唐偉雄，羅國輝

(中國水電顧問集團桂陽新能源有限公司，湖南省郴州市　424400)

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桃源電站大型設備場內倒運及吊裝實踐

潘軍偉，楊樂，唐偉雄，羅國輝

(中國水電顧問集團桂陽新能源有限公司，湖南省郴州市424400)

摘要：桃源水電站主要由25孔泄洪閘、土石副壩、河床式電站廠房及通航建筑物等構成，安裝9臺20 MW燈泡貫流式機組。工程廣泛分布有大型混凝土預件、金屬結構及機電設備。設計階段根據構件的體形尺寸、周邊環境，擬定了施工方案；實施階段結合現場設備布置情況，考慮施工設備的綜合利用效率及降低施工作業間交叉干擾等因素，從經濟、技術、安全等方面進行比較研究，選定了較優的吊裝方案，順利實現了安裝目標。吊裝設備性能及場地布置條件是吊裝方案選定的研究對象，合理調配、匯合施工設備進行抬吊作業，成功克服了大型設備吊裝難題，化解了場地緊張對設備布置的制約。關鍵詞：桃源水電站；大型設備；倒運；吊裝

1工程概況及大型設備構件施工特性

桃源水利樞紐屬Ⅱ等大(2)型工程，樞紐布置推薦方案主要由泄洪閘、土石副壩、河床式電站廠房及通航建筑物組成，壩頂長度約1 286 m。泄洪閘布置于左右兩河槽的主河床部位，左槽布置14孔，右槽布置11孔，孔口凈寬20 m。電站廠房布置于右槽左岸，緊依雙洲島。電站廠房裝機9臺，單機容量20 MW。主廠房長222.2 m，廠房最大高度為52 m。通航建筑物布置于雙洲島中的左側，由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首、下游引航道組成，軸線全長約1 900 m[1-2]。

桃源水電站為河床式閘壩工程，布置25孔泄洪閘、船閘及廠房等建筑物，安裝9臺貫流式機組。主要大型設備包括發電機定子、轉子、導水機構、管型座及金屬閘門，安裝特性詳見表1。金屬結構與機電設備安裝工程量較大，吊裝條件復雜，安裝難點較多。本文選取管型座、發電機定子及主變壓器的安裝進行研究實踐，總結成功經驗[3]。

表1　機組設備和主要電氣設備安裝特性表

2大型設備進場方案

大型設備進場方案主要由大件外形尺寸、廠家分布及場內可利用條件等因素決定。間接影響設備在場內的倒運及吊裝方案。本文重點分析管型座、發電機定子及變壓器的進場運輸方案。

2.1管型座倒運方案

結合廠房施工進度計劃和實際進度情況，1、2、3號機組管型座已滿足進場時間要求，采用水運形式到達施工現場，但是此時船閘門機尚未投運，不具備卸船條件，依據現場地理環境條件，經反復核算、試驗，研究后選取了合適的卸船地點，并對汽車吊站車位置、運輸道路進行回填夯實處理。卸船位置選在船閘下閘首右側40.00 m高程平臺處布置汽車吊及拖車,吊車可靠近岸邊，吊裝回轉半徑小。由于貨運船寬13 m，最遠吊裝幅度為18 m，最重件約36 t，因此選用260 t汽車吊及40 t拖車。因管型座到貨后，立即吊裝就位，所以第一套管型座運輸至主安裝間卸車，存放在主安裝間上游墻側，等待吊裝就位。卸車工況比較好，卸車選用70 t汽車起重機。2 d時間便完成了3臺套管型座總計24件設備的卸船工作[4-7]。

2.2發電機定子倒運方案

桃源水電站定子采用廠內裝配完成后整體運輸至工地，外形尺寸為8.15 m×2.73 m(直徑×高度)，運輸重量90 t。外形尺寸超出國家公路系統的超級超限標準，無法采用公路運輸。廠家對特殊尺寸的設備一般提供的出廠方案為專用公路結合水運方案。設備在工程所在地附近碼頭起岸，經工程專用公路進入現場。桃源水電站定子轉運方案主要在于場內碼頭的選擇[8]。

工程招標及實施階段，考慮到桃源氮肥廠碼頭的改造工程投資費用及卸船設備吊裝能力不足等問題，結合現場定子的安裝進度，研究決定采用桃源船閘門機卸船倒運定子的方案。桃源水電站船閘上閘首配置2×630 kN單向門機，船閘500 t級船舶可以通行；單向門機軌上起升高度為11 m。船舶停靠至上閘首單向門機下，利用單向門機起吊定子，向下游行走，落在船閘壩頂公路的平板車上，倒運至廠房安裝間。上閘道門機為永久設備，發電機定子進場前已安裝驗收，使用靈活，轉運方便。利用船閘投運門機，較好地解決了定子等大型設備進場難題。其余設備尺寸均不構成制約，可根據進度要求，采取公路以及水路進場[4,9]。

2.3變壓器進場方案

桃源水電站變壓器運輸尺寸6.2 m×2.4 m×3.5 m(長×寬×高)，運輸控制重量65.4 t。合同規定由廠家負責運至工地指定的地點。變壓器運輸尺寸滿足公路普通運輸界限要求，設備進場采取公路運輸方案。3臺主變壓器布置在副廠房40.00 m高程，主變壓器待副廠房形成后才能就位，考慮現場機械設備分布及主變壓器的吊裝就位問題，經仔細分析研究后決定在主變壓器至主安裝間之間增設鋼軌貫通，主變壓器進場后由廠房170 t/50 t/10 t橋機卸車，將主變壓器安放在軌道上，借助預埋地錨和倒鏈將主變壓器倒運至就位地點。此方案大大節省了成本，解決了變壓器吊裝就位問題[10]。

3廠房機電設備吊裝方案

廠房機電設備主要分為水輪機與發電機兩大部分。水輪機部分包括尾水管、管型座、導水機構、轉輪、轉輪室、主軸，部件重量及尺寸見表2。

表2　水輪機部件重量及尺寸表

水電站廠房建設程序性較強，一般利用廠房永久橋機開展機組設備的組裝及吊裝作業，施工程序包括土建工作面移交、橋機安裝投入使用、機電設備進場、機電設備組裝吊裝就位。廠房橋機能解決絕大部分的吊裝作業。但受施工進度的影響，桃源水電站1～9號機組上、下游排架未形成，廠房橋機無法行駛至安裝工作面，故重新研究尾水管及管型座的吊裝方案[11]。

尾水管最大吊裝重量為12 t，管型座最大吊裝重量為36 t。安裝期間布置1臺MQ600B/30 t型門機，廠房區域在壩頂布置2臺MQ600/30 t型門機，用于混凝土澆筑及材料運輸。管型座安裝前，主安裝間已澆筑完成具備布置大型臨時起吊設備條件(主體結構已做調整滿足管型座吊裝強度要求)。為滿足施工進度及安裝作業要求，管型座吊裝就位分別采取了壩頂施工門機抬吊和安裝間布置臨時汽車吊2種吊裝方案[12]。

1號機組管型座與安裝間相鄰，場地布置條件好，場內施工機械均無法將其吊裝到位，1號機組處于安裝的關鍵線路，考慮管型座卸車及倒運均需租用大型汽車吊，決定綜合利用廠內汽車吊吊裝1號管型座就位。經過計算、核實，安裝間主體結構強度不能滿足汽車吊站車強度要求。反復測算后，在汽車吊站車位置增設2根結構梁。管型座共分8節，全部采用260 t汽車吊在主安裝間內直接將設備構件吊裝就位。汽車吊進場及站車位置見圖1。260 t汽車吊自主安裝間大門進入，調頭轉向，車頭朝向面向下游偏左側，車尾與主安裝間右側接縫對齊?？紤]到管型座設備運輸至主安裝間內后均需翻身后進行吊裝，因此在主安裝間上游側布置90 t汽車吊與260 t汽車吊配合進行翻身。管型座運輸至主安裝間后，懸掛好鋼絲繩利用已布置好的汽車吊將其翻身，翻身完畢后緩緩吊入基坑[13]。

圖1　260 t吊裝管型座進場及站車位置示意圖　　　單位：mm

2號機組管型座距離安裝間較遠，對臨時吊裝設備性能要求較高，需增加投資成本，研究決定采用壩頂施工門機吊裝就位。根據設備及現場情況，內殼體上、下瓣及進人筒由壩頂2臺門機(編號2號、4號)抬吊。抬吊時，考慮到2臺門機從起鉤到吊裝到位的過程中不應有起升或降低起重臂的動作，現場制作9 000 mm吊梁1件，重約2 t。施工門機使用30 t吊鉤，作業半徑17～20 m，最大起重30 t。管型座安裝最重為2瓣內殼體，單瓣運輸重量為36 t，單瓣安裝重量38 t，加平衡梁和鋼絲繩等附件為40 t。2臺高架門機抬吊最大重量為60 t，吊裝系數為1.5倍，方案可行。將內殼體運至壩頂公路2、3號機組之間，裝好平衡梁，掛好吊裝用的鋼絲繩后，將設備緩緩吊起，2臺門機的起升速度應一致。設備吊起后，2號門機向壩左方向緩緩行走大車，4號門機向壩右方向緩緩行走大車，同時2、4號門機起重臂應向下游方向旋轉，待2臺門機的起重臂平行且與水流方向垂直時，2號門機再向壩右方向緩緩行走大車，4號門機向壩左方向緩緩行走大車，同時2號、4號門機起重臂繼續向下游方向旋轉直至下立柱安裝位置。詳見布置圖2[14]。

圖2　廠房壩頂門機抬吊管型座設備布置圖　單位：m

為保障關鍵線路進度，減少對1號機組安裝影響，保障首臺機組發電工期，3～9號機組管型座安裝期間盡管上下游廠房橋機通道形成，為了降低對1號機組其它設備拼裝的影響，后續機組管型座仍然采用與2號機組同樣的吊裝方式。

4施工實踐總結

大型設備倒運及吊裝方案屬于重要的施工方案，是施工組織設計的主要組成部分。選擇不同的方案除施工費用差別較大外，在工期與工作面協調方面也會造成不同程度的影響。同時場地布置條件及吊裝難度間接影響設備選型及制作分節。故在設計階段必須深入研究大型設備進場及吊裝方案，避免實施階段方案變動，打亂整體施工規劃。

(1) 充分利用場內永久設備完成大型設備倒運。桃源水電站實施階段，選用船閘上閘首永久門機倒運機組定子。船閘位于工程范圍內，在一期工程建成投運，由業主單位自主管理，提高了設備進場靈活性。同時減少租用碼頭、改造沿線道路設施的投資費用。

(2) 綜合利用場內起吊設備完成大型設備的吊裝作業。大型設備吊裝作業對場地要求較高，受限條件較多。在垂直起吊設備選型上，首先要與水工建筑布置特點(如高度、平面尺寸)匹配；其次要與拌合攪拌和水平運輸能力相協調；最后要求設備性能和生產效率相對穩定。通過對廠房施工現場的合理化布局，最終順利完成了機組投產發電目標。

(3) 加強設計階段大型設備運輸方案研究。一般來說大型設備運輸方案不制約水電站設備選型，可參考類似工程經驗，根據設備外型尺寸初步擬定運輸方案。但對道路條件艱苦地區，設備尺寸或重量突破一般工程時，必須做深入細化設計研究。重大項目必須聯合潛在廠家及大件運輸公司開展工作，落實大型設備運輸方案。

(4) 工程場內設置大件存放場。大型設備運輸受天氣及航運條件影響較大，特別的水運大件，運輸時間長，要求高，需避開非通航季節。為保證工程有序開展，建議場內設置適當規模的大件存放場，增加吊裝作業的靈活性，避免因設備到貨滯后問題影響施工進度[3,15]。

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Practice of Re-transporting and Lifting Large-sized Equipment on Site, Taoyuan Hydropower Project

PAN Junwei, YANG Le, TANG Weixiong, LUO Guohui

(HYDROCHINA Guiyang New Energy Co., Ltd., Chenzhou, Hunan424400,China)

Abstract:Taoyuan Hydropower Project consists of 25 flood sluices, earth-rock saddle dam, run-of-the-river powerhouse and navigation structures. 9 bulb-type tubular units, 20 MW each, are installed. Large-sized concrete precast members, steel structures and electromechanical equipment are arranged widely in the project. Construction scheme is proposed at design stage according to outline and sizes of members and surrounding conditions as well. At implementation stage, optimum lifting scheme is compared, studied and selected in terms of cost, technology and safety to successfully fulfill installation in accordance with site equipment distribution as well as in consideration of comprehensive utilization of construction equipment and reduction of interference between different and parallel activities. Both lifting equipment performance and site arrangement conditions are subjects to be studied for selection of the lifting scheme. Because of the reasonable dispatching and mobilizing construction equipment for lifting operation by multiple equipment, difficulty in lifting and installation of large-sized equipment is resolved and restriction from limit site on equipment arrangement is eliminated.Key words:Taoyuan Hydropower Project; large-sized equipment; re-transportation; lifting

文章編號：1006—2610(2016)03—0045—04

收稿日期：2015-10-30

作者簡介：潘軍偉(1987- )，男，河南省新蔡縣人，助理工程師，主要從事工程建設、運行管理工作.

中圖分類號：TV547

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.012