豐滿電廠一、二期設備拆除工程中關鍵安全與技術問題的探討

房大成

（國網新源公司豐滿大壩重建工程建設局，吉林 吉林 132108）

豐滿電廠一、二期設備拆除工程中關鍵安全與技術問題的探討

房大成

（國網新源公司豐滿大壩重建工程建設局，吉林 吉林 132108）

豐滿水電站全面治理（重建）工程原老廠一、二期機電及金屬結構設備拆除，經歷了基建管理模式的改進與創新。拆除工程中安全、質量、進度目標的實現，管理創新是關鍵，保證安全是基礎，切實可行的技術方案是保障，本文總結和梳理了拆除工程在不同時段解決的關鍵安全與技術問題，希望能給類似工程以借鑒。

拆除；安全；技術；風險

1 概述

豐滿電廠老廠一、二期設備主要包括10臺主發電機、3臺廠用發電機、10臺主變壓器、220 kV開關站、2臺250 t橋式起重機以及其它附屬與公用設備等。而一、二期機電及金屬結構設備拆除工程是豐滿水電站全面治理（重建）工程中重要的組成部分，也是存在風險最多的單位工程，整個拆除分為兩部分，第一部分為1號、4號、8號及廠用3號機組保護性拆除，拆除設備用于展出；第二部分為其余全部機電設備及金屬結構拆除，拆除工程自2014年10月15日開工，歷經近1年時間于2015年9月24日全部完工。由于水電站整體拆除無任何經驗可循且老廠設備型號繁雜、投運年代久遠、拆除工程與相鄰的新壩建設同步開展存在交叉作業風險，給拆除工程提出了諸多安全與技術難題。參建各方從生產管理與基建管理模式相互融合入手，細致做好安全風險管控以及安保、交通、消防、施工供電、廠房排水、廠房結構監測、主閥密封措施實施、轉子吊運等工作，做到了安全引導技術、技術保障安全，確保了拆除工程的有序推進。

2 生產向基建管理模式的轉變

由于工程要求首批拆除機組（即1號、4號、8號及廠用3號機組拆除）需進行保護性拆除，其余機組與設備繼續按運行設備管理，即出現了生產與基建管理模式并行的問題，為明確安全生產主體責任，確保拆除工程順利推進，工程建設單位（豐滿大壩重建工程建設局）與設備運行管理單位（豐滿發電廠）聯合成立了以豐滿大壩重建工程建設局局長為主任，以豐滿發電廠、建設局相關領導以及拆除工程相關參建單位負責人為副主任，各單位部門負責人為成員的“豐滿電廠一、二期拆除工程安全生產委員會”，明確了各方在拆除工程中的職責，定期召開安委會會議，解決拆除工程遇到的實際問題。在開工前建設單位首先是按照生產管理模式，向設備運行管理單位提交施工單位工作負責人、簽發人培訓需求名單，由豐滿發電廠組織對施工單位進行培訓并以正式文件下發具備相應資格的人員名單，拆除工程實行工作票制度；其次是按照基建管理模式，組織施工單位進行風險辨識和安全文明施工二次策劃評審，并與設備運行單位對施工單位風險辨識和安全文明施工二次策劃進行“雙審核、雙簽發”；三是由建設單位、監理單位、設備運行管理單位每天共同對現場安全文明施工情況進行檢查，發現問題及時通知施工單位采取相關措施解決。四是拆除每臺機前，每臺機組拆除開一張工作票，并由豐滿電廠一次完成現場安全措施，豐滿建設局組織生產工作面移交基建管理，施工現場嚴格區分生產區域與基建區域，做好硬隔離措施，明確施工通道及應急通道。

在其余機組拆除前，建設單位與設備運行單位現場履行生產區域向基建區域的整體移交，現場完全按照基建模式進行管理，建設單位組建了由工程管理部門、安監部門、監理單位相關部門人員組成的聯合現場監督工作組，每天進行施工現場監督檢查值班，對拆除現場實行“死看死守”，加強了現場安全監督力度。施工單位實行安全交底“AB”本制度和施工用電上墻制度，從制度上確保了作業人員安全施工的主動性。

3 施工現場安全風險管控

拆除工程根據施工工序共辨識出四級風險1項，為10臺機轉子吊出；三級風險7項，分別為勵磁機吊出、上機架吊出、定子分瓣吊出、主變壓器牽引、大件運輸、橋機拆除、開關站拆除。對三級及以上風險落實分級管控、掛牌監督和到崗到位制度，要求施工單位認真編寫專項施工方案和安全專項方案并嚴格履行審批手續。作業前由業主單位、監理單位、設備運行管理單位共同對施工單位進行安全技術交底，履行簽字確認；施工單位嚴格進行風險復測，根據風險復測結果填寫施工作業票、風險控制卡；參建各方人員嚴格到崗到位，檢查管控措施是否到位。對2臺250 t橋式起重機拆除中（最后一項大件拆除作業），將三級風險按照四級風險進行管控，確保了拆除工程圓滿收官。

4 安保、交通、消防管理

4.1 安保管理

由于豐滿電廠一、二期設備停運后，受新壩施工影響，設備運行管理單位已不具備現場安保管理的條件，廠房周圍環境不斷發生變化，為此建設單位高度重視拆除現場安全保衛工作，要求施工單位排查廠房全部出入口，做好封閉措施；設專人執行現場24 h值班制度，對進入現場非施工人員進行登記，每天定時進行現場巡視，做好相關記錄，廠房內增設安保攝像頭，建設單位、監理單位隨時通過監控進行現場監督，確保不發生國有資產流失。

4.2 交通管理

由于工程緊鄰松花湖AAAA級名勝風景區和人口居住密集區，要求施工單位設備運輸車輛錯開客流高峰，大件運輸車輛要設置前方引導車，夜間運輸超大、超寬設備要在設備上裝設安全警示燈。嚴格按照規定路線行駛。冬季冰雪路面大件運輸要做好場內道路防滑措施，坡路行駛路段采取大功率履帶式車輛做牽引，多舉措確保交通安全。

4.3 消防管理

老廠一、二期設備退出運行后，上游側所有機組取水門、主閥全部關閉，下游側受新壩工地施工影響，無任何水源，原消防管路失去作用，而隨著中控樓的拆除原消防自動報警裝置隨即失效，為此建設單位要求設計單位依據現場實際情況，重新核定滅火器等消防器材的配備，要求施工單位嚴格執行動火作業管理要求，每天收工前進行消防檢查，根據設計單位要求配合足量、合格的滅火器。

5 獨立的雙電源施工供電系統形成

在1號、4號、8號及廠用3號機組拆除期間，設計施工臨時電源，按照保障廠房內滲漏排水，橋式起重機、廠內照明及部分采暖供電配置。工作電源引自廠房附近的10 kV施工線路，安裝了一臺630 kVA箱式變并按電業局要求設置安裝了相應的配電系統。低壓400 V側接入原豐滿電廠甲400 V動力室電源進線開關，通過甲動熱聯絡—甲乙動動聯絡—乙動熱聯絡開關帶全廠動力照明負荷。備用電源取自三期電站供電的老廠壩上箱式變3.3 kV側，通過老壩壩上3.3 kV電纜接入老廠乙3.3 kV系統后經乙動力變壓器引入廠房乙380V母線動力開關電源側，作為備用電源。

以上系統投運后暴露出：1）進入2014年冬季廠房溫度急劇下降。已投入運行的供電系統容量滿足不了廠房排架柱對溫度的要求（按豐滿電廠企業標準要求廠房溫度要保持在+10℃），廠房構架監測指標經溫度換算指標較差，嚴重影響冬季大件吊運的正常工作，拆除工程受阻。2）備用電源接入運行中的三期電站，與運行系統密切聯系，對運行設備安全運行帶來隱患。3）施工供電設備大多利用老廠廠用電系統設備，老廠廠用電系統設備大部分在帶電中，無法脫離設備運行單位的管理。對生產向基建管理移交帶來不利，造成拆除工程進展緩慢。

解決方案：

緊急增設了一臺630 kV箱式變對施工電源進行增容，滿足廠房保溫需要，保證了拆除工程冬季施工安全。指導施工單位在一、二期其余設備拆除工程開工前安裝獨立、帶雙電源切換的施工供電系統，該系統可分段運行滿足施工容量要求，也可按主、備電源運行方式滿足雙電源供電要求。投運后使施工供電系統徹底與原電廠廠用電系統脫離，為老廠拆除工程由生產管理轉為基建管理提供了前提條件，大大加速了施工進程。

6 獨立的廠房排水系統

實現獨立的廠房排水系統同樣為拆除工程由生產管理轉為基建管理提供了前提條件，2014年1號、4號、8號及廠用3號機拆除期間正值豐滿新壩基坑開挖高峰期，老廠廠房位于新壩和新廠房開挖基坑上游，老廠廠房內甲、乙、丙三側滲漏排水系統共計安裝11臺自吸式磁力泵（排水管出水管口高層為 188.4，新壩底板 142），由于下游圍堰形成閉氣后進行基坑排水導致原有排水泵排水管管口逐漸露出尾水水面（原有排水泵潤滑水取自排水管），滲漏排水系統將無法正常工作，為確保設備拆除期間不發生水淹廠房事故，安全度過2015年汛期，安裝獨立的廠房滲漏排水系統勢在必行。

解決方案：

設計安裝了新的滲漏排水系統，在甲、乙、丙水泵室各設一臺潛水泵（單臺潛水泵100 m3/h，揚程10 m）。甲、乙側排水泵安裝：排水泵垂直放置下游排水溝籠頭坑內，排水管插入原C-1、C-2號排水管路連接法蘭處，利用閥門的變換，通過廠用1號、2號機尾水管排水閥，將甲、乙側廠房滲漏水排至下游基坑。丙側排水管插入9號機組技術供水排水管路中，將丙側廠房滲漏水排至下游基坑，由施工單位人員每天設專人巡視，根據來水情況投入水泵。此外在甲、乙、丙三側分別裝設同樣型號的備用泵，即各水泵室均為“一主一備”，在工作泵故障或漏水量過大時投入使用。在2015年汛期，采取了主備同時使用的方式，確保了安全度汛。

7 廠房結構監測方案的實施

豐滿電廠始建于1937年，由于受當時施工工藝、外界條件等影響，導致一、二期廠房存在安全隱患，2009年曾出現過屋頂鋼構架變形的情況，雖當時對廠房鋼構架及排柱進行了錨索加固處理，但考慮拆除工程項目實施過程中，大件吊運頻繁，冬季施工廠房保溫，新壩基坑開挖導致的老廠房臨邊變化等因素，可能對廠房的結構有很大的影響。為此要做好廠房內、外部環境溫度監視及橋機軌道、廠房鋼構架排柱的變形的監視，以保證大件吊運工作安全。

解決方案：

建立以豐滿電廠、監理單位、施工單位專業人員為主的老廠廠房監測組，為老廠設備的安全拆除提供科學、準確的監測數據，確保及時發現異常現象或安全隱患，并采取緊急措施。

7.1 廠房溫度觀測

由于原廠房測溫系統損壞停運，且無法恢復，若重新建系統費用高、工期長，故采用人工的方法進行溫度觀測。在廠房內、外、上、下等處共計布設30支經率定合格后的溫度計，由施工單位采取人工讀數的方式觀測廠房溫度，每次觀測安排4名人員，分成兩組，每組設1名觀測、1名記錄（記錄人兼做監護人）。觀測頻次一般每周2次，吊運轉子當天增加1次。廠房測溫每周提交一次資料整編分析報告，溫度按照不低于10°的標準控制。

7.2 廠房吊車軌道距離觀測

用鋼帶尺測量，其兩端用10 kg重錘張拉。在3、6、7、8號機組上方布置觀測斷面進行跨度觀測。

1）先進行選點，用鋼沖在軌道中心打眼做標記。

2）在南北軌道處分別掛尺、掛錘，兩端必須用對講機聯系，做到各種操作及讀數步調一致，取錘及更換斷面時也必須協調一致。

3）每隔10 min進行一次溫度觀測，用于吊車跨度觀測值的溫度改正。

觀測由豐滿電廠人員進行，共需8人（讀數2人、放錘2人、記錄及相互聯系2人、監護2人）。監測頻次為每周監測1次，吊運轉子前后各進行1次監測。

7.3 廠房排架柱變形監測

對橋機在動荷載作用下產生的動態變形，測定其在一定時間段內的瞬時變形量，計算其變形特征參數，分析變形規律。根據GB50017-2003中有關規定，有橋式吊車的單層框架柱頂水平位移容許值為H/400（H為柱高度），其中上游廠房的柱高H上為15.6 m，下游廠房的柱高H下為18.6 m，因此上游廠房立柱擾度最大限值為39 mm，下游廠房立柱擾度最大限值為46.5 mm。本項監測由監理單位專業人員實施，監測方法為采用全站儀（徠卡TM30）自動跟蹤測量，同時讀取、同時記錄待測點三維坐標，通過連續不斷的觀測，可測出立柱的縱橫位移。觀測原理見圖1所示，監測頻次為每次吊運時進行實施動態監測。

通過制定的廠房結構監測方案，實現了日常監測和吊轉子等大件時的動態監測，在整個設備拆除期間，每周提供一份監測報告，為及時掌握廠房結構變形情況，安全進行大件吊運提供了科學依據。期間通過監測系統曾分別發現廠房溫度低超標，9號機轉子吊運時廠房排架柱變形超標等異常情況。通過及時采取相關措施，保證了拆除工程吊轉子“四級風險”的管控。

圖1 廠房立柱變形監測原理圖

8 提出10號機在基坑內分解磁極，減輕轉子重量的重大合理化建議，規避施工風險

一、二期老廠機電設備及金屬結構拆除工程中轉子吊運受廠房結構年久存在隱患、吊車設備老舊等缺陷的制約，作業風險大，是建設單位上級單位掛牌督辦的“四級”風險。2015年7月17日進行9號機組轉子吊裝期間出現了10號廠房排架柱變形測量數據發生異常的情況，立即組織施工單位對廠房進行全面檢查，并特委托中冶建筑研究總院有限公司進行廠房承重評估，7月22日收到中冶建筑研究總院有限公司提出的《關于豐滿水電站廠房轉子拆除情況若干意見》，中冶建筑研究總院有限公司對廠房立柱撓度限值進行了重新核算，認為廠房立柱撓度檢測數據在允許范圍內（上游側最大位移限制為39 mm，下游側46.5 mm），10號立柱位移在檢測控制范圍內，可以滿足再次轉子吊裝時的安全需要。

為確保最后一臺機組轉子吊運萬無一失，經參建各方反復研究，提出了在機坑內分解轉子磁極以減輕轉子重量，降低廠房承重，因而降低風險的建議，經現場實施，將10號機轉子磁極在機坑內拔出，共卸掉轉子重量80 t，使轉子重量降低25%。

7月28 日10號機轉子吊裝前，建設單位、監理單位組織進行了現場安全技術交底，精心安排測量人員，在整個吊運過程中對廠房進行嚴密監測，從起吊—行走—落吊過程中，重點對10號和17號柱同時進行監測。經監測發現橋機在行駛7號機位置時10號柱北側橫向位移值超過規定最大允許限值（實測51 mm），瞬間恢復到規定允許最大誤差，如果不減輕轉子重量后果將不堪設想，由于事前做了周密的布置安排，使最后一臺轉子安全吊出，有效降低了施工風險。

9 結束語

以上只是豐滿電廠一、二期機電及金屬結構設備拆除工程中遇到的一部分問題，回顧整個拆除工程，凝聚了各參建單位的集體智慧，破解了多項棘手的安全技術難題，經歷了很多其它基建工程無法經歷的過程，放眼世界水電史上無任何先例的水電站整體設備拆除工程，參建者們經歷了、戰勝了重重困難，這些將做為一筆財富，永遠鐫刻在中國水電史歷史史卷中。

［1］中華人民共和國安全生產法［S］，2014.

［2］國網（基建2）173-2015.國家電網公司基建安全管理規定［Z］.

TV513

B

1672-5387（2016）10-0046-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.10.014

2016-05-04

房大成（1985-），男，工程師，從事生產運行、基建施工管理工作。