引水系統豎井壓力鋼管安裝施工措施

陳 博，楊 雄，陳招明

(1.中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽110000；2.江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西靖安330603)

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引水系統豎井壓力鋼管安裝施工措施

陳 博1，楊 雄2，陳招明1

(1.中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽110000；2.江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西靖安330603)

洪屏抽水蓄能電站引水洞豎井鋼管安裝高程差最大310 m，施工危險等級較高。壓力鋼管安裝采用了橋式起重機吊裝、設計4層安裝平臺等合理的施工技術措施，取得了良好的效果。對安裝設備、施工工藝進行了介紹，可供類似工程參考。

豎井；壓力鋼管；安裝；洪屏抽水蓄能電站

0 引 言

洪屏抽水蓄能電站壓力鋼管主要布置在引水系統。引水系統為“二洞四機”布置，由上庫進/出水口、上庫閘門井兼調壓室、上平洞、上豎井、中平洞、下豎井、下平洞、岔管和引水支管等組成，除上平洞、上庫閘門井兼調壓室外，均用壓力鋼管襯砌。每條引水洞共有2條豎井。其中，上豎井高程差277 m，鋼管直徑5 200 mm，材質為600 MPa級高強鋼(WDB620D)和Q345R鋼，鋼板厚度18～30 mm，壓力鋼管安裝質量2 180 t；下豎井高程差295 m，鋼管直徑4 800～5 200 mm，材質為800 MPa級高強鋼(WSD690E)和600 MPa級高強鋼(WDB620D)，鋼板厚度28～52 mm，壓力鋼管安裝質量3 038 t。

4條引水豎井深度大，施工技術難度大，安全威脅大；地質條件較復雜，工序轉換多，壓力鋼管的運輸、吊裝、組對、焊接方案必須合理、可靠；施工中必須嚴格制定每一環節安全技術措施，確保施工人員的安全及設備運行穩定、可靠。豎井鋼管采用布置在豎井頂部的橋式起重機，輔以施工作業平臺、載人吊籠、布置在下彎段的爬梯及平臺等設施，自下而上依次進行安裝。

1 壓力鋼管安裝設備

1.1 橋式起重機的布置及選型

吊裝豎井壓力鋼管的橋式起重機布置在豎井頂部。因受吊裝場地的限制，橋式起重機安裝前，需對豎井頂部及上彎段進行擴挖。豎井壓力鋼管吊裝示意見圖1。

依據安全、經濟、實用性的原則，綜合考慮目前國內類似起重設備的設計制造能力、設備采購周期及使用成本等因素，選定橋式起重機。額定起質量2×20 t，起吊高度310 m，工作級別Q3-中。經過專業設計，選用的橋式起重機能夠實現豎井壓力鋼管水平翻轉、垂直運輸的要求，解決了超深引水豎井壓力鋼管的吊裝問題。

圖1 豎井壓力鋼管吊裝示意(單位：mm)

1.2 豎井工作平臺

豎井鋼管安裝的工作平臺采用型材和鋼板焊接而成，圓形結構，分4層，分別為組對壓縫平臺、設備平臺、焊接平臺、防腐探傷平臺。前3層平臺高3 m，防腐探傷平臺高6 m，總高度12 m。隨著壓力鋼管的安裝，工作平臺在壓力鋼管內部利用橋機不斷提升，每節鋼管內壁靠近管口150 mm處設置4個吊耳，用于懸掛及鎖定工作平臺。另外，每層平臺各設置6個尼龍腳輪，用于增加平臺的穩定性，減小平臺起升過程中的摩擦力，保護防腐層。豎井工作平臺示意見圖2。

圖2 豎井工作平臺示意

1.3 載人吊籠系統

1.3.1 結構型式

由吊籠、升降系統及防墜系統等組成。通過布置在豎井內上層施工平臺底部的2個定滑輪與施工平臺相連。

采用礦用GLS- 05型立井單繩罐籠。升降系統用于控制吊籠的升降，由1臺5 t卷揚機和1個定滑輪和1組動滑輪導向裝置組成。5 t卷揚機鋼絲繩首先利用布置在豎井下彎段底部的1組定滑輪進行第1次導向，而后再通過預先布置在豎井上層施工平臺底部的2個定滑輪進行二次導向，最后再通過安裝在吊籠頂部的動滑輪進行第3次導向，返回豎井上層施工平臺底部并鎖死。

防墜裝置用于防止吊籠升降過程中由于起吊鋼絲繩突然發生斷裂而引發的高空墜落事故。由防墜器、2臺2 t手動絞車及2組定滑輪導向裝置組成。2臺2 t手動絞車安裝在豎井下彎段內，鋼絲繩利用布置在豎井下彎段底部的2組定滑輪導向裝置與防墜器連接后，在豎井上層施工平臺底部鎖定。

1.3.2 使用方法

載人吊籠系統安全連接后，操作2臺2t手動絞車，調整鋼絲繩張緊度至安全范圍。載人吊籠系統在使用時，只需操作5t卷揚機即可實現吊籠的安全升降。在吊籠整個升降過程中，載人吊籠系統合理的防墜裝置既可有效預防高空墜落事故的發生，又可防止吊籠發生旋轉，確保了施工人員的生命安全。

1.3.3 設備選型

(1)吊籠、防墜器及附件。為特種設備，應根據現場使用情況選擇具有安全生產資質的廠家。吊籠選用礦用GLS- 05型立井單繩罐籠，該吊籠安裝有BF0511型防墜器，載人吊籠型號為GLS- 5型[1]。

(2)5 t卷揚機。使用JM5型雙液壓抱閘型慢速電動卷揚機，鋼絲繩額定速度≤10/min，鋼絲繩直徑φ22(6×37+FC)，卷筒容繩量為800 m。卷揚機配有高度限制器及過載自鎖裝置，可有效防止吊籠在起升過程中發生沖頂事故及負荷過大發生電氣系統故障。

(3)2臺2 t手動絞車。使用SC2型手動絞車，鋼絲繩直徑φ22(6×37+FC)，卷筒容繩量為310 m。

1.3.4 注意事項

(1)防墜裝置在正式使用前應做等負荷墜落試驗[2]。

(2)鋼管吊裝前，應先適當放松載人吊籠系統中5 t卷揚機及2臺2 t手動絞車的鋼絲繩，5 t卷揚機鋼絲繩放松長度不小于2倍施工平臺提升高度；2臺2 t手動絞車不小于1倍，以實現與豎井作業平臺的同步升降。待作業平臺懸掛到位后，重新調整2臺2 t手動絞車鋼絲繩的張緊度至安全范圍。

(3)定期按規定對載人吊籠系統所使用的鋼絲繩進行檢查及維護保養。

2 壓力鋼管安裝

2.1 安裝前準備

檢查鋼管運輸道路(含隧洞、施工支洞等)情況，滿足壓力鋼管運輸要求；完成施工電源布置；完成豎井鋼管吊裝橋式起重機的安裝調試及荷載試驗；完成豎井工作平臺、載人吊籠等輔助設施的制作安裝；完成各部位卷揚機、導向滑輪及固定錨桿等的安裝；完成施工照明、施工通訊的布置；壓力鋼管軸線位置與豎井設計中心校核無誤，測量控制點按要求布置完成。

豎井壓力鋼管安裝前，首先將豎井工作平臺懸掛于豎井壓力鋼管管口，用板件鎖定，然后將預存在豎井井口的壓力鋼管向安裝位置吊裝；吊裝到位后，進行壓力鋼管組對壓縫；組對壓縫結束后，利用橋機將工作平臺提升，解除與壓力鋼管的鎖定，割除吊耳；最后將工作平臺懸掛至上一節壓力鋼管管口并進行鎖定；壓力鋼管組對驗收合格后，預熱溫度滿足要求時開始焊接，焊接完成后24 h(800 MPa級高強鋼48 h)進行探傷，探傷合格后進行防腐[3]。

2.2 測量控制

利用激光指向儀投點。激光指向儀安裝在豎井鋼管中心軸線點正上方的頂拱巖壁上(高于橋機)，不影響豎井壓力鋼管的安裝，從上向下投點。該激光指向儀精度為1/20萬，能夠滿足310 m豎井鋼管安裝的需要[4]。

(1)水平度控制。為保證壓力鋼管管口處于水平位置，采用水準儀進行水平度測量。用水準儀在組對壓縫平臺上直接測量出壓力鋼管管口的水平偏差，并進行調整。每18 m測量1次。

(2)垂直度控制。采用鋼卷尺配合激光指向儀進行垂直度控制。在鋼管安裝時，通過圓周8個方向測鋼管直徑，根據激光指向儀投射在測量鋼卷尺上的點，調整鋼管中心與投射點重合，達到安裝精度要求。

通過全站儀，定期對安裝在豎井上方的激光指向儀進行校核，以保證壓力鋼管安裝的精度要求。

2.3 施工用電

2.3.1 技術方案

壓力鋼管安裝用電采用從下而上的形式。配電柜布置在第2層施工平臺上，電源直接從布置在下平洞的用電盤柜接引。電纜在豎井內用φ10鋼絲繩綁扎懸掛，電纜隨著豎井施工平臺的起升而起升。

2.3.2 技術措施

施工現場用電采用三相五線制，電氣設備的金屬外殼必須與專用保護零線連接，所有用電設備必須在設備負荷的首端安裝漏電保護器。在橋式起重機上安裝1～2組大功率投射燈作為豎井主要施工照明，在作業平臺上輔以若干12V低壓燈具及高亮度手電筒進行局部照明。

突發性停電的緊急情況采取以下措施：①立即檢查大型機械、吊籠等停止運行后的狀態及限位效果，以保證一旦施工現場通電后，能第一時間安全啟動。②立即了解確認停電原因，關閉外部電源并啟動備用電源，保證施工現場臨時用電。

2.4 施工通訊及監控

載人吊籠乘坐過程中，必須保證信號正確、清楚并保持通訊暢通。為避免因通訊故障發生事故，采用2套通訊方式：

(1)采用大功率對講機進行施工通訊。要求現場每個施工作業面配備的對講機數量不少于2臺，且必須配備對講機專用充電器1套。

(2)在施工現場安裝1套有線電話系統，作為備用通訊設施。

為便于監視載人吊籠進出工作平臺時的情況，防止碰撞到工作平臺，導致吊籠墜落而引起事故，在豎井第3、4層施工平臺之間各安裝1套工業電視監控系統。

3 結 語

洪屏抽水蓄能電站引水洞豎井鋼管安裝高程差最大310 m，采用了先進合理的施工技術方案，取得了良好的效果。

(1)對豎井上方進行擴挖，安裝橋式起重機吊裝壓力鋼管，解決了超深引水豎井壓力鋼管水平翻轉、垂直運輸的問題，加快了安裝進度。

(2)采用4層安裝平臺，增加了工作面，縮短了工序銜接時間，尤其是探傷時機對安裝進度的影響。在保證安全的前提下，實現了壓力鋼管安裝各工序在互不干擾情況下交叉施工，提高了工作效率。

(3)載人吊籠系統使用了安全、先進的設備及裝置，確保了系統平穩安全運行。

(4)采用高精度的激光指向儀從上到下投點，儀器固定在豎井中心軸線點正上方的頂拱巖壁上，高于橋機，不影響正常的豎井壓力鋼管吊裝，一次安裝后不需進行拆除，避免了反復安裝帶來的測量偏差，簡化了安裝程序，解決了超深引水豎井鋼管安裝測量控制的問題。

(5)采用了合理的用電技術方案，增加了備用電源，確保了施工用電安全。

(6)選用2套施工通訊方案，確保了通訊的暢通；增加了工業電視監控系統，直接觀察載人吊籠進出施工平臺的情況，便于安全操作。

[1]崔碧海. 起重技術[M]. 重慶： 重慶大學出版社， 2006．

[2]GB 6067—2010 起重機械安全規程[S]．

[3]殷樹言， 劉金合， 陳善本， 等. 焊接手冊[M]. 北京： 機械工業出版社， 2008.

[4]GB 50766—2012 水利水電工程壓力鋼管制作安裝及驗收規范[S]．

(責任編輯 楊 健)

Installation and Construction Measures of Penstock in Water Diversion Shaft

CHEN Bo1, YANG Xiong2, CHEN Zhaoming1

(1. Sinohydro Bureau 6 Co., Ltd., Shenyang 110000, Liaoning, China;2. Jiangxi Hongping Pumped Storage Co., Ltd., Jing’an 330603, Jiangxi, China)

The maximum elevation difference of penstock installation in water diversion shaft of Hongping Pumped-storage Power Station is 310 m, which will bring higher construction danger. By using bridge crane for hoisting and designing four mounting platforms in different height, the installation of penstock in shaft is successful. The equipments and technology of installation are introduced herein as a reference for similar projects．

shaft; penstock; installation; Hongping Pumped-storage Power Station

2016- 06- 07

陳博(1984—)，男，陜西西安人，工程師，主要從事水工金屬結構技術管理工作．

TV547.2(256)

A

0559- 9342(2016)08- 0052- 04