江蘇溧陽(yáng)抽水蓄能電站上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)

陳 林

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225)

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江蘇溧陽(yáng)抽水蓄能電站上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)

陳 林

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225)

介紹了江蘇溧陽(yáng)抽水蓄能電站上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)的布置型式和主要部件采用的吊裝方法及工藝。

溧陽(yáng)抽水蓄能電站；金屬結(jié)構(gòu)；布置型式；吊裝方法和工藝

1 工程概況

江蘇溧陽(yáng)抽水蓄能電站安裝6臺(tái)單機(jī)容量為250 MW的水泵/水輪機(jī)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)組，引水、尾水系統(tǒng)為一管三機(jī)布置，在電站上、下水庫(kù)各布置有兩個(gè)進(jìn)/出水口。

上水庫(kù)進(jìn)/出水口結(jié)構(gòu)為塔式，進(jìn)水塔均布8個(gè)閘門孔口，設(shè)有8套事故檢修閘門，每個(gè)閘門通過其上方的固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行啟閉。孔口寬6.896 m，孔口高度為7 m，閘門底坎高程為242 m，閘墩塔體平臺(tái)高程為295 m，閘門門型為平面滑動(dòng)閘門，鋼基銅塑復(fù)合滑道支承，利用水柱動(dòng)水閉門，門頂設(shè)有充水閥，用于充水平壓后靜水啟門，閘門平時(shí)鎖定在高程295 m的平臺(tái)上；啟閉機(jī)布置于311.9 m高程，啟閉機(jī)容量為4 500 kN，既可現(xiàn)場(chǎng)操作，也可遠(yuǎn)方操作；每個(gè)進(jìn)水塔在高程318.9 m設(shè)1臺(tái)5 t環(huán)形檢修吊，用于卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的檢修和維護(hù)；每個(gè)進(jìn)出水塔設(shè)有一座公路橋，與水庫(kù)庫(kù)岸連接，橋?qū)挒? m，橋長(zhǎng)為135 m。上水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置情況見圖1。

下水庫(kù)進(jìn)/出水口結(jié)構(gòu)為井式。在進(jìn)/出水口最前段布置4孔垂直攔污柵，孔口寬度為6.55 m，孔口高度為14 m，設(shè)計(jì)水位差5 m，底板高程為-20 m，攔污柵用拉桿連接至檢修平臺(tái)高程25.6 m處。每套攔污柵共分5節(jié)，節(jié)間采用銷軸連接，柵體與柵槽之間采用楔形配合，主支承滑塊為復(fù)合材料。攔污柵采用1臺(tái)單向門機(jī)操作和檢修。門機(jī)額定啟閉容量為2×500 kN，揚(yáng)程7 m，門機(jī)軌道鋪設(shè)在高程25.6 m的平臺(tái)上。在進(jìn)/出水口后段設(shè)1套檢修閘門。孔口寬10 m，孔口高度為10 m，底板高程為-20 m，設(shè)計(jì)水位為19 m，設(shè)計(jì)水頭為39 m，閘門門型為平面滑動(dòng)閘門，鋼滑塊支承，采用充水閥充水平壓，靜水啟閉，主要用于尾水洞和尾水事故閘門的檢修，閘門平時(shí)用鎖定梁鎖定在各自孔口內(nèi)。啟閉機(jī)型式為固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，啟閉機(jī)容量為2 000 kN，啟閉機(jī)控制方式采用現(xiàn)地控制方式。下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置情況見圖2。

圖1 上水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置圖

2 金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備參數(shù)

上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備包括18扇平面閘門、18臺(tái)固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)、8孔攔污柵、1臺(tái)單向門機(jī)及5臺(tái)檢修吊。主要技術(shù)參數(shù)見表1～4。

圖2 下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)布置圖

表1 上、下水庫(kù)進(jìn)出/水口閘門技術(shù)特性表

表2 上、下水庫(kù)進(jìn)出/水口啟閉機(jī)技術(shù)特性表

表3 下水庫(kù)進(jìn)出/水口攔污柵技術(shù)特性表

3 吊裝方案策劃

上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備數(shù)量多，外形尺寸大，重量重，大多數(shù)部件為散件到貨，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝和吊裝需要較大的場(chǎng)地。結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)布置型式和土建結(jié)構(gòu)施工，利用上、下水庫(kù)庫(kù)底作為金屬結(jié)構(gòu)部件組拼和移動(dòng)式起重機(jī)占位的場(chǎng)地，上水庫(kù)庫(kù)底為開挖至基巖面，采用碎石回填，回填均分層碾壓；下水庫(kù)庫(kù)底為開挖至基巖面后碾壓、整平。根據(jù)上、下水庫(kù)庫(kù)底設(shè)計(jì)參數(shù)要求，地面的承載力、平整度等均滿足大型移動(dòng)起重機(jī)作業(yè)要求，各部件在庫(kù)底進(jìn)行組拼后，待土建施工到一定部位，用移動(dòng)式起重機(jī)將各部件吊裝就位。上水庫(kù)事故檢修閘門門葉在庫(kù)底組拼成整體，土建施工到高程263.5 m時(shí)，將閘門門葉吊入門槽內(nèi)存放；進(jìn)水塔施工到高程311.9 m時(shí)，將啟閉機(jī)整體吊裝就位，進(jìn)行安裝；啟閉機(jī)具備起吊條件后，與閘門連接，將閘門吊出門槽，進(jìn)行閘門附件安裝。下水庫(kù)檢修閘門門葉在庫(kù)底組拼成兩大節(jié)，土建施工到高程25.6 m時(shí)，將兩大節(jié)門葉吊入門槽內(nèi)組拼成整體，土建施工到高程44.6 m時(shí)，將啟閉機(jī)整體吊裝就位，進(jìn)行安裝；啟閉機(jī)具備起吊條件后，與閘門連接，將閘門吊出門槽，進(jìn)行閘門附件安裝。下水庫(kù)單向門機(jī)在庫(kù)底將門架拼裝成一體，然后吊裝就位，再將門機(jī)起升設(shè)備吊裝至門架上就位安裝；單向門機(jī)具備運(yùn)行條件后，用起重機(jī)將攔污柵分節(jié)吊裝至高程25.6 m平臺(tái)存放，用單向門機(jī)將攔污柵逐節(jié)吊入柵槽內(nèi)進(jìn)行安裝。

4 主要部件的吊裝

4.1 上水庫(kù)進(jìn)出水口檢修事故閘門的吊裝

4.1.1 吊裝方法

閘門系用運(yùn)輸汽車經(jīng)上庫(kù)公路運(yùn)輸至庫(kù)底拼裝平臺(tái)卸車，卸車、組拼和閘門倒運(yùn)裝車采用220 t汽車起重機(jī)吊裝，閘門堆放和拼裝位置布置在庫(kù)底233 m高程平臺(tái)距進(jìn)水塔體中心50 m外。閘門組拼完成后用運(yùn)輸車將閘門整體運(yùn)至塔體周圍，用250 t履帶起重機(jī)從塔體263.5 m高程將閘門吊入門槽內(nèi)就位。上水庫(kù)事故檢修閘門吊裝情況見圖3。

表4 上、下水庫(kù)進(jìn)出/水口金屬結(jié)構(gòu)主要部件尺寸、重量表

圖3 上水庫(kù)事故檢修閘門吊裝示意圖

4.1.2 吊裝工藝

(1)吊點(diǎn)的選擇。

吊點(diǎn)選取為閘門啟閉時(shí)與啟閉機(jī)連接的連接銷軸，該銷軸主要承載閘門自重、水壓力及摩擦力等，承載力滿足閘門吊裝要求。

(2)吊裝索具的選擇。

吊鉤與吊點(diǎn)連接采用一根L=14 m的鋼絲繩纏繞成8股垂直連接，故單股鋼絲繩承受的荷載為：

式中Gp為單股鋼絲繩承受的荷載；W為吊裝重量；n為鋼絲繩股數(shù)。

鋼絲繩選用6×37+FC、抗拉強(qiáng)度為1 400 MPa的系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6。

選用φ32.5鋼絲繩，其破斷拉力為548.5 kN，許用拉應(yīng)力[P]=548.5/6=91.4 (kN)，吊裝荷載Gp=6.841×9.8=67(kN)，[P]>Gp，滿足吊裝要求。

(3)吊車性能校核。

閘門吊裝重量為54.728 t，250 t履帶起重機(jī)在16 m旋轉(zhuǎn)半徑、臂長(zhǎng)58.5 m時(shí)吊重為57.8 t，滿足吊裝要求。

4.2 上水庫(kù)進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝

4.2.1 吊裝方法

啟閉機(jī)采用汽車運(yùn)輸，經(jīng)上庫(kù)公路運(yùn)輸?shù)剿w周圍庫(kù)底高程238 m，利用130 t汽車起重機(jī)將機(jī)架、減速器、卷筒等部件組合在一起，用500 t履帶起重機(jī)將其吊裝至高程311.9 m安裝平臺(tái)就位并安裝。上水庫(kù)啟閉機(jī)吊裝情況見圖4。

4.2.2 吊裝工藝

(1)吊點(diǎn)選擇。

吊點(diǎn)選取在啟閉機(jī)機(jī)架上焊接四個(gè)吊耳。吊耳材質(zhì)為Q345，與機(jī)架焊接為開坡口深熔角焊，焊腳高度K=14 mm，吊耳板厚度δ=30 mm，吊耳許用拉應(yīng)力[σ]=220 MPa，許用剪應(yīng)力[τ]=130 MPa，吊耳焊縫許用拉應(yīng)力[σ]=220 MPa，許用剪應(yīng)力[τ]=150 MPa，吊耳結(jié)構(gòu)尺寸及受力情況見圖5。

圖4 上水庫(kù)啟閉機(jī)吊裝示意圖

圖5 吊耳結(jié)構(gòu)尺寸及受力示意圖

式中FV為吊耳垂直載荷；K為焊縫焊接高度；L為焊縫長(zhǎng)度；σ<[σ],滿足要求。

=60.76(MPa)

式中τM為水平彎矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力；τQ為水平載荷產(chǎn)生的剪應(yīng)力；FH為吊耳水平載荷；h為吊耳銷孔中心到焊縫距離；τ<[τ′],滿足要求。

(2)吊裝索具的選擇。

選用四根L=12 m鋼絲繩一彎兩股作為吊繩，通過計(jì)算可知鋼絲繩水平夾角約為60°，故單股鋼絲繩承受的荷載Gp為：

式中W為吊裝重量；β為鋼絲繩水平夾角；n為鋼絲繩股數(shù)。

鋼絲繩選用6×37+FC、抗拉強(qiáng)度為1 550 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6。

選用φ39鋼絲繩，其破斷拉力為875 kN，許用拉應(yīng)力[P]=875/6=145.83(kN)，吊裝荷載Gp=10.68 t×9.8=104.66(kN)，[P]>Gp，滿足吊裝要求。

鋼絲繩與吊耳連接采用35 t弓形卸扣。

(3)吊車性能校核。

啟閉機(jī)吊裝重量為74 t，500 t履帶起重機(jī)在22 m旋轉(zhuǎn)半徑采用輕重混合主臂，臂長(zhǎng)96 m，配重160 t時(shí)吊重為74.2 t，滿足吊裝要求。

4.3 下水庫(kù)進(jìn)出水口檢修閘門的吊裝

4.3.1 吊裝方法

閘門門葉用汽車運(yùn)輸經(jīng)庫(kù)底臨時(shí)道路至庫(kù)底-2 m高程，閘門卸車和組拼采用75 t汽車起重機(jī)，將第三、四節(jié)門葉組拼成一體；第一、第二節(jié)門葉組拼成一體，用500 t汽車起重機(jī)先將第一、二節(jié)門葉吊裝到閘門底坎就位，再將第三、四節(jié)門葉吊入門槽并與前兩節(jié)組拼。下水庫(kù)檢修閘門吊裝情況見圖6。

圖6 下水庫(kù)檢修閘門吊裝示意圖

4.3.2 吊裝工藝

(1)吊點(diǎn)的選擇。

第一、二節(jié)門葉吊裝的吊點(diǎn)選取為閘門啟閉時(shí)與啟閉機(jī)連接的連接銷軸，該銷軸主要承載閘門自重、水壓力及摩擦力等，承載力滿足閘門吊裝要求。第三、四節(jié)門葉吊裝在第三節(jié)門葉頂部筋板位置焊接四個(gè)吊耳作為吊點(diǎn)，吊耳型式與上庫(kù)進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝吊耳相同，吊耳材質(zhì)為Q345，與門葉焊接為開坡口深熔角焊，焊腳高度K=12 mm，吊耳板厚度δ=24 mm，R=100 mm，D=60 mm，h=100 mm，L=200 mm，按上庫(kù)進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝吊耳的校核方法對(duì)吊耳強(qiáng)度和焊縫強(qiáng)度進(jìn)行校核，經(jīng)計(jì)算，滿足吊裝要求。

(2)吊裝索具的選擇。

第一、二節(jié)門葉吊裝的吊鉤與吊點(diǎn)連接采用一根φ32.5，L=12 m鋼絲繩纏繞成6股垂直連接，鋼絲繩選用6×37+FC，抗拉強(qiáng)度為1 400 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6，其破斷拉力為548.5 kN。經(jīng)校核計(jì)算滿足吊裝要求。第三、四節(jié)門葉吊裝采用4根φ32.5，L=12 m鋼絲繩八股、四吊點(diǎn)吊裝。通過計(jì)算可知，鋼絲繩水平夾角約為67°，鋼絲繩選用6×37+FC，抗 拉 強(qiáng) 度 為 1 400 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6，其破斷拉力為548.5 kN，經(jīng)校核計(jì)算滿足吊裝要求；鋼絲繩與吊耳連接采用25 t弓形卸扣。

(3)吊車性能校核。

兩大節(jié)門葉吊裝重量分別為43.1 t、43.3 t， 500 t汽車起重機(jī)(180 t配重)在22 m旋轉(zhuǎn)半徑、伸出臂長(zhǎng)56 m時(shí)吊重為62.6 t，滿足吊裝要求。

4.4 下水庫(kù)進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝

4.4.1 吊裝方法

啟閉機(jī)(整體到貨)通過環(huán)庫(kù)公路用汽車運(yùn)輸至出/進(jìn)水口兩側(cè)-2 m高程庫(kù)底位置，用500 t汽車起重機(jī)將其吊裝至43.9 m高程安裝平臺(tái)就位并安裝。啟閉機(jī)吊裝重量為35.01 t，500 t汽車起重機(jī)(配重140 t，支腿9.6 m，全方位作業(yè))在18 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂56 m+延伸臂6 m時(shí)的吊重為37.2 t，采用4根φ28，L=12 m鋼絲繩、四個(gè)12 t卸扣、四吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝。下水庫(kù)啟閉機(jī)吊裝情況見圖7。

圖7 下水庫(kù)啟閉機(jī)吊裝示意圖

4.4.2 吊裝工藝

(1)吊點(diǎn)的選擇。

吊點(diǎn)選取在啟閉機(jī)機(jī)架上焊接四個(gè)吊耳。吊耳型式與上庫(kù)進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝吊耳相同，吊耳材質(zhì)為Q345，與門葉焊接為開坡口深熔角焊，焊腳高度K=10 mm，吊耳板厚度δ=20 mm，R=90 mm，D=50 mm，h=80 mm，L=180 mm，按上庫(kù)進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝吊耳的校核方法對(duì)吊耳強(qiáng)度和焊縫強(qiáng)度進(jìn)行校核，經(jīng)計(jì)算，滿足吊裝要求。

(2)吊裝索具的選擇。

吊裝采用4根φ28，L=12 m鋼絲繩八股、四吊點(diǎn)吊裝。通過計(jì)算可知：鋼絲繩水平夾角約為76°，鋼絲繩選用6×37+FC，抗拉強(qiáng)度為1 400MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6，其破斷拉力為412 kN，經(jīng)校核計(jì)算滿足吊裝要求；鋼絲繩與吊耳連接采用12 t弓形卸扣。

(3)吊車性能校核。

啟閉機(jī)吊裝重量為35.01 t，500 t汽車起重機(jī)(配重140 t，支腿9.6 m，全方位作業(yè))在18 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂56 m+延伸臂6 m時(shí)吊重為37.2 t，滿足吊裝要求。

4.5 下水庫(kù)進(jìn)出水口單向門機(jī)的吊裝

在庫(kù)底將下水庫(kù)單向門機(jī)門架和大車行走機(jī)構(gòu)拼裝成一體，用350 t汽車起重機(jī)將其吊裝至高程25.6 m就位，再將門機(jī)起升機(jī)構(gòu)吊裝至門架上就位，吊裝最重件為門架和大車行走機(jī)構(gòu)的組合體，重量為28.255 t。350 t汽車起重機(jī)在20 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂長(zhǎng)度為46.2 m時(shí)的起吊重量為30 t；在上部結(jié)構(gòu)中間兩根橫梁兩側(cè)焊接4個(gè)吊耳作為吊點(diǎn)，選用4根φ32.5，L=6 m鋼絲繩四吊點(diǎn)、單股吊裝。

4.6 下水庫(kù)進(jìn)出水口攔污柵的吊裝

先將攔污柵分節(jié)運(yùn)輸至庫(kù)底，用130 t汽車起重機(jī)將攔污柵分節(jié)吊裝至25.6 m高程平臺(tái)存放，用單向門機(jī)將攔污柵逐節(jié)吊入柵槽內(nèi)進(jìn)行安裝，單節(jié)攔污柵最重件為9.686 t，130 t汽車起重機(jī)在20 m旋轉(zhuǎn)半徑、主臂長(zhǎng)度為41.98 m時(shí)的起吊重量為13 t，選擇攔污柵節(jié)間連接銷軸作為吊點(diǎn)，選用2根φ24，L=14 m鋼絲繩兩吊點(diǎn)、雙股吊裝。

5 結(jié) 語(yǔ)

項(xiàng)目部因地制宜、選用不同規(guī)格型號(hào)的起重機(jī)順利地完成了溧陽(yáng)抽水蓄能電站上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備吊裝工程，不僅技術(shù)方案可行、安全質(zhì)量有保證，而且經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)與土建工程施工穿插進(jìn)行，保證了整個(gè)工程按期完成。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

中國(guó)水電五局再添六項(xiàng)電力建設(shè)工法

日前，中國(guó)電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)文公布了2017年電力建設(shè)工法，由中國(guó)水電五局公司申報(bào)的《高懸空重載整流錐混凝土施工工法》等6項(xiàng)工法榜上有名。電力建設(shè)工法是以工程為對(duì)象，以量化的工藝流程為核心，運(yùn)行系統(tǒng)工程原理，將先進(jìn)技術(shù)與科學(xué)管理相結(jié)合，經(jīng)過工程實(shí)踐形成的、相對(duì)成熟的綜合配套施工方法，其關(guān)鍵技術(shù)和管理水平具有顯著的先進(jìn)性和創(chuàng)新性，代表了全國(guó)電力建設(shè)行業(yè)技術(shù)水平和施工能力。這次由中國(guó)水電五局申報(bào)的《澆筑用梯形可調(diào)節(jié)模板組施工工法》《尾水隧洞開挖體型控制施工工法》《可折疊式無軌滑模施工工法》《大體積倒坡混凝土快速施工工法》《抽水蓄能機(jī)組底環(huán)安裝施工工法》6項(xiàng)施工工法先后通過了中電建協(xié)組織的中國(guó)電力建設(shè)工法專家評(píng)審委員會(huì)的資料預(yù)審、網(wǎng)絡(luò)評(píng)審、會(huì)議審定、公示，最終獲批為2017年度電力建設(shè)工法。據(jù)悉，此次全國(guó)范圍內(nèi)獲批的電力建設(shè)工法僅有163項(xiàng)。

2017-04-23

TV7;TV52；TV743；TV547

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1001-2184(2017)03-0040-05

陳 林(1977-),男，重慶江北人，高級(jí)工程師，從事水電站機(jī)組安裝和金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝技術(shù)工作.