淺析劉家峽擴(kuò)機(jī)工程調(diào)壓井橋機(jī)吊裝

郭 華，程龑璽，邊潤娃

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽110179）

1 概述

劉家峽洮河口排沙洞及擴(kuò)機(jī)工程調(diào)壓井整體結(jié)構(gòu)分為引水調(diào)壓井（包括調(diào)壓井和進(jìn)口事故門門槽）、調(diào)壓井上部設(shè)備室和卸貨場結(jié)構(gòu)柱，其中設(shè)備室框架柱和卸貨場結(jié)構(gòu)柱連為一體，設(shè)備室頂部設(shè)計了1臺200t橋式起重機(jī)，用于進(jìn)水口事故門、拉桿和液壓啟閉機(jī)等設(shè)備的卸貨和安裝，由于安裝位置距離地面（開關(guān)站）55.2m、地面邊坡距離卸貨場結(jié)構(gòu)柱較近（約20m）、調(diào)壓井及設(shè)備室結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周圍有330kV架空線路經(jīng)過、黃河汛期來臨沖沙任務(wù)緊迫等原因，極大的增加了該橋式起重機(jī)的安裝難度，如何選擇合理、高效、經(jīng)濟(jì)的起重設(shè)備，成為該橋機(jī)安裝的關(guān)鍵。

2 現(xiàn)場條件分析

施工場地布置見圖1，調(diào)壓井上游側(cè)為主要施工通道，考慮到設(shè)備運(yùn)輸和其他標(biāo)段施工，首先排除在該位置進(jìn)行起重設(shè)備的布置，其次調(diào)壓井左側(cè)臨路邊坡距離卸貨場結(jié)構(gòu)柱不足20m，該距離導(dǎo)致大型起重設(shè)備在此作業(yè)無法轉(zhuǎn)桿，如果緊貼臨路側(cè)布置，還需加固邊坡且回轉(zhuǎn)角度太大，因此只能選擇在卸貨場結(jié)構(gòu)柱下游側(cè)布置起重設(shè)備，然而下游有330kV架空線路經(jīng)過，如果從下游側(cè)或右側(cè)起吊橋機(jī)，因為設(shè)備室棚頂比卸貨場結(jié)構(gòu)柱要高，為吊裝到位就必須要旋轉(zhuǎn)經(jīng)過高壓架空線路區(qū)，為確保吊裝安全，橋機(jī)應(yīng)擺放在結(jié)構(gòu)柱左側(cè)，這樣既便于橋機(jī)吊裝也便于25t汽車起重機(jī)配合，因此確定起重設(shè)備位置在卸貨場下游側(cè)，面積為10m×20m，中心距離設(shè)備室中心為17m，該區(qū)域距離330kV高壓架空線路水平投影最近距離為15m，遠(yuǎn)大于安全距離7m（見表1），橋機(jī)擺放位置為卸貨場結(jié)構(gòu)柱左側(cè)，面積為7m×11m，見圖1。

圖1 調(diào)壓井布置圖

表1 施工現(xiàn)場高壓架空線路安全距離

3 橋機(jī)起吊方式分析

調(diào)壓井200t橋式起重機(jī)軌道梁距離地面高度為55.2m。因為橋機(jī)安裝高度過高，高空吊裝作業(yè)危險性大。為減少高空作業(yè)量，同時減少大噸位吊車的使用時間，在地面將需要使用吊車進(jìn)行吊裝的各個部件組裝成整體進(jìn)行吊裝。由于小車部件繁多，因此小車裝置需整體吊裝，重量為28t，為本方案中最重吊件。其他部件另行組裝后以不大于28t為一個吊裝單元，這樣可以充分利用吊裝設(shè)備，同時為減少安裝難度兩件行走端梁與主梁1使用銷軸、螺栓連接成整體后，在確保整體尺寸的前提下使用1根25號工字鋼將兩個端梁焊接，確保主梁2吊裝到端梁上時能直接把合螺栓。橋機(jī)整機(jī)重量約59.9t，經(jīng)計算分析，整個橋機(jī)分為以下3個吊裝單元：

（1）主梁1及附件

主梁1（4872.39kg）及附件重量共計：13.65t（含附件）。組裝完成后長×寬×高為：8548mm×6220mm×4762mm。

（2）主梁2及附件

主梁2（5273kg）及附件重量共計：17.23t（含附件及電氣控制柜）。最大外形尺寸：組裝完成后長×寬×高為：8548mm×3300mm×5352mm。

（3）小車裝置

小車裝置重量：不大于28t。小車外形尺寸長×寬×高為：6950mm×3000mm×1930mm。

4 吊裝設(shè)備分析比較

4.1 吊裝設(shè)備選擇原則

首先，要保證橋機(jī)吊裝安全順利完成，增大高空吊裝作業(yè)的安全系數(shù)。吊裝設(shè)備在吊裝時，吊裝重量必須小于此時的極限工況吊裝重量。

其次，充分考慮吊裝現(xiàn)場環(huán)境條件，以及每個吊裝單元特性，確保吊裝全過程順利無阻礙。

4.2 吊裝設(shè)備的選用

根據(jù)橋機(jī)的設(shè)備參數(shù)及安裝現(xiàn)場條件，即吊裝高度大于55.2m，吊鉤進(jìn)入軌道梁（下游側(cè)）邊沿最大距離5.5m（橋機(jī)主梁吊裝），最大吊物重量28t，此時吊鉤進(jìn)入軌道梁邊緣距離3.5m（小車不用吊裝至主梁中心），根據(jù)各種吊裝設(shè)備性能參數(shù)，擬選用260t履帶吊或400t汽車起重機(jī)。

分析1：由于履帶吊可以移動，因此起重設(shè)備位置面積可以不用考慮，然而260t履帶吊需要在調(diào)壓井平臺進(jìn)行現(xiàn)場組裝，所需要的接桿場地為：100m×5m。根據(jù)現(xiàn)場測量場地直線長度為75m左右，另外在履帶式起重機(jī)接桿完成后，需要由組裝位置行走至吊裝位置，行走前履帶吊臂桿高度將大于50m。由于調(diào)壓井平臺下游側(cè)距地面30～45m高度有高壓線，履帶吊無法通行。因此，調(diào)壓井橋機(jī)吊裝無法使用此設(shè)備，至于其他型號的履帶式起重機(jī)同樣存在以上問題，所以均不能采用。

分析2：400t汽車式起重機(jī)的使用情況：

（1）400t汽車起重機(jī)工作尺寸見圖2。

圖2 400t汽車起重機(jī)工作尺寸

由于汽車起重機(jī)工作時，整個使用面積為18.45m×10.00m，400t汽車式起重機(jī)在進(jìn)行吊裝作業(yè)前，需要進(jìn)行接長臂桿作業(yè)，根據(jù)吊車參數(shù)需要接14m副桿。根據(jù)現(xiàn)場場地情況分析，25t汽車起重機(jī)有位置可以協(xié)助400t汽車起重機(jī)完成副桿的安裝，具體占位見圖3，因此400t汽車起重機(jī)滿足現(xiàn)場安裝占位要求。

（2）400t汽車起重機(jī)在工作位置時的工況

400t汽車起重機(jī)吊裝時示意圖見圖4。

1）400t汽車起重機(jī)吊裝兩根主梁到位時，工作半徑為11.5+5.5=17m，吊裝最重梁為17.23t，吊裝高度=地面至軌道梁頂面距離+主梁2高度+安全距離=55.2+5.352+1=61.852m，400t汽車起重機(jī)該作業(yè)半徑工況圖見圖5。

圖3 400t汽車起重機(jī)副桿安裝示意圖

圖4 400t汽車起重機(jī)吊裝示意圖

圖5 400t汽車起重機(jī)17m半徑作業(yè)工況圖

如圖5所示：吊裝幅度17m，最大起升量20t，起升高度73.6m（吊車頂部定滑輪距地面高度），主桿長度56.6m，副桿長度14m，支腿中心距9.5m，最大配重120t。

可以看出在該工況下最大吊裝單元重量大于18t，起吊高度超過61.852m，在61.852m位置時臂桿距離吊件最近抗桿距離大于5m（主梁中心到一端距離為4.5m），在55.2m高度，臂桿距離重物中心大于7.0m（橋機(jī)中心線至下游側(cè)卸貨場結(jié)構(gòu)柱距離為5.5m）。此工況下400t汽車起重機(jī)符合使用要求。

2）400t汽車起重機(jī)吊裝小車到位時，工作半徑為11.5+3.5=15m，吊裝最重為28t，吊裝高度=地面至軌道梁頂面距離+小車軌道頂面至軌道梁頂面高度+小車高度+安全距離=55.2+1.5+1.93+1=59.63m，400t汽車起重機(jī)該作業(yè)半徑工況圖如圖6所示。

圖6 400t汽車起重機(jī)15m半徑作業(yè)工況圖

如圖6所示：吊裝幅度15m，最大起升量30t，起升高度74.8m（吊車頂部定滑輪距地面高度），主桿長度56.6m，副桿長度14m，支腿中心距9.5m，最大配重80t。

可以看出在該工況下最大吊裝單元重量大于28t，起吊高度超過59.63m，在59.63m位置時臂桿距離吊件最近抗桿距離大于3m（小車軌道跨距為6m，中心到下游側(cè)邊沿為1.5m，且卷筒在下游側(cè)因此吊點(diǎn)中心至下游側(cè)邊沿小于1.5m），在55.2m高度，臂桿距離重物中心大于6.0m（小車中心線至下游側(cè)卸貨場結(jié)構(gòu)柱距離為3.5m）。此工況下400t汽車起重機(jī)符合使用要求。

綜上所述，在2種工況下400t汽車式起重機(jī)均滿足吊裝要求，因此選擇400t汽車式起重機(jī)作為劉家峽洮河口排沙洞及擴(kuò)機(jī)工程調(diào)壓井200t檢修橋機(jī)安裝起重設(shè)備。

5 設(shè)備吊裝布置修正

確定400t汽車起重機(jī)為最終吊裝設(shè)備后，考慮到該汽車起重機(jī)在工作期間無法調(diào)整工況，因此應(yīng)將安裝設(shè)備盡量擺放在其該種工況作業(yè)半徑內(nèi)，縮短吊裝時間，最終對設(shè)備吊裝布置圖進(jìn)行修正，將安裝設(shè)備區(qū)域重新布置，具體見圖7。

400t汽車式起重機(jī)進(jìn)場前，將各個吊裝單元布置在現(xiàn)場合適位置，待吊車進(jìn)場后，依次吊裝就位，具體吊裝流程計劃如下：

25t汽車吊進(jìn)場配合→吊裝單元現(xiàn)場拼裝（電氣設(shè)備）→400t汽車吊附件進(jìn)場卸車→400t吊車進(jìn)場→400t吊車附件組裝就位→調(diào)整吊件位置（如有必要）→吊裝主梁1及附件→吊裝主梁2及附件→400t汽車吊調(diào)整工況→吊裝小車裝置→吊裝其他附件→400t汽車吊拆除附件→400t汽車吊撤場→配合吊裝的25t汽車吊撤場。

6 結(jié)語

劉家峽洮河口排沙洞及擴(kuò)機(jī)工程調(diào)壓井200t橋式起重機(jī)在吊裝前，綜合分析和論證吊裝現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備特征和工期要求等不利因素，根據(jù)吊裝參數(shù)和橋機(jī)零部件的具體數(shù)據(jù)，選擇了最優(yōu)吊裝設(shè)備。在后期吊裝過程中，實(shí)際數(shù)據(jù)與各計算數(shù)據(jù)相近，僅用7d時間就完成了該設(shè)備全部的吊裝工作，充分證明了該方法的可靠性，此吊裝設(shè)備的選擇方法在各種大型吊裝設(shè)備的選擇中具有普遍的適用性，可為今后類似施工條件下的水電站建設(shè)提供思路和方法。

圖7 最終安裝設(shè)備區(qū)域布置