構皮灘第三級升船機減速器卸車、運輸及吊裝技術

關洪華，羅意成，李 俊

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

1 概述

構皮灘水電站通航建筑物線路位于樞紐左岸煤炭溝至野狼灣一線，由上下游引航道、3座鋼絲繩卷揚提升式垂直升船機和2級中間渠道（含通航隧洞、渡槽及明渠）等建筑物組成，線路總長2306m。構皮灘水電站通航建筑物最高通航水頭199m，設計代表船型為500t級機動駁，規劃過壩運量單向125萬t/年（下行）。該升船機是目前世界上通航水頭最高、水位變幅最大的通航設施，其第一、三級升船機采用下水式升機，提升力達18000kN，為世界上最大的提升力升船機，同時也是國內規模最大的下水式升船機，其主提升機減速器規模已遠遠超出了國內外已建升船機減速器（減速器外形尺寸：8008mm×3320mm×3691mm，單臺設備重量為150t）。同時第一、三級升船機主機設備規模在升船機行業屬最大，其大件共有24件(其中減速器8臺，卷筒16個，卷筒外形尺寸：φ4600mm×5883mm），大件總重量為2304t。

第三機升船機主提升機布置在第三級升船機塔柱頂部的主提升機機房內，機房地面高程520.5m，主提升機卷筒、滑輪軸線距機房地面3.5m，主提升機在主機房的平面內分4個吊點區對稱布置。左、右側卷揚提升機構卷筒軸線間距20.6m，每側2個相鄰吊點區對稱中心線的縱向間距16.65m。根據現場實際情況，第三級升船機減速器安裝時船廂室承船廂已拼裝完成，主機房吊物孔中心水平懸空距離達9.7m，距船廂室底板（海拔高程423.5m）有26.5m的高程差（且承船廂已在船廂室就位）。如何將重達150t的龐然大物卸車后轉運到吊物孔中心，再由主機房160t橋機垂直起吊是順利完成大件吊裝的難點，同時也是保證工期目標的關鍵點。第三級升船機主機布置如圖1所示，現場交通情況如圖2所示。

2 主要卸車、運輸及吊裝方案

為解決現場卸車、運輸及吊裝難題，在現場布置高空承重懸吊平臺，在吊物孔(主機房EL520高程）四個角點布置承重梁，承重梁上布置鋼棒作為吊點，鋼絲繩繞過吊點通過調節螺桿與懸吊承重平臺聯接，懸吊承重平臺和軌道梁鉸接聯接形成運輸通道，如圖3所示。減速器通過運輸車倒入軌道梁內，采用液壓頂升法卸車，即用一拖四200t液壓千斤頂配合專用工裝將減速器頂升減速器，使減速器離開運輸車拖板50mm，然后開走運輸車，再用5t叉車將二個臺車對稱布置在減速器底座上，使千斤頂卸壓，減速器壓在運輸臺車上，最后用5t卷揚機配合30t滑輪組將減速器運至吊物孔下方，主機房橋機配合減速器專用吊具將減速器吊至安裝部位。

圖1 第三級升船機主機設備布置圖

圖2 第三級升船機主機設備運輸現場示意圖

3 具體實施方案

3.1 工裝制作

該方案實施需懸吊平臺1件，軌道梁4件，其中2件為與懸吊承重平臺聯接的軌道梁，另外2件為延升軌道梁，運輸臺車2個，調節螺桿4根，外購φ52鋼絲繩（型號52NAT6X37+FC1870ZS，長度為145m）共4根。

圖3 軌道梁與懸吊平臺鉸接形成運輸通過（單位：mm）

3.2 工裝靜載試驗

為了保證懸吊平臺及臺車的承重能力滿足要求，對懸吊平臺及臺車進行1.25倍靜載試驗，以驗證臺車及承重平臺的結構安全性。

3.3 工裝安裝

先將鋼絲繩（鋼絲繩根據現場實際尺寸，在現場采用編織法將單根鋼絲繩首尾聯接，鋼絲繩編織長度符合規范要求）轉運至船廂上，再用橋機將鋼絲繩吊至EL520吊物孔四角吊點處，用鋼棒穿入，使鋼絲繩從吊物孔四個吊點垂直放下（在吊點下方約6m處安裝鋼絲繩防旋塊）。每個吊點均由2根工字梁組成，2根工字梁用20mm鋼板聯接成整體，確保受力時梁的穩定可靠。懸吊平臺尺寸為4.38m×8.5m。懸吊平臺由橋機吊至鋼絲繩附近，25t汽車吊配合將調整螺桿、軸等附件與鋼絲繩、懸吊平臺連接成整體。軌道梁由25t汽車吊吊裝就位，使懸由平臺與軌道梁聯接成整體，形成運輸通道。

3.4 動載模擬試驗

為驗證懸吊平臺、吊點、鋼絲繩、調節螺桿、防旋板、吊耳、軌道梁、臺車的動載情況下的結構安全性，進行1.1倍動載模擬試驗，即根據減速器的重量分布，用配重塊進行相應重量的布置，臺車在軌道梁上運輸配重塊，以此模擬減速器的運輸過程，驗證各結構的安全性能是否滿足要求，同時將配重塊放置在最不利的位置24h，取得鋼絲繩伸長的長度值，待卸載后，通過調節螺桿重新調整平臺，控制軌道梁至懸吊平臺的上坡坡度為1∶10。通過動載模擬試驗，一方面可以驗收各結構安全性，另一方面也可減少鋼絲繩在減速器運輸過程中的伸長值。

3.5 減速器卸車

減速器運輸車通過2#崗進入工區，經北線一號隧洞、經北線二號隧洞、繞二級筒體公路、14#隧洞進入三級上游側EL450馬道，車頭朝上游，順水流方向，大件中心與軌道梁中心在一條線上，采用人工液壓頂升法卸車的方式將減速器頂升，即在4個鋼支墩上布置200t千斤頂，通過一拖四液壓泵站控制千斤頂配合專用工裝將減速器頂升距運輸車車板50mm后，開走運輸車，用5t卷叉車將二個臺車放在軌道梁上，人工推動臺車至減速器底座重心對稱位置，再松千斤頂，將大件落至臺車上，用5t卷揚機配合30t滑輪組將臺車拉至吊物孔下方，最后用橋機配合專用吊裝工具將減速器吊運至安裝部位。卸車部位滿鋪20號鋼板，鋼板與混凝土面用膨脹螺栓固定，軌道梁與鋼板用工20號鋼加固。在軌道梁下游端左右兩側焊接臨時吊耳，用21.5mm鋼絲繩及卸扣將左、右連通，并在鋼絲繩中部布置導向滑輪30t、5t卷揚機鋼絲繩，通過導向滑輪與臺車上的臨時吊耳連接，實現可拖拉臺車，如圖4、圖5所示。主要設備投入如表1所示。

圖4 減速器卸車示意圖

圖5 減速器運輸及吊裝示意圖

4 安全措施

4.1 一般要求

（1）新進場人員必須接受入場前安全教育，經考試合格后方可上崗。（2）施工人員應按規定勞保著裝，并佩戴好必要的安全防護用具。（3）特種作業人員必須持證上崗，非特種作業人員不得從事特種作業。（4）開工前項目施工負責人應組織施工、技術、安全人員對現場情況進行檢查，符合有關安全規定方可開始施工。（5）施工人員應嚴格遵守安全操作規程及相關安全管理規定，正確選擇和使用工器具，服從安全人員的管理。（6）安全人員應堅持現場巡察，發現違規必須及時制止和處理。（7）施工設備、工器具等應定期檢查、維護和保養。（8）施工作業前應做好安全技術交底工作，并按要求做好記錄。（9）高處作業必須系安全帶，其栓掛位置應安全可靠，安全帶盡量高掛低用。（10）懸吊平臺四周布置臨時欄桿，欄桿高度不小于1.2m，平臺上其他孔洞部位用竹跳板滿鋪。（11）孔洞或高臨邊作業時應設安全警戒線并配置安全警戒人員，禁止無關人員進入安全警戒區。（12）起重、運輸設備操作人員作業前應對設備的安全性能進行檢查，確保設備安全運行。（13）對起重或綁車用具及設施進行檢查，確保其安全性符合要求，并正確選擇和使用。（14）起重作業應設專人指揮并佩戴袖標，且指揮明確，信號清楚統一。參加施工的人員必須服從管理，統一行動。（15）無可靠的防護措施，嚴禁交叉作業。（16）施工用電不得亂拉亂搭，要規范使用。所有照明、焊機、電動工具等用電器具必須接至漏電保護裝置的下端，且漏電保護裝置須保護可靠。（17）做好“三工”活動和班前“危險預知”活動并做好記錄。（18）嚴格按照批復的施工方案進行施工。（19）設備吊裝過程中派專職安全員全過程監控。（20）各構件應按方案要求進行制作，并按方案要求布置。

表1 主要設備配置表

4.2 吊裝安全技術措施

（1）大件卸車吊裝前進行技術交底，確保施工人員做到四個明確：施工任務明確、物體重量尺寸明確、吊裝方法明確、安全保護措施明確。（2）根據構件吊裝方案正確選取吊具，不能以小代大；起重作業要絕對服從安排，專人指揮，專人檢查；指揮信號要統一、明確、清晰。電信號應備足電源；大件吊裝作業時，應配置專職安全員現場監督檢查。起吊所用的鋼絲繩安全系數應不小于8倍，鋼絲繩捆綁應牢固，不應在起吊過程中滑移。設備棱角處應墊木塊或橡皮等柔軟的材料。（3）對卸車用千斤頂、卷揚機及橋機等設備工況進行檢查，確保設備工況良好方可投入使用。（4）采用汽車式起重機進行吊裝時支腿支撐應平穩，必要時可在支臂下設枕木支墩；并保證起重機械整體水平。（5）對懸吊平臺各梁進行檢查，任何受力部件不發生過大位移。（6）卸車將大件頂升后先檢查，確保大件穩定不發生傾覆等現象。（7）派專人檢查懸吊平臺吊點，若出現異常現象應立即停工，整改完成后方可投入使用。（8）大件吊裝過程中應有專人進行指揮；通過對講機保證指揮人員與橋機司機之間的協調、指揮人員與監護人員的協調。

4.3 應急措施

（1）成立應急小組，項目經理任組長，項目書記、生產副經理任副組長，其他項目領導、工程辦、安全辦、綜合辦、財務辦及施工人員為組員。（2）大件吊裝過程中項目領導、安全人員、技術人員、質檢人員均應到場，仔細檢查吊裝用工具及派專人觀察懸吊平臺、吊點、混凝土梁、軌道梁、臺車、多絲繩、調整螺桿是否正常，發現異常立即上報組長，下達停止命令，異常情況處理完成后方可繼續吊裝。（3）出現異常情況，主機房檢修橋機配合處理。（4）與附近醫院保持聯系，發生人員受傷事故時立即聯系并派專車將傷員送至定點醫院。

5 施工過程中的方案改進

在項目施工過程中，還有可以改進的地方，一是臺車設計應根據減速器底座結構形式設計，避免已做好的臺車與減速器底座不匹配，導致現場返工。二是選擇一拖四液壓千斤頂時應優先選擇帶保壓裝置的千斤頂，避免在頂升過程中因意外卸壓而進行緊急處置。三是在延伸軌道上應布置定位標識，避免運輸車倒入軌道內時（延長軌道梁在運輸車倒入軌道內前須拆除，運輸車倒入后再重新安裝），重新調整軌道梁而延長卸車時間。為解決上述問題，在以后的施工中應充分考慮減速器底座結構形式，設置與之匹配的運輸臺車，同時采用液壓頂升法卸車時，優先選擇帶有保壓裝置和同步性好的千斤頂，以解決卸壓和受力不均勻的問題。延伸軌道因運輸車倒入后若無定位標識，重新調整比較費勁，若提前做好標識，二次安裝時就有據可依，可顯著提升二次安裝的速度，節約卸車時間。

6 結束語

在升船機行業大件卸車、運輸及吊裝施工中，一般很少采用高空懸掛承重平臺及運輸軌道梁聯合形成運輸道的施工方法，只要采用常規方法如吊車或門橋機吊裝，就能保證安全，且能保證工期。然而現在多數的升船機施工均是在已建成的大壩上再建設升船機，前期大壩建設時常常沒有考慮升船機的施工，不可避免地會產生采用常規卸車、運輸及吊裝方式無法解決的難題，而構皮灘第三級升船機主機減速器的卸車、運輸及吊裝施工方法可為后續升船機大件卸車、運輸及吊裝施工方法提供施工經驗，具有較大的參考價值。