水電站機組蝸殼安裝技術及安全防控措施

呂國偉

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610299）

0 引言

楊房溝水電站，作為我國首個EPC 模式建設的大型水電站，左地下廠房布置4 臺單機容量375MW 的水輪發電機組，總裝機容量1500MW。單臺機組蝸殼分27 節，包括21 節蝸殼和6 節延伸段，單節最大尺寸為蝸殼延伸段第6 節，尺寸為Φ8.82m×1.25m（進口段）。蝸殼材質為S500M，最大板厚52mm，最小板厚25mm。

蝸殼設四個湊合節，瓦片湊合，制造時在進水邊側預留100mm現場配割余量，分別為蝸殼進口延伸段第6 節、蝸殼第4 節、蝸殼第11 節、蝸殼第17 節，其中蝸殼進口延伸段第6 節配割余量為250mm。蝸殼基礎采用鋼支墩、拉緊器拉錨的固定方式。在蝸殼底部、腰部總共布置有41 件蝸殼支撐；蝸殼腰部布置29 個蝸殼拉錨。

1 施工現場布置

蝸殼安裝條件：混凝土澆筑至1968.50m，蝸殼安裝預埋基礎板、錨鉤預埋支墩澆筑完成；座環安裝就位、驗收完成；座環基礎預緊、焊接加固、驗收完成；座環上、下施工作業平臺搭設完成；蝸殼基坑安裝、焊接電源布置到位，滿足蝸殼安裝焊接要求；安裝間80t 或600t施工橋機具備吊裝蝸殼能力。

根據基坑施工進度和蝸殼安裝時間，安裝間的工位主要用于座環組圓焊接、基礎環的組焊施工、機坑里襯的組圓焊接施工等，安裝場僅考慮蝸殼卸車工位，蝸殼在安裝場盡可能少占用場地，因此需要車輛全天候、不間斷地拉運蝸殼，以滿足蝸殼掛裝施工進度，見圖1。

圖1 蝸殼支墩圖

1.1 基坑內場地布置

每臺機組座環上環板、基礎環環板上布置兩層封閉施工平臺，用于蝸殼掛裝和焊接施工作業。平臺采用工字鋼框架結構，表面鋪設花紋鋼板，按承重結構設計。平臺上布置電源、焊機、焊條烘干箱、溫控儀、空壓機、碳弧氣刨機等設備，并且堆放焊條、加溫片、工器具、零星材料等。上層平臺開進人孔，布置1 套爬梯至下層平臺。在蝸殼外側布置腳手架、輕鋼跳板施工作業平臺，用于蝸殼掛裝調整、蝸殼環縫焊接施工。平臺沿蝸殼外圓弧度搭設，自蝸殼層混凝土地面開始搭設，按每2m 一層施工焊接平臺布置，腳手架上鋪設雙排輕鋼跳板作為施工平臺，平臺外側用布設安全圍欄。在蝸殼內側內支撐上焊接角鋼等材料，用輕鋼跳板搭設焊接施工作業平臺。

1.2 供電

基坑內蝸殼施工作業，蝸殼焊接的焊機、焊條烘干箱、溫控儀、空壓機、碳弧氣刨機、加熱片等施工用電負荷，單臺機組需要約1000kW負荷，考慮2 臺機組蝸殼同時施工。從地下廠房安裝間配電中心供電，通過主廠房上游棧橋電纜送至二級配電柜，最終送至1#、2#機組和3#、4#機組之間1968.50 高程的2 個3 級配電盤上，供1#～4#機組蝸殼基坑安裝、焊接、加溫施工用電。

1.3 通風

地下廠房通風利用土建形成的通風系統。焊接施工用氣設備為0.9m3空壓機和3m3空壓機，布置在焊接區域。壓縮空氣經冷卻裝置及油水分離器處理后使用，以確保壓縮空氣干燥潔凈。同時在焊接及防腐作業區域布置軸流排煙風機進行臨時通風。

2 保障措施

為確保工程順利進行，在安全建設方面提出以下措施：

（1）工區將在安裝工作中開展多工作面交叉、平行作業的方法，縮短關鍵線路，減少直線工期，加快工程進度，確保蝸殼按期或提前完成。

（2）積極參加業主、監理和總承包召開的有關會議，及時落實會議決定。

（3）做好環境保護、治安保衛、防洪度汛等工作，避免各種意外情況對生產的不利影響。

（4）建立以工區主任為質量安全第一責任人，施工班長為班組質量安全第一責任人的質量安全管理體系，并設立專職質量安全工程師，從工區主任、質量管理部、安全環保部層層把關。

3 蝸殼掛裝

3.1 準備

（1）一般準備

根據圖紙的材料明細表及發貨清單，與廠家代表、監理、管理局共同檢查蝸殼部件是否損壞，清點貨物是否到齊，測壓接頭、螺塞、支撐件、電焊條及其它附件等是否齊全，并記錄確認。

（2）施工場地準備

清理安裝間場地和設備，將現場多余雜亂的設備和材料吊走或擺放整齊在其它位置，保證運輸吊裝通道的暢通。

（3）基準點測放

根據廠家圖紙在蝸殼底板層1968.5m 放蝸殼斷面中點、遠點地樣，以在地面上標好的蝸殼投影線作為蝸殼安裝參考線。特別是定位節，需在定位節兩側放斷面中心點、遠點地樣。復測座環安裝高程，檢查座環固定導葉中心線標記的準確性，在固定導葉上標記明確的高程標記。

3.2 蝸殼翻身

在安裝場用廠房80t 或600t 橋機上、下游2 個鉤進行蝸殼抬翻。蝸殼進口直管段翻身時，用上游主鉤做主起吊鉤，下游副鉤做翻身吊鉤；其余管節翻身時，上、下游任一鉤做主起吊鉤均可。以下均以上游主鉤做主起吊鉤。廠房橋機上游主鉤掛2 點，掛裝在蝸殼頂部主吊點上，橋機下游副鉤掛2 點，掛裝在蝸殼底部翻身吊點上。同時起升廠房橋機上、下游2 個鉤，將蝸殼抬起，緩慢降落下游翻身副鉤，直至副鉤鋼絲繩不受力。摘除副鉤鋼絲繩。

3.3 蝸殼掛裝順序

根據蝸殼裝配圖，確定蝸殼延伸段第3 節、蝸殼第10 節、蝸殼第16 節及已裝焊在座環上的蝸殼尾部管節作為定位節；湊合節為：蝸殼延伸段第6 節、蝸殼第4 節、蝸殼第11 節、蝸殼第17 節。先進行定位節的掛裝，定位節掛裝后沿逆時針進行蝸殼其余管節的掛裝，然后進行兩定位節之間的蝸殼湊合節的掛裝，最后進行蝸殼與壓力鋼管之間的蝸殼延伸段第6 節的掛裝。

（1）蝸殼掛裝順序。第10 節（定位節）→第3 節（定位節）→第16節（定位節）→第21 節→第9 節→第15 節→第2 節→第20 節→第8節→第14 節→第1 節→第19 節→第7 節→第13 節→第18 節→第6 節→第12 節→第5 節→延伸段第1 節→延伸段第2 節→延伸段第3 節→第4 節→延伸段第5 節→第17 節（湊合節）→第11 節（湊合節）→第4 節（湊合節）→蝸殼延伸段第6 節（湊合節），見圖2。

圖2 蝸殼掛裝順序圖

（2）定位節掛裝。在蝸殼底部與混凝土之間安裝支墩、千斤頂作為外支撐調整工具。吊裝定位節，根據定位節位置，將定位節開口與座環上過渡板上標記對應，用座環上過渡板上的擋塊將蝸殼拖住；緩慢落鉤，讓蝸殼下滑，底板向座環下過渡板靠攏，落在座環下過渡板上的擋塊上。用蝸殼遠點的支撐、蝸殼底板支撐及臨時支撐固定蝸殼定位節。

（3）其它管節掛裝。蝸殼其余節掛裝時，首先調整蝸殼與過渡板之間的錯牙、間隙，錯牙應不大于2mm、間隙應在2～4mm 之間。其次再調整環縫的間隙、錯牙，間隙應在2～4mm 之間、錯牙應不大于3mm。調整合格后，在相應焊縫的背縫上點焊固定。

蝸殼環縫間隙、錯牙調整時，只允許調整或割斷靠近定位節一側的蝸殼內支撐（若蝸殼管節內僅有一排支撐，除了蝸殼靠近過渡板開口方向的內支撐外，不允許調整或配割蝸殼內支撐，否則應按蝸殼的拼裝要求對每節蝸殼的進、出水邊進行斷面尺寸檢查），另一側蝸殼內支撐不允許割斷。為防止蝸殼環縫焊接應力過大，環縫錯牙、間隙的調整合格后應擰緊千斤頂以使蝸殼的重量盡量轉移到千斤頂上并傳遞到相應的混凝土。蝸殼環縫的調整順序應與蝸殼的掛裝順序一致。為保證座環水平在蝸殼的掛裝過程中變化盡可能小，蝸殼掛裝時應注意座環的受力平衡、盡量采用中心對稱掛裝蝸殼，并在蝸殼掛裝過程中及時地安裝上相應的蝸殼支撐以將蝸殼的重量盡量轉移到蝸殼支撐上。同時，在蝸殼的掛裝、調整過程中應監視座環的水平。為保證蝸殼與壓力鋼管的平滑連接，蝸殼直管段掛裝時應調整蝸殼直管段到機組Y 軸線的距離，偏差應不大于—蝸殼進口直徑8820mm）。蝸殼環縫壓縫調整采用自制壓縫器進行，壓縫器單側焊接在蝸殼上，焊接工藝同蝸殼環縫焊接工藝，用梯形螺桿進行環縫錯牙調整，安裝盡量采取少碼壓縫。

4 安全技術措施

施工現場成立以總承包項目部領導下的，由工區主任、工區副主任、安全總監、總工程師、各部門負責人及生產班組等負責人組成的施工安全管理領導小組。工區主任對本單位的安全施工負直接領導責任。小組的主要作用是加強施工安全管理、切實落實過程控制、確保各項指標達到相關要求；包括制定施工方案及安全措施、施工前對所有參與人員進行安全交底、施工過程中進行安全跟蹤和控制、對施工過程中出現的問題及時處理。項目部設專職安全員，施工作業班班長為兼職安全員，對本班人員在施工過程中的安全和健康全面負責。

（1）施工前對蝸殼運輸、吊裝及安裝人員進行安裝技術交底及安全交底。

（2）施工中必須堅持執行國家有關安全生產的法律、法規和方針政策；專職（兼職）安全員必須全程監守，及時發現安全隱患并提出整改措施。

（3）施工人員應認真履行自己的安全施工職責。在施工班組配備安檢員，負責施工中的安全檢查工作并做記錄。施工班組認真組織每周一次的安全日活動，并做好記錄。

（4）蝸殼運輸前應對道路情況再次進行檢查，著重注意路面情況、車流量、道路兩側及空中障礙物。

（5）編制完善的崗位責任制，將責任具體到人，認真落實技術責任制。

（6）吊裝作業時必須按照規定負荷進行吊裝，吊具、索具經計算選擇使用。

（7）55t 吊車在進行吊裝時支腿支撐應平穩，較軟地面還應在支腿下加墊枕木，必要時可在支臂下設枕木支墩。

5 結束語

整個施工安裝過程通過科學管理和技術改造進步，最大限度地節約資源與減少對環境負面影響的施工活動，實現四節一環保（節能、節地、節水、節材和環境保護）和綠色施工規范化、標準化；安裝開展了綠色施工的技術研究，發展綠色施工的新技術、新設備、新材料與新工藝，推行應用示范工程。運送焊材、型材等，不污損進場公路。蝸殼施工設備及材料運輸無容易散落、飛揚、流漏的現象。焊接作業階段，采取通風、定期清掃等措施，達到作業區無塵埃積累，目測揚塵高度小于1.5m，不大面積擴散到場區外。噪音、光污染、水污染得到全面控制。