尾水肘管擴散段采用“小坦克”運輸設計及施工

賈棟林

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 概述

福建廈門抽水蓄能電站地下廠房安裝有4臺套單機容量為350 MW的可逆式立軸水泵水輪機，其中尾水管及擴散段由10節(jié)組成，本體材質(zhì)為Q345R，進水口直徑2 585 mm，擴散段出口直徑5 000 mm，進水口安裝高程為EL.190.70 m，擴散段出口底板高程EL.183.00 m。其中第7～10節(jié)尾水擴散段位于尾水支洞和地下廠房橋機吊裝限制線以外，需要橋機吊裝至機坑后，再采用拖運方式移動一段距離后方可進行就位安裝，如圖1所示。

圖1 福建廈門抽水蓄能電站尾水肘管整體安裝示意圖

2 尾水肘管擴散段拖運方式

根據(jù)廠家到貨設備資料顯示，福建廈門抽水蓄能電站尾水肘管擴散段第7～10節(jié)重量在5.6～9.0 t之間，其外形尺寸及單件重量如表1所示。

表1 尾水肘管擴散段第7～10節(jié)外形尺寸及單件重量表

考慮到尾水肘管擴散段具有體積大，重量重等特點，以往常規(guī)做法是在機坑鋪設H型鋼軌道，制作運輸臺車進行尾水肘管擴散段在機坑內(nèi)的平行拖運工作，此種做法優(yōu)點是運輸平臺及軌道扎實，缺點是用鋼量大、制作比較費時費力，運輸時比較笨重。

根據(jù)安裝圖紙，尾水肘管擴散段就位后，最終通過調(diào)整螺柱固定在尾水肘管擴散段基礎墩的基礎板上，可形成穩(wěn)固的支撐結(jié)構(gòu)形式，基于此現(xiàn)場初步得出若選取肘管擴散段本體支撐座作為支點，將其改造成可以活動的結(jié)構(gòu)，則在滿足部分肘管擴散段穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的同時，又可部分整體移動。此種做法優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，用鋼量少，拆裝都比較方便，缺點是僅適用于有本地支撐座的尾水肘管。

通過對廈門抽水蓄能電站尾水肘管擴散段本體結(jié)構(gòu)的研究以及三維建模，可以確認尾水肘管擴散段第10節(jié)與第9節(jié)，第8節(jié)與第7節(jié)質(zhì)量重心位于邊緣4個支撐座的中心位置附近，現(xiàn)場若采用肘管擴散段本體支撐座作為運輸支點，可形成穩(wěn)固的肘管擴散段運輸結(jié)構(gòu)形式，為此，尾水肘管擴散段到貨后，可先在安裝間進行兩兩管節(jié)環(huán)縫的組對及焊接工作，待第10節(jié)與第9節(jié)、第8節(jié)與第7節(jié)環(huán)縫焊接完成并無損檢測合格后，取第10節(jié)與第9節(jié)、第8節(jié)與第7節(jié)肘管擴散段外緣4個支撐座作為運輸支點，對此兩節(jié)尾水肘管擴散段外緣4個支撐座改裝成運輸“小坦克”，可方便完成尾水肘管擴散段在洞內(nèi)的拖運工作。尾水肘管擴散段安裝“小坦克”在洞內(nèi)拖運方式如圖2所示。

圖2 尾水肘管擴散段洞內(nèi)安裝“小坦克”拖運方式示意圖

3 運輸“小坦克”改造

為尾水肘管擴散段拖運就位后方便調(diào)整，改裝后的運輸“小坦克”+運輸H型鋼軌道高度應與設計圖紙上的尾水擴散段支撐調(diào)整座高度基本一致。這樣可在運輸就位后，采用機械千斤頂置換支撐調(diào)整座時，肘管擴散段不用頂起太高，就可以整體拆下運輸“小坦克”及型鋼軌道，更有利施工及安全保障。運輸“小坦克”與肘管支撐座連接方式如圖3所示。

圖3 運輸“小坦克”與肘管支撐座連接方式示意圖

4 現(xiàn)場實施

運輸“小坦克”采用CRM履帶搬運“小坦克”改裝，在其頂面并排加裝一段25號工字鋼結(jié)構(gòu)支撐，上下兩端采用鋼板螺栓連接的方式，經(jīng)受力仿真，其結(jié)構(gòu)形式安全可靠，承載安全系數(shù)滿足5倍垂直受力要求，如圖4所示。

圖4 改裝后的“小坦克”結(jié)構(gòu)形式

尾水肘管擴散段第9節(jié)與第10節(jié)、第7節(jié)與第8節(jié)環(huán)縫焊接完成后，在吊裝前將改裝后的“小坦克”安裝在邊緣4個支撐座上，螺栓固定后與肘管一起進行吊裝，為方便肘管擴散段拖運就位后的精確調(diào)整，現(xiàn)場運輸軌道鋪設在尾水肘管支墩上，兩軌道寬度與尾水肘管支墩中心線間距相同，H型鋼與H型鋼接縫處側(cè)邊采用連扳焊接，底部位于支墩基礎板上，拖運時，采用固定在端部的5 t手拉葫蘆將其緩慢拖移至安裝位置，如圖5所示。

圖5 尾水肘管擴散段就位及拖運示意圖

第9、10節(jié)尾水擴散段運輸就位后，在出口斷面兩側(cè)掛線垂，當實測斷面線偏差≤3 mm時，在第9、10節(jié)尾水管擴散段底部采用4個16 t機械千斤頂進行支撐，將肘管擴散段頂高100～150 mm，拆除小坦克運輸裝置，并將小坦克運輸裝置安裝至后兩節(jié)擴散段肘管上。當?shù)?、8節(jié)尾水擴散段運輸就位后，拆除小坦克運輸裝置，將第9、10節(jié)再次頂高，將運輸H型鋼軌道一并分段拆除，再分段拆除H型鋼軌道的同時，安裝尾水擴散段的支座、肘管擴散段拉緊器，對第7、8與第9、10節(jié)對接環(huán)縫間隙、錯牙進行調(diào)整，對第7～9節(jié)管口數(shù)據(jù)進行復測，滿足設計要求后，先進行對節(jié)環(huán)縫的焊接，焊接完成后，復測第9、10節(jié)出口斷面水流中心、高程、斷面垂直度及管節(jié)里程方位等，滿足要求后，將尾水擴散段支撐座底板進行焊接固定，待所有尾水肘管安裝焊接完成后，再進行尾水肘管擴散段支撐座調(diào)整螺栓的焊接牢固。

5 結(jié)語

抽水蓄能電站尾水肘管是電站水輪機重要埋設部件，其結(jié)構(gòu)型式成熟、固定，現(xiàn)場施工時可通過施工建模技術(shù)，開展施工創(chuàng)新工作，通過對尾水肘管擴散段運輸工裝系統(tǒng)的設計改進和計算校核，能夠在確保施工安全和質(zhì)量的前提下，有效提高施工進度并節(jié)約施工成本。