抽蓄電站進水球閥基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋技術(shù)

施庭東，董 博，雷 恒

（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 引言

國內(nèi)在建的永泰抽水蓄能電站，位于福建省福州市永泰縣白云鄉(xiāng)境內(nèi)，電站共布置4臺單機容量300 MW的立軸單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1 200 MW，電站建成后平均年發(fā)電量12億kW·h，平均年抽水電量16億kW·h。其中電站進水球閥重123.5 t，流道直徑2 300 mm，進水球閥安裝前需完成基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋和澆筑工作，進水球閥作為引水隧道與機組段的隔斷裝置，上游連接引水壓力鋼管，下游連接蝸殼延伸段，是單位面積上受力最大的水電設(shè)備之一，必須保證其基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋精度和基礎(chǔ)強度。單臺機進水球閥基礎(chǔ)螺栓共8顆，左右對稱分布，基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋方法多種多樣，以往多采用逐一安裝調(diào)整的方式，調(diào)整時會相互影響，且澆筑后難以保證基礎(chǔ)螺栓位置精度，本工程采用基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋的方法，螺栓就位后先依據(jù)基礎(chǔ)螺栓中心線間距，將同一范圍內(nèi)的基礎(chǔ)螺栓連接成整體，最后對螺栓群調(diào)整一次即可，保證了螺栓中心線間距可有效降低累計誤差，提高基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋精度。

2 預(yù)埋方案比選

2.1 基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋要求

基礎(chǔ)螺栓位置取決于球閥安裝位置，球閥安裝位置結(jié)合下游蝸殼延伸段法蘭中心位置和上游壓力鋼管，安裝后必須保證引水管同心度，因此需要嚴(yán)格控制基礎(chǔ)螺栓方位偏差。進水球閥在擋水時受到水壓力的作用會發(fā)生沿水流方向的位移量，需要放置進水球閥向上浮動，需保證安裝后基礎(chǔ)螺栓預(yù)緊后能高出螺母5個螺牙左右，也要保證螺母下方有足夠的螺牙，使得螺栓能預(yù)緊到設(shè)計力矩，因此安裝基礎(chǔ)螺栓時必須嚴(yán)格控制基礎(chǔ)螺栓高程偏差。為保證球閥基礎(chǔ)螺栓受力良好，安裝后螺母須與球閥貼合緊密，故預(yù)埋基礎(chǔ)螺栓時需要控制螺栓垂直度，避免歪斜，預(yù)埋要求如表1所示。

表1 基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋控制標(biāo)準(zhǔn)匯總

2.2 基礎(chǔ)螺栓整體安裝方案比選

2.2.1 使用的材料比選

將單顆的螺栓連接成整體結(jié)果，材料的選擇有很多種，可以選木材，預(yù)制木模板固定；可使用鋼筋、角鋼、槽鋼焊接架子加固等。其中槽鋼的連接最為穩(wěn)固，接觸面大，采用焊接方式連接牢固可靠，且平面較寬，便于調(diào)整加墊，因此選用合適的槽鋼， 在螺栓頂部進行連接，螺栓頂部通常留有加工和起吊孔，可選擇螺栓連接固定螺栓和槽鋼，選擇焊接方式固定各槽鋼段。

2.2.2 施工順序比選

第一種是在空曠處將全部螺栓組合連接成整體，再吊裝到安裝位置，調(diào)整中心、高程位置即可加固；第二種為在基礎(chǔ)螺栓底部制作托架，將螺栓逐一搬運至安裝位置，調(diào)整每顆螺栓之間中心線間距符合要求后連接成整體，再對整體進行中心位置、高程等調(diào)整即可；本次進水球閥基礎(chǔ)螺栓安裝是在一期預(yù)留孔里作業(yè)，先連接成整體再吊裝可能造成螺栓整體與預(yù)留的混凝土坑發(fā)生碰撞，難以就位，故選擇第二種方案。連接時僅在螺栓頂部連接成整體，調(diào)整完成后進行整體加固。

3 螺栓預(yù)埋技術(shù)要點

3.1 設(shè)置基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)線

進水球閥基礎(chǔ)螺栓埋設(shè)時，上游引水鋼管、下游蝸殼延伸段均已預(yù)埋完成，并且實際位置存在誤差，故基礎(chǔ)螺栓測量放線時應(yīng)結(jié)合上、下游管道中心線確定。首先在基墩周圍制作穩(wěn)固線架，可使用槽鋼或角鋼，要求測量線架與施工平臺分離，四周加固牢靠，不易晃動。在線架四周張貼“測量線架，禁止碰撞”標(biāo)識。

使用全站儀依據(jù)上、下游管道中心和基礎(chǔ)螺栓設(shè)計位置標(biāo)記出縱橫中心線，中心線標(biāo)記后使用鋼鋸片在標(biāo)記位置開槽用于架設(shè)鋼琴線，開槽后再次復(fù)測標(biāo)記位置偏差應(yīng)≤0.5 mm，符合要求后使用0.4 mm鋼琴線布置出縱、橫中心線，鋼筋線兩端捆綁適量重物。此中心線將作為基礎(chǔ)螺栓位置調(diào)整依據(jù)，施工過程務(wù)必采取有效保護措施。

3.2 基礎(chǔ)螺栓就位

在基礎(chǔ)螺栓就位前檢查一期預(yù)留孔是否符合圖紙要求，檢查無障礙物阻擋，在預(yù)留孔底部設(shè)置支架或墊塊，要求支架的高程偏差為-5～0 mm，切不可出現(xiàn)正偏差。檢查支架穩(wěn)固后將基礎(chǔ)螺栓逐一吊裝到安裝位置，存放到支架上，注意吊裝過程采用軟質(zhì)材料保護螺栓絲牙。事先準(zhǔn)備好0.5 mm、2.0 mm、5.0 mm的調(diào)整墊片，用于調(diào)整基礎(chǔ)螺栓底座與支架的水平度，保證兩部件接觸良好，同時可以調(diào)整基礎(chǔ)螺栓安裝高程。

3.3 同一范圍內(nèi)的螺栓連接成整體

根據(jù)圖紙上螺栓間距值，將區(qū)域1、區(qū)域2內(nèi)的基礎(chǔ)螺栓分別固定為一個整體，切割對應(yīng)長度的槽鋼，用于將基礎(chǔ)螺栓連成整體。螺栓橫向、縱向間距分別為400 mm和600 mm，考慮到測量螺栓中心距需要，將固定槽鋼連接焊縫設(shè)置到螺栓外側(cè)，避開螺栓中心孔。

圖1 基礎(chǔ)螺栓區(qū)域劃分示意圖

基礎(chǔ)螺栓頂部留有M16中心孔，用于基礎(chǔ)螺栓加固與吊運。在連接槽鋼合適位置開設(shè)腰型孔，將連接槽鋼安裝于螺栓頂部，通過M16螺栓將連接槽鋼固定在螺栓頂部，在M16固定螺栓頂部中心位置打樣沖標(biāo)記點，作為螺栓調(diào)整時中心距離測量點。先安裝縱向方向固定槽鋼，調(diào)整縱向兩顆螺栓間距為600 mm，要求偏差≤0.5 mm，完成后預(yù)緊M16螺栓。調(diào)整橫向兩顆螺栓滿足間距為400 mm，采用焊接的方式將橫向槽鋼與縱向槽鋼連接，焊接完成后再次復(fù)測螺栓間距應(yīng)符合要求，測量對角兩顆間距，兩組對角間距值偏差應(yīng)≤1 mm，至此同一區(qū)域內(nèi)的螺栓被連接為一個整體。

圖2 基礎(chǔ)螺栓連為整體剖面圖

使用手拉葫蘆將連接成整體的螺栓輕輕吊起，至脫離底部支架的高度即可，然后自由下落至支架上，以保證每根螺栓處于垂直的狀態(tài)。螺栓整體落回支架上時重新檢查各螺栓間距應(yīng)符合要求。

3.4 螺栓整體調(diào)整

以下游蝸殼延伸段法蘭面中心線作為基準(zhǔn)高程點調(diào)整基礎(chǔ)螺栓頂部高程。在法蘭面中心線處懸掛卷尺，使用水準(zhǔn)儀測量螺栓頂部高程，通過在基礎(chǔ)螺栓和底部支架之間加裝墊片的方式調(diào)整頂部高程，調(diào)整后的高程偏差應(yīng)為0～3 mm，調(diào)整符合要求后將基礎(chǔ)螺栓底部墊實。

檢查布置的進水球閥縱、橫中心線未偏離基準(zhǔn)點，使用5 t螺栓千斤頂輕頂螺栓整體，測量基礎(chǔ)螺栓到縱、橫中心線的距離，調(diào)整至距離偏差≤1 mm時即可。分別調(diào)整兩個區(qū)域內(nèi)的螺栓整體到中心線的距離符合圖紙要求。完成后初步固定螺栓整體，再次復(fù)測螺栓頂部高程應(yīng)符合要求，否則重新微調(diào)。

圖3 基礎(chǔ)螺栓整體調(diào)整示意圖

3.5 螺栓加固與防護

在調(diào)整好的螺栓整體周圍焊接鋼筋加固，使得螺栓整體與預(yù)埋的鋼筋相連，加固完成后螺栓整體應(yīng)連接可靠，不搖晃。加固完成后復(fù)測基礎(chǔ)螺栓到中心線的距離，螺栓頂部高程應(yīng)符合要求，完成后申請驗收，由施工項目部執(zhí)行三檢制驗收。

經(jīng)三檢制驗收完成后使用破布、橡膠等軟質(zhì)材料將基礎(chǔ)螺栓絲牙包裹，避免澆筑時損壞或污染絲牙。同時拆除布置的縱、橫中心線，移交土建進行二期混凝土澆筑。

3.6 整體預(yù)埋技術(shù)效果展示

進水球閥基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋技術(shù)有效提高了施工效率，避免在調(diào)整時基礎(chǔ)螺栓間相互影響，也大大降低了誤差累計的風(fēng)險，保證了施工質(zhì)量。電站機電安裝在使用了進水球閥基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋技術(shù)后，施工時間由原來的5 d縮短至2 d，基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋施工全部一次性驗收通過，基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋測量成果如表2所示，施工質(zhì)量均優(yōu)于控制標(biāo)準(zhǔn)。

表2 基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋后測量結(jié)果匯總表單位：mm

4 結(jié)語

目前抽水蓄能機組發(fā)展迅速，其特點為機組尺寸小、轉(zhuǎn)速快、壓力高，同時施工工期緊，控制精度要求高，基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋技術(shù)從工作效率的初衷出發(fā)，將單一螺栓調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)獒槍β菟ńM的調(diào)整，減少了重復(fù)施工，將單一螺栓連接成螺栓組后，最終進行一次中心、方位的調(diào)整即可，以此來提高施工效率。基礎(chǔ)螺栓整體預(yù)埋技術(shù)工藝簡單，現(xiàn)場施工操作方便，有較好的應(yīng)用價值，可應(yīng)用到類似工程的基礎(chǔ)螺栓預(yù)埋施工，該整體預(yù)埋安裝技術(shù)貫徹了現(xiàn)代化工程施工理念，因此其還有助于推動預(yù)制結(jié)構(gòu)項目配套技術(shù)的發(fā)展，對于滿足行業(yè)發(fā)展需求具有顯著的促進作用。