大吨位滑轮组在仁宗海电站压力钢管倒提安装中的应用

2015-04-05刘刚

四川水利 2015年1期

刘刚

(中国水利水电第三工程局有限公司，西安，710016)

1 概述

仁宗海水库电站位于四川省甘孜州康定县(坝址)和雅安市石棉县(厂址)境内的田湾河干流上，为引水式龙头水库电站，工程等级为Ⅱ等，建筑物等级为2级，总库容1.12亿m3。电站总装机容量240MW，装有2台120MW大型冲击式水轮发电机组，多年平均年发电量10.83亿kW·h。发电最大水头610m，额定水头560m。

引水隧洞全长7.4km，调压井高度为108.5m。其中，调压井井筒混凝土高96m，断面为直径8.4m的圆型断面，衬砌厚度为0.6m。调压井底部混凝土高度13m，宽度9.2m，底部倒悬段高度7m，混凝土衬砌厚度为1.0m。压力管道为埋管，主管长约1264m，由一个垂直段、3个平段和2个斜段(倾角57°)组成。主管开挖直径为4.8m，钢管回填混凝土厚度为0.6m。压力管道竖井竖直段全长46m，钢管共23节，直径3.6m，单节长度2m。管壁平均厚度20mm，总重量为92.2t。

2 竖井钢管安装方案

仁宗海电站地处贡嘎山自然保护区内，各工作面受环保、地域环境、海拔地质、雪灾地震等各种客观原因影响，工期压力非常大。根据现场施工进度，调压井滑模泵送混凝土已开始施工，且计划在5月中旬施工完毕。施工期间，因引水隧洞空间狭小，混凝土输送泵摆放位置挡住了钢管运输通道，故采用倒吊方案投入施工，施工工期45d，在5月中旬即可结束钢管安装施工。这样可减少调压井部位施工的工期压力，但同时会对蝶阀室部位施工工期产生影响，使蝶阀室完工日期延后20d，在5月底以前完工，对总体施工进度没有实质性影响。

3 倒提施工方案

为满足上下同时施工安全要求，需布置钢平台，将上下两个作业面隔离。钢平台布置高程，满足调压井底部倒悬混凝土施工要求和倒提施工空间要求，经计算确定在2842.0m高程位置设置钢平台。

隔离钢平台下部布置吊装提升系统，根据现场实际情况，由于空间相对较小，承重吊点主梁断面不宜过大，不影响钢筋安装，因此不考虑箱梁结构，采用型钢和大直径钢丝绳组合结构进行承重。另外，利用滑轮组变向省力原理，采用大吨位多轮滑轮组，跑头拉力小安全系数高，配合小吨位卷扬机提升竖井钢管。

竖井钢管由斜坡道运至上站平台，经蝶阀室交通洞、压力管道上平段，进入压力管道竖井底部，位于压力管道进口渐变段的卷扬机将滑轮组放下，将大直径钢丝绳穿入第一节压力钢管吊耳挂于滑轮组吊钩上，提起足够高度(3m左右，以能拼装下一节钢管为准)，运入下一节钢管，进行拼装与焊接。本节焊缝检验合格后，提升钢管，进行下一节钢管安装。

3.1 倒提体系设计及材料、设备选型

经结构计算、相关安全规范要求以及考虑现场实际已有材料设备情况，倒提体系设计及材料、设备选型如下:

(1)吊点工字钢梁，选用40a工字钢;

(2)吊点与滑轮组、首节钢管间钢丝绳，采用φ52mm，6×37+1FC钢丝绳;

(3)经计算，滑轮组采用“十十走二十”250t滑轮组;

(4)滑轮组间钢丝绳，经计算采用φ28mm、6×37+1FC钢丝绳;

(5)导向滑轮为15t;

(6)吊耳经吊耳孔强度与焊缝强度计算，选择400×300×30mm吊耳。吊耳孔距吊耳顶边距离≥10cm，距侧边距离≥10cm;

(7)根据压力钢管自重及各项系数计算，选择10t卷扬机。

3.2 设备布置

3.2.1 吊点钢丝绳、吊点钢梁布置

在竖井中心线位置布置40a#工字钢一整根，长9m，直接伸入钢筋混凝土结构中，并与井壁结构钢筋可靠焊接，作为钢管吊装吊点使用。

吊点钢丝绳固定在过压力管道竖井中心线的钢平台40a#工字钢两端，两固定点均距调压井混凝土面10cm，钢丝绳捆绑位置用φ28mm钢筋(或钢板挡块)固定，防止钢丝绳两端受力向中间滑动;在工字钢准备浇入混凝土的两端下部，各焊接5根φ28mm钢筋，使之与钢筋网连成整体，以便钢梁两端混凝土承受更大的压力。

为确保施工安全，吊点钢梁承载安全系数K取3。在吊点正下方的吊点钢梁底部，各增设一根竖直向40a#工字钢，并在距固结端部0.1m处吊点钢梁底部各增设一根斜撑20a#工字钢，两工字钢底部均支撑在岩坎顶面。为满足补浇混凝土局部受压强度需要，竖直向工字钢底部增设2.0m长40a工字钢，以分散集中应力。

3.2.2 250t滑轮组布置

在钢梁上测量确定压力管道中心线的位置，滑轮组中心线、跑头与压力管道中心线共面，跑头与卷扬机连接，活头与吊点钢梁连接。

3.2.3 10t卷扬机布置

10t卷扬机布置在压力管道渐变段进口处，其中心线与压力管道中心线共面。基础找平后直接与固定在岩石中的锚筋焊接，锚筋长L=3.5m，入岩深度l=3.0m，并对卷扬机进行加固。

3.3 钢管安装

在压力钢管运输台车上，标识出压力管道中心线，在压力管道竖井底部，标识安装的其他辅助点，以便于钢管准确对接，减小错台的发生率。间隙、错台调整合格后进行定位焊，然后进行安装初检验，合格后加固，然后焊接;焊接检验合格后，进行整体检验。

该钢管的安装程序如下:

(1)将首节(加吊耳、米字撑)钢管运输至安装位置，基本定位后开始调整管节与管道中心线对齐，检查配合标记。调整管节的腰部高程、管口垂直度等是否符合规范要求，调整合格后由滑轮组吊起至满足下一节钢管调整位置高度，开始运装下一节钢管，调整合格后，下降首节钢管对接;

(2)钢管和相邻的钢管管口进行压缝，压缝时根据相邻管口的周长值确定压缝时应该留出的错牙值;调整错牙时以钢管内壁为准、沿圆周均匀分配;压缝过程中不得对焊缝进行点焊，用挡板临时固定相对位置，在环缝全部压缝完成后对称点焊固定;

(3)每节钢管在全部调整完毕后，填写验收单报监理工程师验收，验收合格后才能进行焊接。

3.4 下弯段钢管安装施工

竖井段起吊后，对中，并立即采用型钢加固，防止其在拼装下弯段钢管时移位。下弯段钢管就位前，先铺设滑移轨道，钢管采取顶推办法就位，另外把预埋的地锚作为牵引点，用倒链辅助位移。钢管顶推就位后，先调整管口位置，当上下管口基本调至符合要求后，便调中心，用千斤顶顶动钢管，使其与上节钢管合拢，用4台千斤顶将钢管均匀地顶至设计高程。反复调整上下游管口的几何中心，其误差不超过5mm，用型钢将钢管固定于滑轨和岩壁锚筋上，焊接后再进行下一节钢管安装。