桃源电站大型设备场内倒运及吊装实践

潘军伟，杨　乐，唐伟雄，罗国辉

(中国水电顾问集团桂阳新能源有限公司，湖南省郴州市　424400)



桃源电站大型设备场内倒运及吊装实践

潘军伟，杨乐，唐伟雄，罗国辉

(中国水电顾问集团桂阳新能源有限公司，湖南省郴州市424400)

摘要：桃源水电站主要由25孔泄洪闸、土石副坝、河床式电站厂房及通航建筑物等构成，安装9台20 MW灯泡贯流式机组。工程广泛分布有大型混凝土预件、金属结构及机电设备。设计阶段根据构件的体形尺寸、周边环境，拟定了施工方案；实施阶段结合现场设备布置情况，考虑施工设备的综合利用效率及降低施工作业间交叉干扰等因素，从经济、技术、安全等方面进行比较研究，选定了较优的吊装方案，顺利实现了安装目标。吊装设备性能及场地布置条件是吊装方案选定的研究对象，合理调配、汇合施工设备进行抬吊作业，成功克服了大型设备吊装难题，化解了场地紧张对设备布置的制约。关键词：桃源水电站；大型设备；倒运；吊装

1工程概况及大型设备构件施工特性

桃源水利枢纽属Ⅱ等大(2)型工程，枢纽布置推荐方案主要由泄洪闸、土石副坝、河床式电站厂房及通航建筑物组成，坝顶长度约1 286 m。泄洪闸布置于左右两河槽的主河床部位，左槽布置14孔，右槽布置11孔，孔口净宽20 m。电站厂房布置于右槽左岸，紧依双洲岛。电站厂房装机9台，单机容量20 MW。主厂房长222.2 m，厂房最大高度为52 m。通航建筑物布置于双洲岛中的左侧，由上游引航道、上闸首、闸室、下闸首、下游引航道组成，轴线全长约1 900 m[1-2]。

桃源水电站为河床式闸坝工程，布置25孔泄洪闸、船闸及厂房等建筑物，安装9台贯流式机组。主要大型设备包括发电机定子、转子、导水机构、管型座及金属闸门，安装特性详见表1。金属结构与机电设备安装工程量较大，吊装条件复杂，安装难点较多。本文选取管型座、发电机定子及主变压器的安装进行研究实践，总结成功经验[3]。

表1　机组设备和主要电气设备安装特性表

2大型设备进场方案

大型设备进场方案主要由大件外形尺寸、厂家分布及场内可利用条件等因素决定。间接影响设备在场内的倒运及吊装方案。本文重点分析管型座、发电机定子及变压器的进场运输方案。

2.1管型座倒运方案

结合厂房施工进度计划和实际进度情况，1、2、3号机组管型座已满足进场时间要求，采用水运形式到达施工现场，但是此时船闸门机尚未投运，不具备卸船条件，依据现场地理环境条件，经反复核算、试验，研究后选取了合适的卸船地点，并对汽车吊站车位置、运输道路进行回填夯实处理。卸船位置选在船闸下闸首右侧40.00 m高程平台处布置汽车吊及拖车,吊车可靠近岸边，吊装回转半径小。由于货运船宽13 m，最远吊装幅度为18 m，最重件约36 t，因此选用260 t汽车吊及40 t拖车。因管型座到货后，立即吊装就位，所以第一套管型座运输至主安装间卸车，存放在主安装间上游墙侧，等待吊装就位。卸车工况比较好，卸车选用70 t汽车起重机。2 d时间便完成了3台套管型座总计24件设备的卸船工作[4-7]。

2.2发电机定子倒运方案

桃源水电站定子采用厂内装配完成后整体运输至工地，外形尺寸为8.15 m×2.73 m(直径×高度)，运输重量90 t。外形尺寸超出国家公路系统的超级超限标准，无法采用公路运输。厂家对特殊尺寸的设备一般提供的出厂方案为专用公路结合水运方案。设备在工程所在地附近码头起岸，经工程专用公路进入现场。桃源水电站定子转运方案主要在于场内码头的选择[8]。

工程招标及实施阶段，考虑到桃源氮肥厂码头的改造工程投资费用及卸船设备吊装能力不足等问题，结合现场定子的安装进度，研究决定采用桃源船闸门机卸船倒运定子的方案。桃源水电站船闸上闸首配置2×630 kN单向门机，船闸500 t级船舶可以通行；单向门机轨上起升高度为11 m。船舶停靠至上闸首单向门机下，利用单向门机起吊定子，向下游行走，落在船闸坝顶公路的平板车上，倒运至厂房安装间。上闸道门机为永久设备，发电机定子进场前已安装验收，使用灵活，转运方便。利用船闸投运门机，较好地解决了定子等大型设备进场难题。其余设备尺寸均不构成制约，可根据进度要求，采取公路以及水路进场[4,9]。

2.3变压器进场方案

桃源水电站变压器运输尺寸6.2 m×2.4 m×3.5 m(长×宽×高)，运输控制重量65.4 t。合同规定由厂家负责运至工地指定的地点。变压器运输尺寸满足公路普通运输界限要求，设备进场采取公路运输方案。3台主变压器布置在副厂房40.00 m高程，主变压器待副厂房形成后才能就位，考虑现场机械设备分布及主变压器的吊装就位问题，经仔细分析研究后决定在主变压器至主安装间之间增设钢轨贯通，主变压器进场后由厂房170 t/50 t/10 t桥机卸车，将主变压器安放在轨道上，借助预埋地锚和倒链将主变压器倒运至就位地点。此方案大大节省了成本，解决了变压器吊装就位问题[10]。

3厂房机电设备吊装方案

厂房机电设备主要分为水轮机与发电机两大部分。水轮机部分包括尾水管、管型座、导水机构、转轮、转轮室、主轴，部件重量及尺寸见表2。

表2　水轮机部件重量及尺寸表

水电站厂房建设程序性较强，一般利用厂房永久桥机开展机组设备的组装及吊装作业，施工程序包括土建工作面移交、桥机安装投入使用、机电设备进场、机电设备组装吊装就位。厂房桥机能解决绝大部分的吊装作业。但受施工进度的影响，桃源水电站1～9号机组上、下游排架未形成，厂房桥机无法行驶至安装工作面，故重新研究尾水管及管型座的吊装方案[11]。

尾水管最大吊装重量为12 t，管型座最大吊装重量为36 t。安装期间布置1台MQ600B/30 t型门机，厂房区域在坝顶布置2台MQ600/30 t型门机，用于混凝土浇筑及材料运输。管型座安装前，主安装间已浇筑完成具备布置大型临时起吊设备条件(主体结构已做调整满足管型座吊装强度要求)。为满足施工进度及安装作业要求，管型座吊装就位分别采取了坝顶施工门机抬吊和安装间布置临时汽车吊2种吊装方案[12]。

1号机组管型座与安装间相邻，场地布置条件好，场内施工机械均无法将其吊装到位，1号机组处于安装的关键线路，考虑管型座卸车及倒运均需租用大型汽车吊，决定综合利用厂内汽车吊吊装1号管型座就位。经过计算、核实，安装间主体结构强度不能满足汽车吊站车强度要求。反复测算后，在汽车吊站车位置增设2根结构梁。管型座共分8节，全部采用260 t汽车吊在主安装间内直接将设备构件吊装就位。汽车吊进场及站车位置见图1。260 t汽车吊自主安装间大门进入，调头转向，车头朝向面向下游偏左侧，车尾与主安装间右侧接缝对齐。考虑到管型座设备运输至主安装间内后均需翻身后进行吊装，因此在主安装间上游侧布置90 t汽车吊与260 t汽车吊配合进行翻身。管型座运输至主安装间后，悬挂好钢丝绳利用已布置好的汽车吊将其翻身，翻身完毕后缓缓吊入基坑[13]。

图1　260 t吊装管型座进场及站车位置示意图　　　单位：mm

2号机组管型座距离安装间较远，对临时吊装设备性能要求较高，需增加投资成本，研究决定采用坝顶施工门机吊装就位。根据设备及现场情况，内壳体上、下瓣及进人筒由坝顶2台门机(编号2号、4号)抬吊。抬吊时，考虑到2台门机从起钩到吊装到位的过程中不应有起升或降低起重臂的动作，现场制作9 000 mm吊梁1件，重约2 t。施工门机使用30 t吊钩，作业半径17～20 m，最大起重30 t。管型座安装最重为2瓣内壳体，单瓣运输重量为36 t，单瓣安装重量38 t，加平衡梁和钢丝绳等附件为40 t。2台高架门机抬吊最大重量为60 t，吊装系数为1.5倍，方案可行。将内壳体运至坝顶公路2、3号机组之间，装好平衡梁，挂好吊装用的钢丝绳后，将设备缓缓吊起，2台门机的起升速度应一致。设备吊起后，2号门机向坝左方向缓缓行走大车，4号门机向坝右方向缓缓行走大车，同时2、4号门机起重臂应向下游方向旋转，待2台门机的起重臂平行且与水流方向垂直时，2号门机再向坝右方向缓缓行走大车，4号门机向坝左方向缓缓行走大车，同时2号、4号门机起重臂继续向下游方向旋转直至下立柱安装位置。详见布置图2[14]。

图2　厂房坝顶门机抬吊管型座设备布置图　单位：m

为保障关键线路进度，减少对1号机组安装影响，保障首台机组发电工期，3～9号机组管型座安装期间尽管上下游厂房桥机通道形成，为了降低对1号机组其它设备拼装的影响，后续机组管型座仍然采用与2号机组同样的吊装方式。

4施工实践总结

大型设备倒运及吊装方案属于重要的施工方案，是施工组织设计的主要组成部分。选择不同的方案除施工费用差别较大外，在工期与工作面协调方面也会造成不同程度的影响。同时场地布置条件及吊装难度间接影响设备选型及制作分节。故在设计阶段必须深入研究大型设备进场及吊装方案，避免实施阶段方案变动，打乱整体施工规划。

(1) 充分利用场内永久设备完成大型设备倒运。桃源水电站实施阶段，选用船闸上闸首永久门机倒运机组定子。船闸位于工程范围内，在一期工程建成投运，由业主单位自主管理，提高了设备进场灵活性。同时减少租用码头、改造沿线道路设施的投资费用。

(2) 综合利用场内起吊设备完成大型设备的吊装作业。大型设备吊装作业对场地要求较高，受限条件较多。在垂直起吊设备选型上，首先要与水工建筑布置特点(如高度、平面尺寸)匹配；其次要与拌合搅拌和水平运输能力相协调；最后要求设备性能和生产效率相对稳定。通过对厂房施工现场的合理化布局，最终顺利完成了机组投产发电目标。

(3) 加强设计阶段大型设备运输方案研究。一般来说大型设备运输方案不制约水电站设备选型，可参考类似工程经验，根据设备外型尺寸初步拟定运输方案。但对道路条件艰苦地区，设备尺寸或重量突破一般工程时，必须做深入细化设计研究。重大项目必须联合潜在厂家及大件运输公司开展工作，落实大型设备运输方案。

(4) 工程场内设置大件存放场。大型设备运输受天气及航运条件影响较大，特别的水运大件，运输时间长，要求高，需避开非通航季节。为保证工程有序开展，建议场内设置适当规模的大件存放场，增加吊装作业的灵活性，避免因设备到货滞后问题影响施工进度[3,15]。

参考文献:

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[3]唐扬文,李建友.龙滩水电站水轮机埋件运输及吊装[J].水电站机电技术,2007(04)：53-55.

[4]潘军伟,苏朝,姜明忠.桃源水电站灯泡贯流式机组大件设备的卸船[J].人民长江,2016(01)：31-34.

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[8]李永强,张春海，王英.黄河积石峡水电站3×340MW水轮机座环吊装技术[J].青海水力发电,2012(02)：50-52.

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[15]缪应东,余天才.梨园水电站机组座环安装工艺[J].云南水力发电,2013(06)：93-94.

Practice of Re-transporting and Lifting Large-sized Equipment on Site, Taoyuan Hydropower Project

PAN Junwei, YANG Le, TANG Weixiong, LUO Guohui

(HYDROCHINA Guiyang New Energy Co., Ltd., Chenzhou, Hunan424400,China)

Abstract:Taoyuan Hydropower Project consists of 25 flood sluices, earth-rock saddle dam, run-of-the-river powerhouse and navigation structures. 9 bulb-type tubular units, 20 MW each, are installed. Large-sized concrete precast members, steel structures and electromechanical equipment are arranged widely in the project. Construction scheme is proposed at design stage according to outline and sizes of members and surrounding conditions as well. At implementation stage, optimum lifting scheme is compared, studied and selected in terms of cost, technology and safety to successfully fulfill installation in accordance with site equipment distribution as well as in consideration of comprehensive utilization of construction equipment and reduction of interference between different and parallel activities. Both lifting equipment performance and site arrangement conditions are subjects to be studied for selection of the lifting scheme. Because of the reasonable dispatching and mobilizing construction equipment for lifting operation by multiple equipment, difficulty in lifting and installation of large-sized equipment is resolved and restriction from limit site on equipment arrangement is eliminated.Key words:Taoyuan Hydropower Project; large-sized equipment; re-transportation; lifting

文章编号：1006—2610(2016)03—0045—04

收稿日期：2015-10-30

作者简介：潘军伟(1987- )，男，河南省新蔡县人，助理工程师，主要从事工程建设、运行管理工作.

中图分类号：TV547

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.012