丰满电厂一、二期设备拆除工程中关键安全与技术问题的探讨

房大成

（国网新源公司丰满大坝重建工程建设局，吉林 吉林 132108）

丰满电厂一、二期设备拆除工程中关键安全与技术问题的探讨

房大成

（国网新源公司丰满大坝重建工程建设局，吉林 吉林 132108）

丰满水电站全面治理（重建）工程原老厂一、二期机电及金属结构设备拆除，经历了基建管理模式的改进与创新。拆除工程中安全、质量、进度目标的实现，管理创新是关键，保证安全是基础，切实可行的技术方案是保障，本文总结和梳理了拆除工程在不同时段解决的关键安全与技术问题，希望能给类似工程以借鉴。

拆除；安全；技术；风险

1 概述

丰满电厂老厂一、二期设备主要包括10台主发电机、3台厂用发电机、10台主变压器、220 kV开关站、2台250 t桥式起重机以及其它附属与公用设备等。而一、二期机电及金属结构设备拆除工程是丰满水电站全面治理（重建）工程中重要的组成部分，也是存在风险最多的单位工程，整个拆除分为两部分，第一部分为1号、4号、8号及厂用3号机组保护性拆除，拆除设备用于展出；第二部分为其余全部机电设备及金属结构拆除，拆除工程自2014年10月15日开工，历经近1年时间于2015年9月24日全部完工。由于水电站整体拆除无任何经验可循且老厂设备型号繁杂、投运年代久远、拆除工程与相邻的新坝建设同步开展存在交叉作业风险，给拆除工程提出了诸多安全与技术难题。参建各方从生产管理与基建管理模式相互融合入手，细致做好安全风险管控以及安保、交通、消防、施工供电、厂房排水、厂房结构监测、主阀密封措施实施、转子吊运等工作，做到了安全引导技术、技术保障安全，确保了拆除工程的有序推进。

2 生产向基建管理模式的转变

由于工程要求首批拆除机组（即1号、4号、8号及厂用3号机组拆除）需进行保护性拆除，其余机组与设备继续按运行设备管理，即出现了生产与基建管理模式并行的问题，为明确安全生产主体责任，确保拆除工程顺利推进，工程建设单位（丰满大坝重建工程建设局）与设备运行管理单位（丰满发电厂）联合成立了以丰满大坝重建工程建设局局长为主任，以丰满发电厂、建设局相关领导以及拆除工程相关参建单位负责人为副主任，各单位部门负责人为成员的“丰满电厂一、二期拆除工程安全生产委员会”，明确了各方在拆除工程中的职责，定期召开安委会会议，解决拆除工程遇到的实际问题。在开工前建设单位首先是按照生产管理模式，向设备运行管理单位提交施工单位工作负责人、签发人培训需求名单，由丰满发电厂组织对施工单位进行培训并以正式文件下发具备相应资格的人员名单，拆除工程实行工作票制度；其次是按照基建管理模式，组织施工单位进行风险辨识和安全文明施工二次策划评审，并与设备运行单位对施工单位风险辨识和安全文明施工二次策划进行“双审核、双签发”；三是由建设单位、监理单位、设备运行管理单位每天共同对现场安全文明施工情况进行检查，发现问题及时通知施工单位采取相关措施解决。四是拆除每台机前，每台机组拆除开一张工作票，并由丰满电厂一次完成现场安全措施，丰满建设局组织生产工作面移交基建管理，施工现场严格区分生产区域与基建区域，做好硬隔离措施，明确施工通道及应急通道。

在其余机组拆除前，建设单位与设备运行单位现场履行生产区域向基建区域的整体移交，现场完全按照基建模式进行管理，建设单位组建了由工程管理部门、安监部门、监理单位相关部门人员组成的联合现场监督工作组，每天进行施工现场监督检查值班，对拆除现场实行“死看死守”，加强了现场安全监督力度。施工单位实行安全交底“AB”本制度和施工用电上墙制度，从制度上确保了作业人员安全施工的主动性。

3 施工现场安全风险管控

拆除工程根据施工工序共辨识出四级风险1项，为10台机转子吊出；三级风险7项，分别为励磁机吊出、上机架吊出、定子分瓣吊出、主变压器牵引、大件运输、桥机拆除、开关站拆除。对三级及以上风险落实分级管控、挂牌监督和到岗到位制度，要求施工单位认真编写专项施工方案和安全专项方案并严格履行审批手续。作业前由业主单位、监理单位、设备运行管理单位共同对施工单位进行安全技术交底，履行签字确认；施工单位严格进行风险复测，根据风险复测结果填写施工作业票、风险控制卡；参建各方人员严格到岗到位，检查管控措施是否到位。对2台250 t桥式起重机拆除中（最后一项大件拆除作业），将三级风险按照四级风险进行管控，确保了拆除工程圆满收官。

4 安保、交通、消防管理

4.1 安保管理

由于丰满电厂一、二期设备停运后，受新坝施工影响，设备运行管理单位已不具备现场安保管理的条件，厂房周围环境不断发生变化，为此建设单位高度重视拆除现场安全保卫工作，要求施工单位排查厂房全部出入口，做好封闭措施；设专人执行现场24 h值班制度，对进入现场非施工人员进行登记，每天定时进行现场巡视，做好相关记录，厂房内增设安保摄像头，建设单位、监理单位随时通过监控进行现场监督，确保不发生国有资产流失。

4.2 交通管理

由于工程紧邻松花湖AAAA级名胜风景区和人口居住密集区，要求施工单位设备运输车辆错开客流高峰，大件运输车辆要设置前方引导车，夜间运输超大、超宽设备要在设备上装设安全警示灯。严格按照规定路线行驶。冬季冰雪路面大件运输要做好场内道路防滑措施，坡路行驶路段采取大功率履带式车辆做牵引，多举措确保交通安全。

4.3 消防管理

老厂一、二期设备退出运行后，上游侧所有机组取水门、主阀全部关闭，下游侧受新坝工地施工影响，无任何水源，原消防管路失去作用，而随着中控楼的拆除原消防自动报警装置随即失效，为此建设单位要求设计单位依据现场实际情况，重新核定灭火器等消防器材的配备，要求施工单位严格执行动火作业管理要求，每天收工前进行消防检查，根据设计单位要求配合足量、合格的灭火器。

5 独立的双电源施工供电系统形成

在1号、4号、8号及厂用3号机组拆除期间，设计施工临时电源，按照保障厂房内渗漏排水，桥式起重机、厂内照明及部分采暖供电配置。工作电源引自厂房附近的10 kV施工线路，安装了一台630 kVA箱式变并按电业局要求设置安装了相应的配电系统。低压400 V侧接入原丰满电厂甲400 V动力室电源进线开关，通过甲动热联络—甲乙动动联络—乙动热联络开关带全厂动力照明负荷。备用电源取自三期电站供电的老厂坝上箱式变3.3 kV侧，通过老坝坝上3.3 kV电缆接入老厂乙3.3 kV系统后经乙动力变压器引入厂房乙380V母线动力开关电源侧，作为备用电源。

以上系统投运后暴露出：1）进入2014年冬季厂房温度急剧下降。已投入运行的供电系统容量满足不了厂房排架柱对温度的要求（按丰满电厂企业标准要求厂房温度要保持在+10℃），厂房构架监测指标经温度换算指标较差，严重影响冬季大件吊运的正常工作，拆除工程受阻。2）备用电源接入运行中的三期电站，与运行系统密切联系，对运行设备安全运行带来隐患。3）施工供电设备大多利用老厂厂用电系统设备，老厂厂用电系统设备大部分在带电中，无法脱离设备运行单位的管理。对生产向基建管理移交带来不利，造成拆除工程进展缓慢。

解决方案：

紧急增设了一台630 kV箱式变对施工电源进行增容，满足厂房保温需要，保证了拆除工程冬季施工安全。指导施工单位在一、二期其余设备拆除工程开工前安装独立、带双电源切换的施工供电系统，该系统可分段运行满足施工容量要求，也可按主、备电源运行方式满足双电源供电要求。投运后使施工供电系统彻底与原电厂厂用电系统脱离，为老厂拆除工程由生产管理转为基建管理提供了前提条件，大大加速了施工进程。

6 独立的厂房排水系统

实现独立的厂房排水系统同样为拆除工程由生产管理转为基建管理提供了前提条件，2014年1号、4号、8号及厂用3号机拆除期间正值丰满新坝基坑开挖高峰期，老厂厂房位于新坝和新厂房开挖基坑上游，老厂厂房内甲、乙、丙三侧渗漏排水系统共计安装11台自吸式磁力泵（排水管出水管口高层为 188.4，新坝底板 142），由于下游围堰形成闭气后进行基坑排水导致原有排水泵排水管管口逐渐露出尾水水面（原有排水泵润滑水取自排水管），渗漏排水系统将无法正常工作，为确保设备拆除期间不发生水淹厂房事故，安全度过2015年汛期，安装独立的厂房渗漏排水系统势在必行。

解决方案：

设计安装了新的渗漏排水系统，在甲、乙、丙水泵室各设一台潜水泵（单台潜水泵100 m3/h，扬程10 m）。甲、乙侧排水泵安装：排水泵垂直放置下游排水沟笼头坑内，排水管插入原C-1、C-2号排水管路连接法兰处，利用阀门的变换，通过厂用1号、2号机尾水管排水阀，将甲、乙侧厂房渗漏水排至下游基坑。丙侧排水管插入9号机组技术供水排水管路中，将丙侧厂房渗漏水排至下游基坑，由施工单位人员每天设专人巡视，根据来水情况投入水泵。此外在甲、乙、丙三侧分别装设同样型号的备用泵，即各水泵室均为“一主一备”，在工作泵故障或漏水量过大时投入使用。在2015年汛期，采取了主备同时使用的方式，确保了安全度汛。

7 厂房结构监测方案的实施

丰满电厂始建于1937年，由于受当时施工工艺、外界条件等影响，导致一、二期厂房存在安全隐患，2009年曾出现过屋顶钢构架变形的情况，虽当时对厂房钢构架及排柱进行了锚索加固处理，但考虑拆除工程项目实施过程中，大件吊运频繁，冬季施工厂房保温，新坝基坑开挖导致的老厂房临边变化等因素，可能对厂房的结构有很大的影响。为此要做好厂房内、外部环境温度监视及桥机轨道、厂房钢构架排柱的变形的监视，以保证大件吊运工作安全。

解决方案：

建立以丰满电厂、监理单位、施工单位专业人员为主的老厂厂房监测组，为老厂设备的安全拆除提供科学、准确的监测数据，确保及时发现异常现象或安全隐患，并采取紧急措施。

7.1 厂房温度观测

由于原厂房测温系统损坏停运，且无法恢复，若重新建系统费用高、工期长，故采用人工的方法进行温度观测。在厂房内、外、上、下等处共计布设30支经率定合格后的温度计，由施工单位采取人工读数的方式观测厂房温度，每次观测安排4名人员，分成两组，每组设1名观测、1名记录（记录人兼做监护人）。观测频次一般每周2次，吊运转子当天增加1次。厂房测温每周提交一次资料整编分析报告，温度按照不低于10°的标准控制。

7.2 厂房吊车轨道距离观测

用钢带尺测量，其两端用10 kg重锤张拉。在3、6、7、8号机组上方布置观测断面进行跨度观测。

1）先进行选点，用钢冲在轨道中心打眼做标记。

2）在南北轨道处分别挂尺、挂锤，两端必须用对讲机联系，做到各种操作及读数步调一致，取锤及更换断面时也必须协调一致。

3）每隔10 min进行一次温度观测，用于吊车跨度观测值的温度改正。

观测由丰满电厂人员进行，共需8人（读数2人、放锤2人、记录及相互联系2人、监护2人）。监测频次为每周监测1次，吊运转子前后各进行1次监测。

7.3 厂房排架柱变形监测

对桥机在动荷载作用下产生的动态变形，测定其在一定时间段内的瞬时变形量，计算其变形特征参数，分析变形规律。根据GB50017-2003中有关规定，有桥式吊车的单层框架柱顶水平位移容许值为H/400（H为柱高度），其中上游厂房的柱高H上为15.6 m，下游厂房的柱高H下为18.6 m，因此上游厂房立柱扰度最大限值为39 mm，下游厂房立柱扰度最大限值为46.5 mm。本项监测由监理单位专业人员实施，监测方法为采用全站仪（徕卡TM30）自动跟踪测量，同时读取、同时记录待测点三维坐标，通过连续不断的观测，可测出立柱的纵横位移。观测原理见图1所示，监测频次为每次吊运时进行实施动态监测。

通过制定的厂房结构监测方案，实现了日常监测和吊转子等大件时的动态监测，在整个设备拆除期间，每周提供一份监测报告，为及时掌握厂房结构变形情况，安全进行大件吊运提供了科学依据。期间通过监测系统曾分别发现厂房温度低超标，9号机转子吊运时厂房排架柱变形超标等异常情况。通过及时采取相关措施，保证了拆除工程吊转子“四级风险”的管控。

图1 厂房立柱变形监测原理图

8 提出10号机在基坑内分解磁极，减轻转子重量的重大合理化建议，规避施工风险

一、二期老厂机电设备及金属结构拆除工程中转子吊运受厂房结构年久存在隐患、吊车设备老旧等缺陷的制约，作业风险大，是建设单位上级单位挂牌督办的“四级”风险。2015年7月17日进行9号机组转子吊装期间出现了10号厂房排架柱变形测量数据发生异常的情况，立即组织施工单位对厂房进行全面检查，并特委托中冶建筑研究总院有限公司进行厂房承重评估，7月22日收到中冶建筑研究总院有限公司提出的《关于丰满水电站厂房转子拆除情况若干意见》，中冶建筑研究总院有限公司对厂房立柱挠度限值进行了重新核算，认为厂房立柱挠度检测数据在允许范围内（上游侧最大位移限制为39 mm，下游侧46.5 mm），10号立柱位移在检测控制范围内，可以满足再次转子吊装时的安全需要。

为确保最后一台机组转子吊运万无一失，经参建各方反复研究，提出了在机坑内分解转子磁极以减轻转子重量，降低厂房承重，因而降低风险的建议，经现场实施，将10号机转子磁极在机坑内拔出，共卸掉转子重量80 t，使转子重量降低25%。

7月28 日10号机转子吊装前，建设单位、监理单位组织进行了现场安全技术交底，精心安排测量人员，在整个吊运过程中对厂房进行严密监测，从起吊—行走—落吊过程中，重点对10号和17号柱同时进行监测。经监测发现桥机在行驶7号机位置时10号柱北侧横向位移值超过规定最大允许限值（实测51 mm），瞬间恢复到规定允许最大误差，如果不减轻转子重量后果将不堪设想，由于事前做了周密的布置安排，使最后一台转子安全吊出，有效降低了施工风险。

9 结束语

以上只是丰满电厂一、二期机电及金属结构设备拆除工程中遇到的一部分问题，回顾整个拆除工程，凝聚了各参建单位的集体智慧，破解了多项棘手的安全技术难题，经历了很多其它基建工程无法经历的过程，放眼世界水电史上无任何先例的水电站整体设备拆除工程，参建者们经历了、战胜了重重困难，这些将做为一笔财富，永远镌刻在中国水电史历史史卷中。

［1］中华人民共和国安全生产法［S］，2014.

［2］国网（基建2）173-2015.国家电网公司基建安全管理规定［Z］.

TV513

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1672-5387（2016）10-0046-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.10.014

2016-05-04

房大成（1985-），男，工程师，从事生产运行、基建施工管理工作。