引水系统竖井压力钢管安装施工措施

陈 博，杨 雄，陈招明

(1.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳110000；2.江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西靖安330603)



引水系统竖井压力钢管安装施工措施

陈 博1，杨 雄2，陈招明1

(1.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳110000；2.江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西靖安330603)

洪屏抽水蓄能电站引水洞竖井钢管安装高程差最大310 m，施工危险等级较高。压力钢管安装采用了桥式起重机吊装、设计4层安装平台等合理的施工技术措施，取得了良好的效果。对安装设备、施工工艺进行了介绍，可供类似工程参考。

竖井；压力钢管；安装；洪屏抽水蓄能电站

0 引 言

洪屏抽水蓄能电站压力钢管主要布置在引水系统。引水系统为“二洞四机”布置，由上库进/出水口、上库闸门井兼调压室、上平洞、上竖井、中平洞、下竖井、下平洞、岔管和引水支管等组成，除上平洞、上库闸门井兼调压室外，均用压力钢管衬砌。每条引水洞共有2条竖井。其中，上竖井高程差277 m，钢管直径5 200 mm，材质为600 MPa级高强钢(WDB620D)和Q345R钢，钢板厚度18～30 mm，压力钢管安装质量2 180 t；下竖井高程差295 m，钢管直径4 800～5 200 mm，材质为800 MPa级高强钢(WSD690E)和600 MPa级高强钢(WDB620D)，钢板厚度28～52 mm，压力钢管安装质量3 038 t。

4条引水竖井深度大，施工技术难度大，安全威胁大；地质条件较复杂，工序转换多，压力钢管的运输、吊装、组对、焊接方案必须合理、可靠；施工中必须严格制定每一环节安全技术措施，确保施工人员的安全及设备运行稳定、可靠。竖井钢管采用布置在竖井顶部的桥式起重机，辅以施工作业平台、载人吊笼、布置在下弯段的爬梯及平台等设施，自下而上依次进行安装。

1 压力钢管安装设备

1.1 桥式起重机的布置及选型

吊装竖井压力钢管的桥式起重机布置在竖井顶部。因受吊装场地的限制，桥式起重机安装前，需对竖井顶部及上弯段进行扩挖。竖井压力钢管吊装示意见图1。

依据安全、经济、实用性的原则，综合考虑目前国内类似起重设备的设计制造能力、设备采购周期及使用成本等因素，选定桥式起重机。额定起质量2×20 t，起吊高度310 m，工作级别Q3-中。经过专业设计，选用的桥式起重机能够实现竖井压力钢管水平翻转、垂直运输的要求，解决了超深引水竖井压力钢管的吊装问题。

图1 竖井压力钢管吊装示意(单位：mm)

1.2 竖井工作平台

竖井钢管安装的工作平台采用型材和钢板焊接而成，圆形结构，分4层，分别为组对压缝平台、设备平台、焊接平台、防腐探伤平台。前3层平台高3 m，防腐探伤平台高6 m，总高度12 m。随着压力钢管的安装，工作平台在压力钢管内部利用桥机不断提升，每节钢管内壁靠近管口150 mm处设置4个吊耳，用于悬挂及锁定工作平台。另外，每层平台各设置6个尼龙脚轮，用于增加平台的稳定性，减小平台起升过程中的摩擦力，保护防腐层。竖井工作平台示意见图2。

图2 竖井工作平台示意

1.3 载人吊笼系统

1.3.1 结构型式

由吊笼、升降系统及防坠系统等组成。通过布置在竖井内上层施工平台底部的2个定滑轮与施工平台相连。

采用矿用GLS- 05型立井单绳罐笼。升降系统用于控制吊笼的升降，由1台5 t卷扬机和1个定滑轮和1组动滑轮导向装置组成。5 t卷扬机钢丝绳首先利用布置在竖井下弯段底部的1组定滑轮进行第1次导向，而后再通过预先布置在竖井上层施工平台底部的2个定滑轮进行二次导向，最后再通过安装在吊笼顶部的动滑轮进行第3次导向，返回竖井上层施工平台底部并锁死。

防坠装置用于防止吊笼升降过程中由于起吊钢丝绳突然发生断裂而引发的高空坠落事故。由防坠器、2台2 t手动绞车及2组定滑轮导向装置组成。2台2 t手动绞车安装在竖井下弯段内，钢丝绳利用布置在竖井下弯段底部的2组定滑轮导向装置与防坠器连接后，在竖井上层施工平台底部锁定。

1.3.2 使用方法

载人吊笼系统安全连接后，操作2台2t手动绞车，调整钢丝绳张紧度至安全范围。载人吊笼系统在使用时，只需操作5t卷扬机即可实现吊笼的安全升降。在吊笼整个升降过程中，载人吊笼系统合理的防坠装置既可有效预防高空坠落事故的发生，又可防止吊笼发生旋转，确保了施工人员的生命安全。

1.3.3 设备选型

(1)吊笼、防坠器及附件。为特种设备，应根据现场使用情况选择具有安全生产资质的厂家。吊笼选用矿用GLS- 05型立井单绳罐笼，该吊笼安装有BF0511型防坠器，载人吊笼型号为GLS- 5型[1]。

(2)5 t卷扬机。使用JM5型双液压抱闸型慢速电动卷扬机，钢丝绳额定速度≤10/min，钢丝绳直径φ22(6×37+FC)，卷筒容绳量为800 m。卷扬机配有高度限制器及过载自锁装置，可有效防止吊笼在起升过程中发生冲顶事故及负荷过大发生电气系统故障。

(3)2台2 t手动绞车。使用SC2型手动绞车，钢丝绳直径φ22(6×37+FC)，卷筒容绳量为310 m。

1.3.4 注意事项

(1)防坠装置在正式使用前应做等负荷坠落试验[2]。

(2)钢管吊装前，应先适当放松载人吊笼系统中5 t卷扬机及2台2 t手动绞车的钢丝绳，5 t卷扬机钢丝绳放松长度不小于2倍施工平台提升高度；2台2 t手动绞车不小于1倍，以实现与竖井作业平台的同步升降。待作业平台悬挂到位后，重新调整2台2 t手动绞车钢丝绳的张紧度至安全范围。

(3)定期按规定对载人吊笼系统所使用的钢丝绳进行检查及维护保养。

2 压力钢管安装

2.1 安装前准备

检查钢管运输道路(含隧洞、施工支洞等)情况，满足压力钢管运输要求；完成施工电源布置；完成竖井钢管吊装桥式起重机的安装调试及荷载试验；完成竖井工作平台、载人吊笼等辅助设施的制作安装；完成各部位卷扬机、导向滑轮及固定锚杆等的安装；完成施工照明、施工通讯的布置；压力钢管轴线位置与竖井设计中心校核无误，测量控制点按要求布置完成。

竖井压力钢管安装前，首先将竖井工作平台悬挂于竖井压力钢管管口，用板件锁定，然后将预存在竖井井口的压力钢管向安装位置吊装；吊装到位后，进行压力钢管组对压缝；组对压缝结束后，利用桥机将工作平台提升，解除与压力钢管的锁定，割除吊耳；最后将工作平台悬挂至上一节压力钢管管口并进行锁定；压力钢管组对验收合格后，预热温度满足要求时开始焊接，焊接完成后24 h(800 MPa级高强钢48 h)进行探伤，探伤合格后进行防腐[3]。

2.2 测量控制

利用激光指向仪投点。激光指向仪安装在竖井钢管中心轴线点正上方的顶拱岩壁上(高于桥机)，不影响竖井压力钢管的安装，从上向下投点。该激光指向仪精度为1/20万，能够满足310 m竖井钢管安装的需要[4]。

(1)水平度控制。为保证压力钢管管口处于水平位置，采用水准仪进行水平度测量。用水准仪在组对压缝平台上直接测量出压力钢管管口的水平偏差，并进行调整。每18 m测量1次。

(2)垂直度控制。采用钢卷尺配合激光指向仪进行垂直度控制。在钢管安装时，通过圆周8个方向测钢管直径，根据激光指向仪投射在测量钢卷尺上的点，调整钢管中心与投射点重合，达到安装精度要求。

通过全站仪，定期对安装在竖井上方的激光指向仪进行校核，以保证压力钢管安装的精度要求。

2.3 施工用电

2.3.1 技术方案

压力钢管安装用电采用从下而上的形式。配电柜布置在第2层施工平台上，电源直接从布置在下平洞的用电盘柜接引。电缆在竖井内用φ10钢丝绳绑扎悬挂，电缆随着竖井施工平台的起升而起升。

2.3.2 技术措施

施工现场用电采用三相五线制，电气设备的金属外壳必须与专用保护零线连接，所有用电设备必须在设备负荷的首端安装漏电保护器。在桥式起重机上安装1～2组大功率投射灯作为竖井主要施工照明，在作业平台上辅以若干12V低压灯具及高亮度手电筒进行局部照明。

突发性停电的紧急情况采取以下措施：①立即检查大型机械、吊笼等停止运行后的状态及限位效果，以保证一旦施工现场通电后，能第一时间安全启动。②立即了解确认停电原因，关闭外部电源并启动备用电源，保证施工现场临时用电。

2.4 施工通讯及监控

载人吊笼乘坐过程中，必须保证信号正确、清楚并保持通讯畅通。为避免因通讯故障发生事故，采用2套通讯方式：

(1)采用大功率对讲机进行施工通讯。要求现场每个施工作业面配备的对讲机数量不少于2台，且必须配备对讲机专用充电器1套。

(2)在施工现场安装1套有线电话系统，作为备用通讯设施。

为便于监视载人吊笼进出工作平台时的情况，防止碰撞到工作平台，导致吊笼坠落而引起事故，在竖井第3、4层施工平台之间各安装1套工业电视监控系统。

3 结 语

洪屏抽水蓄能电站引水洞竖井钢管安装高程差最大310 m，采用了先进合理的施工技术方案，取得了良好的效果。

(1)对竖井上方进行扩挖，安装桥式起重机吊装压力钢管，解决了超深引水竖井压力钢管水平翻转、垂直运输的问题，加快了安装进度。

(2)采用4层安装平台，增加了工作面，缩短了工序衔接时间，尤其是探伤时机对安装进度的影响。在保证安全的前提下，实现了压力钢管安装各工序在互不干扰情况下交叉施工，提高了工作效率。

(3)载人吊笼系统使用了安全、先进的设备及装置，确保了系统平稳安全运行。

(4)采用高精度的激光指向仪从上到下投点，仪器固定在竖井中心轴线点正上方的顶拱岩壁上，高于桥机，不影响正常的竖井压力钢管吊装，一次安装后不需进行拆除，避免了反复安装带来的测量偏差，简化了安装程序，解决了超深引水竖井钢管安装测量控制的问题。

(5)采用了合理的用电技术方案，增加了备用电源，确保了施工用电安全。

(6)选用2套施工通讯方案，确保了通讯的畅通；增加了工业电视监控系统，直接观察载人吊笼进出施工平台的情况，便于安全操作。

[1]崔碧海. 起重技术[M]. 重庆： 重庆大学出版社， 2006．

[2]GB 6067—2010 起重机械安全规程[S]．

[3]殷树言， 刘金合， 陈善本， 等. 焊接手册[M]. 北京： 机械工业出版社， 2008.

[4]GB 50766—2012 水利水电工程压力钢管制作安装及验收规范[S]．

(责任编辑 杨 健)

Installation and Construction Measures of Penstock in Water Diversion Shaft

CHEN Bo1, YANG Xiong2, CHEN Zhaoming1

(1. Sinohydro Bureau 6 Co., Ltd., Shenyang 110000, Liaoning, China;2. Jiangxi Hongping Pumped Storage Co., Ltd., Jing’an 330603, Jiangxi, China)

The maximum elevation difference of penstock installation in water diversion shaft of Hongping Pumped-storage Power Station is 310 m, which will bring higher construction danger. By using bridge crane for hoisting and designing four mounting platforms in different height, the installation of penstock in shaft is successful. The equipments and technology of installation are introduced herein as a reference for similar projects．

shaft; penstock; installation; Hongping Pumped-storage Power Station

2016- 06- 07

陈博(1984—)，男，陕西西安人，工程师，主要从事水工金属结构技术管理工作．

TV547.2(256)

A

0559- 9342(2016)08- 0052- 04