浅析刘家峡扩机工程调压井桥机吊装

郭 华，程龑玺，边润娃

（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 沈阳110179）

1 概述

刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程调压井整体结构分为引水调压井（包括调压井和进口事故门门槽）、调压井上部设备室和卸货场结构柱，其中设备室框架柱和卸货场结构柱连为一体，设备室顶部设计了1台200t桥式起重机，用于进水口事故门、拉杆和液压启闭机等设备的卸货和安装，由于安装位置距离地面（开关站）55.2m、地面边坡距离卸货场结构柱较近（约20m）、调压井及设备室结构复杂、周围有330kV架空线路经过、黄河汛期来临冲沙任务紧迫等原因，极大的增加了该桥式起重机的安装难度，如何选择合理、高效、经济的起重设备，成为该桥机安装的关键。

2 现场条件分析

施工场地布置见图1，调压井上游侧为主要施工通道，考虑到设备运输和其他标段施工，首先排除在该位置进行起重设备的布置，其次调压井左侧临路边坡距离卸货场结构柱不足20m，该距离导致大型起重设备在此作业无法转杆，如果紧贴临路侧布置，还需加固边坡且回转角度太大，因此只能选择在卸货场结构柱下游侧布置起重设备，然而下游有330kV架空线路经过，如果从下游侧或右侧起吊桥机，因为设备室棚顶比卸货场结构柱要高，为吊装到位就必须要旋转经过高压架空线路区，为确保吊装安全，桥机应摆放在结构柱左侧，这样既便于桥机吊装也便于25t汽车起重机配合，因此确定起重设备位置在卸货场下游侧，面积为10m×20m，中心距离设备室中心为17m，该区域距离330kV高压架空线路水平投影最近距离为15m，远大于安全距离7m（见表1），桥机摆放位置为卸货场结构柱左侧，面积为7m×11m，见图1。

图1 调压井布置图

表1 施工现场高压架空线路安全距离

3 桥机起吊方式分析

调压井200t桥式起重机轨道梁距离地面高度为55.2m。因为桥机安装高度过高，高空吊装作业危险性大。为减少高空作业量，同时减少大吨位吊车的使用时间，在地面将需要使用吊车进行吊装的各个部件组装成整体进行吊装。由于小车部件繁多，因此小车装置需整体吊装，重量为28t，为本方案中最重吊件。其他部件另行组装后以不大于28t为一个吊装单元，这样可以充分利用吊装设备，同时为减少安装难度两件行走端梁与主梁1使用销轴、螺栓连接成整体后，在确保整体尺寸的前提下使用1根25号工字钢将两个端梁焊接，确保主梁2吊装到端梁上时能直接把合螺栓。桥机整机重量约59.9t，经计算分析，整个桥机分为以下3个吊装单元：

（1）主梁1及附件

主梁1（4872.39kg）及附件重量共计：13.65t（含附件）。组装完成后长×宽×高为：8548mm×6220mm×4762mm。

（2）主梁2及附件

主梁2（5273kg）及附件重量共计：17.23t（含附件及电气控制柜）。最大外形尺寸：组装完成后长×宽×高为：8548mm×3300mm×5352mm。

（3）小车装置

小车装置重量：不大于28t。小车外形尺寸长×宽×高为：6950mm×3000mm×1930mm。

4 吊装设备分析比较

4.1 吊装设备选择原则

首先，要保证桥机吊装安全顺利完成，增大高空吊装作业的安全系数。吊装设备在吊装时，吊装重量必须小于此时的极限工况吊装重量。

其次，充分考虑吊装现场环境条件，以及每个吊装单元特性，确保吊装全过程顺利无阻碍。

4.2 吊装设备的选用

根据桥机的设备参数及安装现场条件，即吊装高度大于55.2m，吊钩进入轨道梁（下游侧）边沿最大距离5.5m（桥机主梁吊装），最大吊物重量28t，此时吊钩进入轨道梁边缘距离3.5m（小车不用吊装至主梁中心），根据各种吊装设备性能参数，拟选用260t履带吊或400t汽车起重机。

分析1：由于履带吊可以移动，因此起重设备位置面积可以不用考虑，然而260t履带吊需要在调压井平台进行现场组装，所需要的接杆场地为：100m×5m。根据现场测量场地直线长度为75m左右，另外在履带式起重机接杆完成后，需要由组装位置行走至吊装位置，行走前履带吊臂杆高度将大于50m。由于调压井平台下游侧距地面30～45m高度有高压线，履带吊无法通行。因此，调压井桥机吊装无法使用此设备，至于其他型号的履带式起重机同样存在以上问题，所以均不能采用。

分析2：400t汽车式起重机的使用情况：

（1）400t汽车起重机工作尺寸见图2。

图2 400t汽车起重机工作尺寸

由于汽车起重机工作时，整个使用面积为18.45m×10.00m，400t汽车式起重机在进行吊装作业前，需要进行接长臂杆作业，根据吊车参数需要接14m副杆。根据现场场地情况分析，25t汽车起重机有位置可以协助400t汽车起重机完成副杆的安装，具体占位见图3，因此400t汽车起重机满足现场安装占位要求。

（2）400t汽车起重机在工作位置时的工况

400t汽车起重机吊装时示意图见图4。

1）400t汽车起重机吊装两根主梁到位时，工作半径为11.5+5.5=17m，吊装最重梁为17.23t，吊装高度=地面至轨道梁顶面距离+主梁2高度+安全距离=55.2+5.352+1=61.852m，400t汽车起重机该作业半径工况图见图5。

图3 400t汽车起重机副杆安装示意图

图4 400t汽车起重机吊装示意图

图5 400t汽车起重机17m半径作业工况图

如图5所示：吊装幅度17m，最大起升量20t，起升高度73.6m（吊车顶部定滑轮距地面高度），主杆长度56.6m，副杆长度14m，支腿中心距9.5m，最大配重120t。

可以看出在该工况下最大吊装单元重量大于18t，起吊高度超过61.852m，在61.852m位置时臂杆距离吊件最近抗杆距离大于5m（主梁中心到一端距离为4.5m），在55.2m高度，臂杆距离重物中心大于7.0m（桥机中心线至下游侧卸货场结构柱距离为5.5m）。此工况下400t汽车起重机符合使用要求。

2）400t汽车起重机吊装小车到位时，工作半径为11.5+3.5=15m，吊装最重为28t，吊装高度=地面至轨道梁顶面距离+小车轨道顶面至轨道梁顶面高度+小车高度+安全距离=55.2+1.5+1.93+1=59.63m，400t汽车起重机该作业半径工况图如图6所示。

图6 400t汽车起重机15m半径作业工况图

如图6所示：吊装幅度15m，最大起升量30t，起升高度74.8m（吊车顶部定滑轮距地面高度），主杆长度56.6m，副杆长度14m，支腿中心距9.5m，最大配重80t。

可以看出在该工况下最大吊装单元重量大于28t，起吊高度超过59.63m，在59.63m位置时臂杆距离吊件最近抗杆距离大于3m（小车轨道跨距为6m，中心到下游侧边沿为1.5m，且卷筒在下游侧因此吊点中心至下游侧边沿小于1.5m），在55.2m高度，臂杆距离重物中心大于6.0m（小车中心线至下游侧卸货场结构柱距离为3.5m）。此工况下400t汽车起重机符合使用要求。

综上所述，在2种工况下400t汽车式起重机均满足吊装要求，因此选择400t汽车式起重机作为刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程调压井200t检修桥机安装起重设备。

5 设备吊装布置修正

确定400t汽车起重机为最终吊装设备后，考虑到该汽车起重机在工作期间无法调整工况，因此应将安装设备尽量摆放在其该种工况作业半径内，缩短吊装时间，最终对设备吊装布置图进行修正，将安装设备区域重新布置，具体见图7。

400t汽车式起重机进场前，将各个吊装单元布置在现场合适位置，待吊车进场后，依次吊装就位，具体吊装流程计划如下：

25t汽车吊进场配合→吊装单元现场拼装（电气设备）→400t汽车吊附件进场卸车→400t吊车进场→400t吊车附件组装就位→调整吊件位置（如有必要）→吊装主梁1及附件→吊装主梁2及附件→400t汽车吊调整工况→吊装小车装置→吊装其他附件→400t汽车吊拆除附件→400t汽车吊撤场→配合吊装的25t汽车吊撤场。

6 结语

刘家峡洮河口排沙洞及扩机工程调压井200t桥式起重机在吊装前，综合分析和论证吊装现场环境、设备特征和工期要求等不利因素，根据吊装参数和桥机零部件的具体数据，选择了最优吊装设备。在后期吊装过程中，实际数据与各计算数据相近，仅用7d时间就完成了该设备全部的吊装工作，充分证明了该方法的可靠性，此吊装设备的选择方法在各种大型吊装设备的选择中具有普遍的适用性，可为今后类似施工条件下的水电站建设提供思路和方法。

图7 最终安装设备区域布置