李薰云 熊江華

【摘 要】江西豐城電廠(chǎng)二期2×660MW超臨界機(jī)組工程位于贛江江畔，屬于典型的內(nèi)陸臨江大型火力發(fā)電廠(chǎng)，具一定的代表性，本文以此工程的取水頭部施工為例，闡述火電廠(chǎng)供水系統(tǒng)中取水頭部大型預(yù)制構(gòu)件吊裝施工。該工程取水頭大型預(yù)制構(gòu)件的吊裝， 單件重最大達(dá)125T， 從預(yù)制點(diǎn)至取水箱位置橫跨贛江，長(zhǎng)約500m。構(gòu)件外形最大尺寸為30.05m×6.6m×1.3m，本工程因構(gòu)件外形尺寸大，單件重量噸位高，水上作業(yè)，受季節(jié)性影響較大，必然要求對(duì)施工準(zhǔn)備工作要求充分，本文從對(duì)吊裝的布置、吊具型號(hào)的的選取，吊點(diǎn)的位置、索具的穿繞方法，預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)自身及吊索的受力安全性計(jì)算等工藝施工及安全與質(zhì)量控制方面進(jìn)行了較詳實(shí)的論述，有其獨(dú)特的地方，實(shí)踐證明這些技術(shù)措施是可行的。

【關(guān)鍵詞】取水頭 大型預(yù)制構(gòu)件 吊裝 受力安全性計(jì)算

為滿(mǎn)足火力發(fā)電廠(chǎng)補(bǔ)給水供應(yīng)要求，需設(shè)置相應(yīng)的取水建筑物，如水泵房、取水箱涵等，考慮到取水建筑物一般處在水域，施工難度較大。本文針對(duì)典型的內(nèi)陸臨江大型火力發(fā)電廠(chǎng)取水建筑物中的取水頭部施工進(jìn)行簡(jiǎn)單描述，為類(lèi)似的項(xiàng)目施工提供有效借鑒。

1 工程概況

1.1 工程概況

取水箱預(yù)制構(gòu)件由A、B1、B2、C1、C2、D六種型號(hào)計(jì)14件組成。其中以B1型預(yù)制件最重，單件重125T。而A、D型構(gòu)件長(zhǎng)為30.05米，吊孔為六個(gè)。從預(yù)制點(diǎn)至取水箱位置橫跨贛江，長(zhǎng)約500m，枯水位為17.8m。

1.2 預(yù)制構(gòu)件參數(shù)（表1所示）

序號(hào) 構(gòu)件型號(hào) 外形尺寸（m） 單件重量（t） 件數(shù) 備注

1 A 30.05×6.6×1.3 77 4 吊點(diǎn)6個(gè)

2 B1 16.2×6.6×3.8 125 2 吊點(diǎn)4個(gè)

3 B2 13.935×6.6×3.8 120 2 吊點(diǎn)4個(gè)

4 C1 13.935×6.6×3.47 95 2 吊點(diǎn)4個(gè)

5 C2 16.2×6.6×3.47 82 2 吊點(diǎn)4個(gè)

6 D 30.05×6.6×0.9 70 2 吊點(diǎn)6個(gè)

表1 預(yù)制構(gòu)件參數(shù)

1.3 作業(yè)流程

。

1.4 主要工作量

將預(yù)制構(gòu)件預(yù)留吊點(diǎn)用鋼索穿牢固，起吊浮運(yùn)至取水箱位置安裝就位（由于水位原因，計(jì)劃先將預(yù)制構(gòu)件移位到日后便于吊裝的地點(diǎn)）。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 人員準(zhǔn)備

預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)與安裝由船員、潛水員、起重工、機(jī)械操作工、電工、機(jī)械維修人員、工程技術(shù)人員與管理人員組成，人員配備應(yīng)合理。

2.2 設(shè)備配備

2.2.1 吊裝工器具及船舶設(shè)備（表2所示）

表2 吊裝工器具及船舶設(shè)備表

序號(hào) 設(shè)備、工器具名稱(chēng) 型號(hào) 數(shù)量 備注

1 150T打撈起重船 150T 1艘 贛南昌撈003號(hào)

2 起錨艇 240HP 1艘 贛南昌起019號(hào)

3 經(jīng)緯儀 J2 2臺(tái)

4 潛水設(shè)備 2套

5 吊梁 L=10m 1根

6 橫向支撐桿 3根

2.2.2 吊裝船舶

計(jì)劃采用額定起吊能力為150t，起重臂長(zhǎng)18米，船舶吃水深度1.8米及配套用240HP起錨艇。150t打撈起重船的起重仰角、工作半徑、吊高等技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3 吊高等技術(shù)參數(shù)

起重仰角（°） 吊高（M） 吊距（吊點(diǎn)至船前沿）（M） 起吊能力（T） 吃水

（M） 主鉤數(shù)量（只） 主鉤間距（M）

75 18.0 3.5 150 1.8 2 1.2

打撈起重船采用壓水倉(cāng)調(diào)節(jié)打撈起重船吃水深度，保持1.8米不變。

2.3 施工前準(zhǔn)備

（1）施工前應(yīng)對(duì)潛水設(shè)備、起重船、起錨艇、千斤頂、鏈條葫蘆、鋼絲繩等進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保施工安全。（2）預(yù)制構(gòu)件在得到甲方、監(jiān)理及質(zhì)監(jiān)部門(mén)組織的相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行的質(zhì)量檢查合格通知后，我方才進(jìn)行試吊，若有異常情況立即反映。（3）作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，使每位施工人員對(duì)施工工序，安全要求，做到心中有數(shù)。（4）施工水域應(yīng)具備起重船基本施工條件。

3 施工方法及吊裝參數(shù)

3.1 作業(yè)流程

。

3.2 構(gòu)件移位

3.2.1 構(gòu)件疊放方式

構(gòu)件按照日后安裝的順序單層安放在深水中，以便枯水期吊裝。具體構(gòu)件擺布祥見(jiàn)“安放布置圖”。

3.2.2 構(gòu)件安放水下基礎(chǔ)處理

對(duì)準(zhǔn)備水下安放預(yù)制構(gòu)件的場(chǎng)地，潛水員先進(jìn)行水下“察看”，如果場(chǎng)地滿(mǎn)足高差相差不大，對(duì)砂層基礎(chǔ)場(chǎng)地則用高壓水槍進(jìn)行“粗平”，粗平完成后，在預(yù)制構(gòu)件準(zhǔn)備安放的范圍內(nèi)（先調(diào)平兩側(cè)的鋼軌作為參照系），拖動(dòng)鋼軌實(shí)行細(xì)平；對(duì)塊石基礎(chǔ)場(chǎng)地，潛水員先揀平，然后再用砂包在預(yù)制構(gòu)件準(zhǔn)備安放的范圍內(nèi)再次找平。盡量使得預(yù)制構(gòu)件基礎(chǔ)軟硬均勻，預(yù)制構(gòu)件存放不傾斜。

3.2.3 構(gòu)件安放位置的選取

由于水位原因，計(jì)劃先將預(yù)制構(gòu)件移位到枯水期水深在3-4M，既便于通航又便于日后吊裝的地點(diǎn)，同時(shí)又有利于施工的地點(diǎn)。預(yù)制構(gòu)件移位前，與海事部門(mén)取得聯(lián)系，在預(yù)制構(gòu)件存放范圍四周，設(shè)置浮標(biāo)，便于船舶行駛時(shí)安全。布置如表4所示。

表4 布置

3.3 A型構(gòu)件吊裝方案

3.3.1 A型構(gòu)件吊裝方案

A型構(gòu)件用一艘150T起重船起吊，中間用2×I45的工字鋼組合吊梁過(guò)渡，兩端的四個(gè)吊點(diǎn)通過(guò)吊索與吊梁連接（吊索的兩個(gè)索扣套在吊軸兩端，吊索中部通過(guò)卸扣與吊梁的吊耳相連），中間兩吊點(diǎn)分別利用兩只5T手動(dòng)葫蘆與吊梁連結(jié)以調(diào)節(jié)受力大小，盡量使六個(gè)吊點(diǎn)受力均勻（見(jiàn)圖一、圖二）。

3.3.2 構(gòu)件吊孔與吊索的連接

采用在吊孔中插入吊桿軸，然后在吊桿軸二側(cè)套上吊索，再用鋼壓板墊圈套在吊桿軸兩端壓緊，外面插上插銷(xiāo)。在構(gòu)件上方用橫向支撐桿（100的角鐵組合，中間用鋼索穿孔而入，再用卸扣卡定）撐開(kāi)，以保證構(gòu)件不受吊索側(cè)向擠壓。吊軸為D90園鋼，長(zhǎng)為750MM，鋼壓板墊圈為D300， d=95MM δ=8～12MM（見(jiàn)圖三）。

3.3.3 A型構(gòu)件吊裝的計(jì)算參數(shù)（表5所示）

表5 A型構(gòu)件吊裝的計(jì)算參數(shù)

（1）吊裝梁上方吊索受力與交角；

吊索與水平面正向夾角為α=arctg【6950/（7000-1200）/2】=67.351°

吊索與水平面?zhèn)认驃A角為β=arctg【3000/（1100/2） 】=79.611°

吊索與水平面夾角為 γ=66.257°

每股吊索受力為 F=80/4/Sinγ=21.85T

（2）吊裝梁下方吊索與水平面的交角及吊索受力情況左右側(cè)吊索與水平面正向夾角為：

α=arctg【（8300+870）/（23650-10000）/2】=53.341°

左右側(cè)吊索與水平面?zhèn)认驃A角為β=arctg【7800/2600 】=71.565°

左右側(cè)吊索與水平面夾角為γ=50.803°

中間吊索與水平面正向夾角為α=arctg【（8300+870）/630】=86.069°

中間吊索與水平面?zhèn)认驃A角為β=arctg【7800/2600 】=71.565°

中間吊索與水平面夾角為γ=71.204°（中間吊索系于構(gòu)件重心正上方）

每孔吊索正向拉力為表6：

表6 每孔吊索正向拉力

F1=45.042/2=22.52T

F2=8.542/2=4.27T

F3=44.061/2=22.03T

每股吊索斜向拉力為（計(jì)算式F=FiSinα/Sinγ）

左側(cè)吊索受力為： 23.311T （單根吊索受力為 11.655T ）

右側(cè)吊索受力為： 22.804T （單根吊索受力為 11.402T ）

中間吊索受力為： 4.500T （單根吊索受力為 2.250T ）

左側(cè)吊索長(zhǎng)度為：

L=【（870+500）/ Sin53.341°+7800/ Sin50.803°】×2

=2×11772.66 mm

右側(cè)吊索長(zhǎng)度為： L=2×11772.66mm

中間吊索長(zhǎng)度為：

L=【（870+500）/ Sin86.069°+7800/ Sin71.204°】×2

=2×9612.62 mm

橫向支撐桿所受軸向壓力為：

左側(cè)桿： 23.311×Cos 50.803°=14.73T

右側(cè)桿： 22.804×Cos 50.803°=14.41T

中間桿： 4.500×Cos 71.204°=1.45T

砼構(gòu)件所受縱向壓力為： 22.52×Cos53.341°=13.45T

3.4 B1型構(gòu)件吊裝方案

3.4.1 B1型構(gòu)件吊裝方法

B1型構(gòu)件用一艘150T起重船起吊，連結(jié)四個(gè)吊點(diǎn)的吊索直接掛在起重船的兩個(gè)主鉤上（吊索的兩個(gè)索扣套在吊軸兩端， 吊索的中部掛在起重船的主鉤上.詳見(jiàn)圖四、圖五）。

3.4.2 構(gòu)件吊孔與吊索的連接

采用在吊孔中插入吊桿軸，然后在吊桿軸二側(cè)套上吊索，再用鋼壓板墊圈套在吊桿軸兩端壓緊，外面插上插銷(xiāo)。在構(gòu)件上方用橫向支撐桿撐開(kāi)，以保證構(gòu)件不受吊索側(cè)向擠壓。吊軸為D90園鋼，長(zhǎng)為750MM，鋼壓板墊圈為D300， d=95MM δ=8～12MM （如A型構(gòu)件圖示）

3.4.3 B1型構(gòu)件吊裝的計(jì)算參數(shù)

吊索與水平面正向夾角為α=arctg【15730/（10250-1200）/2】=73.951°

吊索與水平面?zhèn)认驃A角為β=arctg【7700/（6300/2） 】=67.751°

吊索與水平面夾角為 γ=63.430°

每股吊索受力為： F=（125/4）/Sin63.430°=34.940T

單根吊索受力為： 34.940T/2=17.47T

每股吊索長(zhǎng)度L=【（2530+500）/ Sin73.951°+7700/ Sin63.430°】×2

=2×11762.40 mm

橫向支撐桿所受軸向壓力為： 125/4/tg67.751°=12.784T

砼構(gòu)件所受縱向壓力為： 125/4/tg73.951°=8.990T

3.5 吊裝梁及支撐桿結(jié)構(gòu)圖及受力計(jì)算

（1）吊裝梁結(jié)構(gòu)圖及受力圖（見(jiàn)圖六、圖七、圖八）；（2）支撐桿結(jié)構(gòu)圖及受力圖（見(jiàn)圖九、圖十）；（3）吊裝梁及支撐桿受力計(jì)算。

3.5.1 吊裝梁校核計(jì)算

（1）受力圖（見(jiàn)圖七）；（2）彎矩圖（見(jiàn)圖八）；（3）校核B截面。

MMAX=352.94×1.5=529.41KN.M

σmax=529.41/W2=524.91/1430×2×10-9=185×106

小于[σ]=200×106

故梁的強(qiáng)度條件達(dá)到要求。

3.5.1 吊裝支撐桿穩(wěn)定計(jì)算

（1）受力圖 （見(jiàn)圖十）。

（2）慣性半徑 i=

I= =39.7×106mm4

A=1563.8×4

i= =79.66mm

（3）柔度；λ= =1×7100/79.66=89.12

（4）臨界力；Q235鋼的a=310Mpa，b=1.14Mpa

σcr=a-bλ=310-1.14×89.12=208Mpa

臨界力 Pcr=σcr×A=208×106×15.438×4×10-4=1284.44KN

（5）壓桿工作穩(wěn)定安全系數(shù)為；n= Pcr/p=1284.44/15×9.8=8.73大于nst

可見(jiàn)，撐桿是穩(wěn)定的。

3.6 吊索的選擇

根據(jù)構(gòu)件最大單件重及最長(zhǎng)跨受力情況.單根鋼絲繩受的最大拉力為 17.47T。選擇鋼絲繩規(guī)格為6×37，直徑為52mm，鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1850Mpa的鋼絲繩制作吊索，其鋼絲繩破斷拉力總和為185.5T。故A構(gòu)件安全系數(shù)為13倍；B1型構(gòu)件安全系數(shù)為8.7倍。完全能滿(mǎn)足施工規(guī)范的吊裝要求。

3.7 起重船試吊與起吊

按作業(yè)要求，在預(yù)制件綁扎好吊索后，150T打撈起重船緩慢平穩(wěn)的試吊，吊至脫離場(chǎng)地20mm時(shí)，靜置3-5分鐘，如無(wú)異常起吊預(yù)制件.

3.8 浮運(yùn)

預(yù)制構(gòu)件正常起吊后，開(kāi)始借助水的浮力進(jìn)行浮運(yùn)作業(yè).浮運(yùn)采用駁錨法。即通過(guò)換錨讓起重船安全移位。浮運(yùn)過(guò)程中要保持預(yù)制構(gòu)件的平穩(wěn)。15T起重船跟隨150T起重船之后起協(xié)調(diào)保護(hù)作用，浮運(yùn)過(guò)程中注意控制拖航速度。地方海事局派遣船只維護(hù)通航。

3.9 安裝

安裝順序?yàn)椋海?）A—B—C—D （2）下游—上游（3）分二次吊裝（4）第一次吊裝完成后澆筑水下底板砼，停留7—10天，待底板砼達(dá)到一定強(qiáng)度，方能進(jìn)行第二次吊裝，然后扎筋并澆筑各構(gòu)件連接的水下砼，待水下砼達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，吊裝蓋板。

每件預(yù)制構(gòu)件到達(dá)預(yù)定水域后，做好下潛準(zhǔn)備。潛水員潛入水中，時(shí)刻與水面保持聯(lián)系，以方便船上人員指揮配合水下工作，讓預(yù)制構(gòu)件緩緩潛入事先做好的模型內(nèi)，準(zhǔn)確就位，若一次不得準(zhǔn)確就位，則應(yīng)先粗略就位，再反復(fù)調(diào)試直至準(zhǔn)確就位。

3.10 測(cè)量定位

施工前，測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)施工圖紙計(jì)算好特征點(diǎn)坐標(biāo)與方位角，擺設(shè)好儀器，控制拖船運(yùn)行方向，待預(yù)制構(gòu)件進(jìn)入預(yù)定水域后，在構(gòu)件特征點(diǎn)上做好標(biāo)志，測(cè)量技術(shù)人員根據(jù)前方交匯法，使特征點(diǎn)的標(biāo)志保證在既定位置方能緩慢下沉.

4 信息反饋

（1）作業(yè)期間，均應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)方的溝通，并做好筆記。（2）對(duì)相關(guān)方的合理意見(jiàn)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，并盡快將信息反饋到相關(guān)部門(mén)，以便做到持續(xù)進(jìn)行。

5 質(zhì)量保證措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)定、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范幾建設(shè)部海事部門(mén)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格技術(shù)交底。（2）實(shí)行有效的監(jiān)督機(jī)制，通過(guò)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)圖所明確的職責(zé)形成一個(gè)自下而上的檢查和監(jiān)督管理體系。（3）認(rèn)真接受業(yè)主代表，監(jiān)理代表和工程質(zhì)量監(jiān)督人員的監(jiān)督與檢查，積極聽(tīng)取意見(jiàn)并及時(shí)采取有效的改進(jìn)措施。（4）明確質(zhì)量責(zé)任制。

6 職業(yè)安全健康與環(huán)境保證措施，文明施工要求

（1）施工前對(duì)參加作業(yè)全體施工人員必須進(jìn)行施工前安全技術(shù)交底，設(shè)備裝卸、移位過(guò)程中，專(zhuān)職安全員應(yīng)全程監(jiān)護(hù)并隨時(shí)檢查情況。（2）施工前必須對(duì)使用的船舶、工器具等進(jìn)行嚴(yán)格檢查、調(diào)試及維修，認(rèn)真填寫(xiě)相關(guān)程序表格，帶好相關(guān)證件，確認(rèn)合格后方可使用。（3）特種作業(yè)人員必須持證上崗。（4）施工作業(yè)前，必須填寫(xiě)安全作業(yè)操作票。施工作業(yè)人員必須正確配戴防護(hù)用品，以免危害健康。（5）作業(yè)前需對(duì)作業(yè)場(chǎng)所仔細(xì)檢查，對(duì)作業(yè)場(chǎng)所開(kāi)展危害辯識(shí)活動(dòng)，確保作業(yè)順利實(shí)施。（6）遇六級(jí)及以上大風(fēng)、暴雨、霧天或能見(jiàn)度差時(shí)，不準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)；（7）作業(yè)時(shí)地方海事局必須維護(hù)通航。（8）作業(yè)后必須及時(shí)清理作業(yè)場(chǎng)地，做到“工完、料盡、場(chǎng)地清”。

參考文獻(xiàn)：

[1] 打撈救助工藝學(xué).

[2] 施工工藝紀(jì)律.

[3] 中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法.