陳博

（中國(guó)水利水電第六工程局有限公司機(jī)電安裝分局，遼寧丹東 118000）

超深引水豎井壓力鋼管安裝技術(shù)

陳博

（中國(guó)水利水電第六工程局有限公司機(jī)電安裝分局，遼寧丹東 118000）

江西洪屏抽水蓄能電站每條引水洞設(shè)有2條豎井，上豎井高程差277 m，下豎井高程差295 m，壓力鋼管直徑4 800～5 200 mm，文中介紹了壓力鋼管安裝時(shí)采用的合理先進(jìn)的施工技術(shù)方案，取得了良好的效果，為超深引水豎井壓力鋼管安裝提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

豎井；壓力鋼管；安裝；超深引水

1 概 述

江西洪屏抽水蓄能電站裝機(jī)容量為1 200 MW（4× 300 MW），壓力鋼管主要布置在引水系統(tǒng)，引水系統(tǒng)為二洞四機(jī)布置，由上庫(kù)進(jìn)/出水口、上庫(kù)閘門井兼調(diào)壓室、上平洞、上豎井、中平洞、下豎井、下平洞、岔管和引水支管等組成。引水系統(tǒng)（除上平洞、上庫(kù)閘門井兼調(diào)壓室）均用壓力鋼管襯砌，每條引水洞共有2條豎井，其中上豎井高程差277 m，鋼管直徑5 200 mm，材質(zhì)為600 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼（WDB620D）和Q345R鋼，鋼板厚18～30 mm，壓力鋼管安裝重量2 180 t；下豎井高程差295 m，鋼管直徑4 800～5 200 mm，材質(zhì)為800 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼（WSD690E）和600 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼（WDB620D），鋼板厚28～52 mm，壓力鋼管安裝重量3 038 t。豎井段壓力鋼管安裝工程量目前為國(guó)內(nèi)最大。

2 安裝工藝及操作要點(diǎn)

豎井鋼管采用布置在豎井頂部的橋式起重機(jī)輔以施工作業(yè)平臺(tái)、載人吊籠、布置在下彎段的爬梯及平臺(tái)等自下往上依次進(jìn)行安裝。

2.1 準(zhǔn)備工作

1）檢查鋼管運(yùn)輸?shù)缆罚ê矶?、施工支洞等）情況，應(yīng)滿足壓力鋼管運(yùn)輸要求；

2）完成施工電源布置；

3）完成豎井鋼管吊裝橋式起重機(jī)的安裝調(diào)試及荷載試驗(yàn)；

4）完成起吊豎井作業(yè)平臺(tái)、載人人吊籠等輔助工裝的制作安裝；

5）完成各部位卷揚(yáng)機(jī)、導(dǎo)向滑輪及固定錨桿等的安裝；

6）完成施工照明、施工通訊的布置；

7）壓力鋼管軸線位置已與豎井設(shè)計(jì)中心校核無誤，測(cè)量控制點(diǎn)已按要求布置完成。

2.2 橋式起重機(jī)的布置及選型

2.2.1 橋式起重機(jī)的布置

豎井壓力鋼管吊裝橋式起重機(jī)布置在豎井頂部，因受吊裝場(chǎng)地限制，橋式起重機(jī)安裝前需要對(duì)豎井頂部及上彎段進(jìn)行闊挖。具體闊挖尺寸見圖1。

圖1 豎井壓力鋼管吊裝示意圖

2.2.2 橋式起重機(jī)的選型

依據(jù)安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性原則，綜合考慮目前國(guó)內(nèi)類似起重設(shè)備的設(shè)計(jì)制造能力、設(shè)備采購(gòu)周期及使用成本等因素，選定橋式起重機(jī)額定起重量為2×20 t，起吊高度為310 m，工作級(jí)別為Q3—中。這臺(tái)橋式起重機(jī)經(jīng)過專業(yè)人員設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)豎井壓力鋼管水平，翻轉(zhuǎn)、垂直運(yùn)輸?shù)囊螅鉀Q了超深引水豎井壓力鋼管吊裝的問題。

2.3 豎井工作平臺(tái)及載人吊籠

豎井鋼管安裝的工作平臺(tái)利用型材和鋼板焊接而成，采用圓形結(jié)構(gòu)，分為4層平臺(tái)，分別為組對(duì)壓縫平臺(tái)、設(shè)備平臺(tái)、焊接平臺(tái)、防腐探傷平臺(tái)。前3層平臺(tái)高度為3 m，防腐探傷平臺(tái)高度為6 m，平臺(tái)總高度12 m。工作平臺(tái)在壓力鋼管內(nèi)部隨壓力鋼管安裝利用橋機(jī)不斷提升，每節(jié)鋼管內(nèi)壁靠近管口150 mm處設(shè)置4個(gè)吊耳，用于懸掛及鎖定工作平臺(tái)。另外每層平臺(tái)各設(shè)置6個(gè)尼龍腳輪，用于增加平臺(tái)穩(wěn)定性，減小平臺(tái)起升過程中的摩擦力，保護(hù)防腐層。

圖2 豎井工作平臺(tái)及載人吊籠示意圖

豎井載人吊籠采用正方形結(jié)構(gòu)，高度為2.5 m，其吊點(diǎn)固定在壓縫平臺(tái)主梁上，在吊籠頂部安裝有斷繩保護(hù)器，側(cè)面設(shè)置3組導(dǎo)向輪，用于穩(wěn)定吊籠，保證施工人員上、下安全。載人吊籠起降采用卷揚(yáng)機(jī)牽引，卷揚(yáng)機(jī)布置在豎井下彎段內(nèi)，吊籠在非工作情況下，停放在臨時(shí)平臺(tái)上，施工人員從該處上、下吊籠。豎井工作平臺(tái)及載人吊籠如圖2所示。

2.4 豎井下彎段鋼管吊裝方案

豎井下彎段壓力鋼管前7節(jié)鋼管從豎井段吊運(yùn)，因?yàn)榈跹b難度較大，為了減輕吊裝難度，在定位節(jié)安裝前，下彎段壓力鋼管前7節(jié)鋼管采用焊制“鐵鞋”，鋪設(shè)軌道，利用卷揚(yáng)機(jī)及錨點(diǎn)牽引倒掛在安裝位置上方，然后依次回裝。下彎段剩余壓力鋼管從豎井段利用40 t橋式起重機(jī)吊裝至安裝位置。

2.5 豎井壓力鋼管安裝

豎井壓力鋼管安裝前，首先將豎井工作平臺(tái)懸掛于豎井壓力鋼管管口，用板件進(jìn)行鎖定，然后將預(yù)存在豎井井口的壓力鋼管向安裝位置吊裝。吊裝到位后進(jìn)行壓力鋼管組對(duì)壓縫，組對(duì)壓縫結(jié)束后，利用橋機(jī)將工作平臺(tái)提升，解除與壓力鋼管的鎖定，割除吊耳，最后將工作平臺(tái)懸掛至上一節(jié)壓力鋼管管口并進(jìn)行鎖定。壓力鋼管組對(duì)驗(yàn)收合格后，預(yù)熱溫度滿足要求后，開始焊接，焊接完成后24 h（800 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼48 h）進(jìn)行探傷，探傷合格后進(jìn)行防腐。

2.6 測(cè)量控制

豎井壓力鋼管安裝測(cè)量控制利用激光指向儀投點(diǎn)，激光指向儀安裝在豎井鋼管安裝的中心軸線點(diǎn)正上方頂拱巖壁上（高于橋式起重機(jī)），不影響豎井壓力鋼管安裝，從上向下投點(diǎn)。該激光指向儀精度為1/200 000，能夠滿足295 m豎井鋼管安裝的需要。

2.6.1 壓力鋼管水平度控制

為了保證壓力鋼管管口處于水平位置，豎井壓力鋼管水平度控制采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，用水準(zhǔn)儀在組對(duì)、壓縫平臺(tái)上直接測(cè)量出壓力鋼管管口水平偏差，并進(jìn)行調(diào)整。每18 m進(jìn)行一次水平測(cè)量。

2.6.2 壓力鋼管垂直度度控制

采用鋼卷尺配合激光指向儀進(jìn)行垂直度控制。在鋼管安裝時(shí)，通過圓周8個(gè)方向測(cè)鋼管直徑，根據(jù)激光指向儀投射在測(cè)量鋼卷尺上的點(diǎn)，調(diào)整鋼管中心與投射點(diǎn)重合，達(dá)到安裝精度要求。

定期通過全站儀對(duì)安裝在豎井上方的激光指向儀進(jìn)行校核，以保證壓力鋼管安裝的精度要求。

2.7 壓力鋼管安裝防風(fēng)、防水措施

豎井壓力鋼管在焊接過程中，易受到豎井“煙囪效應(yīng)”的影響，造成壓力鋼管內(nèi)部風(fēng)速較大，對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響；另外由于豎井深度較大，地質(zhì)情況復(fù)雜，井壁滲水嚴(yán)重，在豎井內(nèi)形成下雨，也對(duì)焊接質(zhì)量及施工人員安全造成嚴(yán)重影響。豎井壓力鋼管焊接過程中，防風(fēng)、防水措施的好壞是焊接質(zhì)量的決定因素。

2.7.1 防風(fēng)措施

豎井鋼管安裝時(shí)，在豎井始裝節(jié)安裝就位且回填混凝土澆筑完成后，在始裝節(jié)下游側(cè)管口安裝擋風(fēng)墻，擋風(fēng)墻支撐架利用∠63×5角鋼焊接而成，并與洞壁上預(yù)留的插筋進(jìn)行焊接增加穩(wěn)定性，在支撐架表面用鉚接的方法，利用4 mm厚冷軋鋼板將管口封閉，并在擋風(fēng)墻體上預(yù)留一個(gè)可開關(guān)的進(jìn)人門。擋風(fēng)墻結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 擋風(fēng)墻示意圖

2.7.2 防水措施

豎井鋼管安裝時(shí)，在鋼管頂部安裝一個(gè)安全頂蓋，安全頂蓋一方面可以防止豎井上方及井壁巖石從高處墜落砸傷下方施工人員，另一方面可用于豎井壓力管焊接時(shí)防風(fēng)、防水措施。安全頂蓋采用I10a工字鋼與花紋板焊接而成，安全頂蓋直徑大于鋼管外徑小于豎井開挖直徑，安全頂蓋上設(shè)置50 mm高防水臺(tái)，在壓力鋼管安裝過程中，在安全頂蓋周圍搭設(shè)防雨布，與洞壁上安裝的膨脹螺栓綁扎并形成一定坡度，將洞壁上的滲水導(dǎo)向安全頂蓋，然后利用直徑為30 mm塑料軟管從安全頂蓋底部事先預(yù)留的排水孔將水排放至鋼管外側(cè)的倉(cāng)號(hào)底部，經(jīng)預(yù)埋的排水管排出倉(cāng)號(hào)。豎井壓力鋼管安裝防水措施如圖4所示。

圖4 豎井壓力鋼管安裝防水措施示意圖

3 結(jié) 語

江西洪屏抽水蓄能電站引水洞豎井鋼管安裝高程差最大295 m，采用了合理先進(jìn)的施工技術(shù)方案，取得了良好的效果。

1）通過對(duì)豎井上方進(jìn)行闊挖，安裝橋式起重機(jī)吊裝壓力鋼管，解決了超深引水豎井壓力鋼管水平，翻轉(zhuǎn)、垂直運(yùn)輸?shù)膯栴}，加快了安裝進(jìn)度。

2）在豎井安裝過程中采用4層安裝平臺(tái)，增加了工作面，縮短了工序銜接時(shí)間,尤其是探傷時(shí)機(jī)對(duì)安裝進(jìn)度的影響。在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)了壓力鋼管安裝各工序在互不干擾情況下進(jìn)行交叉施工，提高了工作效率。

3）采用高精度的激光指向儀從上到下投點(diǎn)，儀器固定在豎井中心軸線點(diǎn)正上方頂拱巖壁上，且高于橋機(jī)，不影響正常的豎井壓力鋼管吊裝，激光指向儀一次安裝后不需進(jìn)行拆除，避免了反復(fù)安裝帶來的測(cè)量偏差，簡(jiǎn)化了安裝程序，解決了超深引水豎井鋼管安裝測(cè)量控制的問題。

4）采用了合理的防風(fēng)、防水措施有效的阻止了豎井壓力鋼管焊接時(shí)，風(fēng)速過大、井壁大量滲水對(duì)焊接質(zhì)量的影響，同時(shí)又解決了井壁巖石從高處墜落造成人員傷亡的問題。

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