王曾蘭，耿克普

(杭州國電機械設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310030)

沙沱水電站為二等大(2)型工程，樞紐工程以發(fā)電為主，其次航運兼防洪灌溉。沙沱水電站通航建筑物為一級垂直提升式升船機。升船機建筑物從上游至下游依次布置有：上游引航道(靠船墩、錨固墩、浮堤)、上閘首、垂直升船機主體、下閘首、下游引航道(隔流堤及靠船墩)等建筑物。升船機主體設(shè)備由主提升機、承船廂、平衡重系統(tǒng)、閘首工作門系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)和其他輔助設(shè)備組成[1]，升船機采用500 t鋼絲繩卷揚全平衡垂直提升型式，升船機最大提升高度達75.38 m。

1 項目的特點和難點

沙沱升船機項目是一個涉及土建、機械、液壓、金結(jié)、電力拖動、控制與檢測、消防暖通、水動力學(xué)等多學(xué)科、多專業(yè)的系統(tǒng)性工程，各系統(tǒng)接口多雜、安裝精度要求高，調(diào)試難度大、施工周期長等特點。升船機設(shè)備眾多、尺寸大且重，受運輸、吊裝空間影響極大。沙沱升船機設(shè)備總重約8 800 t，因運輸和吊裝將船廂分成41件，最大件14 m×4.5 m×2.1 m，重達25 t，上、下閘首工作閘門各分成6件大件，最大件尺寸19.6 m×3.42 m×3.45 m，重達62.2 t，這些重大件增加了吊裝、安裝、焊接的難度。

2 安裝方案分析

升船機總體安裝的方案必須考慮到土建施工工作面的移交、設(shè)備供貨時間以及現(xiàn)場的安裝環(huán)境、交通運輸條件等因素[2-4]。沙沱升船機同時面臨著工期緊，安裝任務(wù)重，施工作業(yè)單位多。鑒于此，升船機采用土建施工和機電設(shè)備安裝同時進行的方法，在滿足總體工期目標(biāo)的前提下，如何解決與土建單位交叉作業(yè)問題、與土建單位工作面移交、與吊裝空間限制配合預(yù)留問題、大件吊裝的問題等成為現(xiàn)場安裝的核心的問題。本文理出關(guān)鍵線路，根據(jù)土建的交面和現(xiàn)場交叉作業(yè)情況，實時調(diào)整作業(yè)工作面、作業(yè)時間，優(yōu)化工期，減少交叉作業(yè)，降低安全風(fēng)險。

2.1 施工方案的概述

根據(jù)土建施工進度和供貨進度情況制定沙沱升船安裝工藝流程圖如圖1。

圖1 沙沱升船安裝工藝流程圖

根據(jù)流程圖，船廂室內(nèi)軌道埋件安裝和二期混凝土施工不依賴橋機，采用卷揚機和升降機進行施工，土建單位在設(shè)備層施工，機電在船廂室內(nèi)施工，錯開工作面，同時錯開工作時間，盡量減少交叉作業(yè)。主機房橋機是升船機設(shè)備吊裝的關(guān)鍵，與土建單位協(xié)調(diào)先完成前三跨的排架柱澆筑移交工作面安裝橋機，為機電安裝爭取時間，剩余排架柱澆筑與安裝同時進行，待橋機全線貫通為機電設(shè)備安裝的高峰期。為了使橋機的合理利用，采取小件用卷揚機或者汽車吊等多種吊裝手段，多個工作面同時進行。根據(jù)流程圖和土建的工作面移交情況制定沙沱升船機土建與安裝同時施工網(wǎng)絡(luò)圖如圖2，確定關(guān)鍵線路指導(dǎo)施工。網(wǎng)絡(luò)圖中相關(guān)工序說明見現(xiàn)場施工布置圖3。

圖2 沙沱升船機土建與安裝同時施工網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 設(shè)備層施工布置圖

2.2 重大件創(chuàng)新安裝方案介紹

2.2.1 主機房橋機安裝

橋機安裝按傳統(tǒng)的安裝方式有主梁在地面拼裝成整根然后吊裝至排架柱上安裝或者整體拼裝好整體吊裝。若采用主梁拼裝成整梁然后吊裝至排架柱與邊梁安裝需要占用較大的施工區(qū)域和吊裝設(shè)備，沙沱升船機橋機主梁尺寸37 m×2.4 m×1.75 m，主梁拼裝好后總重達41.35 t，按此根總重量需用200 t汽車吊，吊裝費用高。鑒于現(xiàn)場實際情況，本項目橋機安裝受吊裝、安裝空間的影響同時結(jié)合現(xiàn)場吊裝設(shè)備采用50 t汽車吊和15 t土建塔機配合抬吊并在空中對接的方法完成主梁的拼接，在拼裝的位置設(shè)置2個鋼管組合架作為拼裝的平臺。首先將大車行走機構(gòu)和邊梁吊裝至軌道梁上并安裝好，其次將上游主梁(每根主梁分為3段)逐段拼裝完成，再次通過手拉葫蘆拉動大車行走機構(gòu)，移動橋機使下游梁安裝位置在鋼管組合架拼裝臺，最后拼裝下游主梁。此方案利用最少的施工區(qū)域，減少交叉作業(yè)，節(jié)約吊裝成本和施工周期，1天完成6段主梁拼裝成整體并于邊梁拼接完成。安裝示意圖如圖4。

圖4 主機房橋機主梁空中對接示意圖

2.2.2 船廂安裝

船廂的入廂池方式一般有從下游水運至船廂池[2]和從主機房設(shè)備層吊裝入室。沙沱升船機曾考慮從下游船運入室，但下游此時正值汛期，水位低，同時下游原來為土建塔柱澆筑運輸公路還未開挖，因此從下游運輸入室方案行不通。綜上所述，所有設(shè)備只能從大壩運輸至升船機設(shè)備層平面，然后吊裝至各個工作面。從主機房設(shè)備層吊裝入室同時有兩種方案可選，一種為船廂入室吊裝一般預(yù)留主機房設(shè)備層一塊后澆筑待船廂吊裝完成后進行澆筑，這種吊裝入室方式影響土建的澆筑，同時影響后續(xù)主機房設(shè)備層設(shè)備的安裝，土建施工和機電安裝協(xié)調(diào)接口難度也增加；另外一種方案直接預(yù)留一些永久吊物孔用于船廂吊裝[5]。沙沱升船機為了給土建施工影響最小，盡快把設(shè)備層澆筑完工作面移交給機電安裝，對船廂吊裝方案進行優(yōu)化，在設(shè)備層1號塊預(yù)留一個永久吊物孔(具體見圖3)，用于船廂吊裝時換鉤用。通過用5臺卷揚機(編號1～5號)和橋機配合將船廂吊裝至需要的位置，卷揚機布置如圖5所示。船廂分段結(jié)構(gòu)件主要從上閘首工作門口吊裝至上閘首工作門安裝平臺，在此位置換鉤，換成卷揚機吊鉤，通過多臺卷揚機協(xié)同吊裝至安裝位置。船廂安裝前在船廂室底板布置若干個抬架用于支撐船廂，船廂吊裝至抬架上定位安裝。船廂設(shè)備外形尺寸69.9 m×8.42 m×16.2 m，設(shè)備共分為41件，最大件14 m×4.5 m×2.1 m，重達25 t。吊裝順序按照先下游廂頭吊裝、下游段廂體吊裝、中間段廂體吊裝、上游廂頭吊裝、上游段廂體吊裝，先主縱梁后中間橫梁的原則。吊裝一段拼裝一段定位固定好，最后整體尺寸復(fù)核完后焊接。具體步驟如下：

圖5 船廂吊裝卷揚機布置圖

1)主機房橋機吊起承船廂塊，從上游工作閘門孔口吊入承船廂室至工作門安裝位置后，將1號卷揚機吊鉤掛在承船廂塊的吊點上，橋機與1號卷揚機相互配合起落進行接鉤和換鉤，由1號卷揚機吊鉤接鉤，并摘去主機房檢修橋機大鉤，由1號卷揚機緩慢、平穩(wěn)的將承船廂塊落入承船廂室底部。

2)1號卷揚機將承船廂塊落入承船廂底部后，將2、3號卷揚機吊鉤掛在承船廂塊的吊點上，此時起動1、2、3號卷揚機吊起承船廂塊離地面約50 cm后，1號卷揚機放繩，2、3號卷揚機收繩的方法將承船廂塊緩慢往下游移動。

3)承船廂塊移動到2、3號卷揚機下方后，摘去1號卷揚機的吊鉤，將4、5號卷揚機的吊鉤掛在承船廂塊的吊點上，然后起動2、3、4、5號卷揚機吊起承船廂塊離地面約50 cm后，2、3號卷揚機放繩，4、5號卷揚機收繩的方法，將承船廂塊繼續(xù)緩慢往下游移動。

4)根據(jù)承船廂分片的就位位置，采用不同的吊點相互配合，進行收繩、放繩使承船廂分片進入拼裝工位。

此方法創(chuàng)新利用自身設(shè)備，克服空間限制，同時完成吊裝的第一步后橋機可用于其他部件吊裝，減少主機房橋機的占用。根據(jù)船廂拼裝的進度，按順序吊裝一段拼裝一段，減少橋機的使用時間為其他設(shè)備吊裝提供更多時間，節(jié)約了施工工期。

2.2.3 下閘首工作門安裝

工作門安裝傳統(tǒng)的安裝方法為空間足夠采用水平一段一段吊裝至安裝位，或者受空間限制傾斜抬吊采用汽車吊和橋機配合吊裝。本項目屬于吊物孔空間受限，采用傾斜抬吊方式進行吊裝[6]。施工現(xiàn)場吊裝設(shè)備有1臺橋機，汽車吊無法進入且站位空間不夠?，F(xiàn)場利用橋機在其大梁上布設(shè)1臺5 t卷揚機和1套50 t滑輪組與橋機小車配合采用四吊點斜向抬吊就位，如圖6所示。工作門分成6節(jié)，第一節(jié)吊裝鎖定梁上進行拼裝，第二段以第一段為基準(zhǔn)進行拼裝，完成后對稱焊接，后續(xù)段從下往上依次拼裝。

圖6 下閘首工作門吊裝示意圖

3 實施方案的效果分析

根據(jù)設(shè)備吊裝能力和現(xiàn)場實際情況，因地制宜的制定施工方案，既考慮了自身的情況又給土建單位減少施工難度同時減少后期帶來的影響。從安全方面分析，土建和機電安裝同時進行增加了安全風(fēng)險，本文通過優(yōu)化技術(shù)方案、錯開施工作業(yè)時間減少交叉作業(yè)來降低安全風(fēng)險。從工期方面分析，沙沱升船機項目于2014年11月開始安裝，2015-12-30日主體設(shè)備安裝完成，進入聯(lián)合調(diào)試階段，2017-08-01日通過單位驗收進入試運行。從質(zhì)量方面，項目開工嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，單位工程質(zhì)量評為優(yōu)良。從經(jīng)濟方面分析，創(chuàng)新采用自身設(shè)備進行安裝，節(jié)約安裝成本。

4 結(jié) 語

升船機的安裝方案一個重大的難點就是解決大件吊裝問題，不同升船機根據(jù)自身特點制定相應(yīng)的吊裝手段。本文根據(jù)目標(biāo)工期和現(xiàn)場實際條件，創(chuàng)新的采用自身設(shè)備為主要吊裝手段，減少安裝成本，同時也盡可能的減少了交叉作業(yè)，降低安全風(fēng)險。本文采用的施工方法可以為今后升船機的安裝提供參考。