簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)在老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵中的應(yīng)用

劉 義 培

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 611800)

簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)在老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵中的應(yīng)用

劉 義 培

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 611800)

目前水利水電工程施工的機(jī)械化程度越來(lái)越高，但針對(duì)一些特殊的施工條件，簡(jiǎn)易的施工方法反而能取得事半功倍的效果。十局安裝分局依托老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵施工，結(jié)合老撾當(dāng)?shù)氐匦?，采用自制鋼結(jié)構(gòu)龍門(mén)架簡(jiǎn)易吊裝施工工法，克服地形陡峭、場(chǎng)地狹窄，避免大量開(kāi)挖和臨時(shí)設(shè)施的修建，吊裝小型封堵閘門(mén)，在成本和技術(shù)方面取得了良好效應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)的低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、高效率特點(diǎn)，大大降低了成本投入和安裝難度，縮短了工程施工工期。事實(shí)證明，簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)在老撾水利水電工程中小型閘門(mén)吊裝很有優(yōu)勢(shì)。

導(dǎo)流洞；下閘封堵；龍門(mén)架；簡(jiǎn)易吊裝

0 前 言

導(dǎo)流洞用于水庫(kù)施工期間的導(dǎo)流度汛，施工完成后須下閘封堵。在目前的水利水電工程施工中，我國(guó)的導(dǎo)流洞下閘封堵施工技術(shù)仍然不是很成熟[1]。盡管施工的機(jī)械化程度越來(lái)越高，但基于導(dǎo)流洞的作用，其位置一般位于地勢(shì)較低處，往往交通不便，大型起吊設(shè)備不便進(jìn)出及作業(yè)，施工難度較大。工程施工難免會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)一定影響，且針對(duì)一些復(fù)雜的地形，如地形陡峭、場(chǎng)地狹窄等，避免大量開(kāi)挖和臨時(shí)設(shè)施的修建給周邊環(huán)境帶來(lái)更大影響，采用簡(jiǎn)易的施工方法對(duì)加快施工進(jìn)度、較低成本投入反而能取得事半功倍的效果。本文根據(jù)南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵的實(shí)際情況，對(duì)導(dǎo)流洞下閘封堵的簡(jiǎn)易吊裝施工方案進(jìn)行總結(jié)和討論，對(duì)加快水利水電工程行業(yè)的發(fā)展提供有效的參考價(jià)值。

1 工程概況

南湃(Nam Phay)水電站位于萬(wàn)象省北部(Phoun)區(qū)，壩址位于南俄河(Nam Ngum)支流南湃河(Nam Phay)滿鋪恩村(B.Muangphoun)下游。電站壩址距老撾首都萬(wàn)象約249.5 km，廠房距萬(wàn)象約193.5 km。電站壩址附近最近城鎮(zhèn)為萬(wàn)榮(Vang Vieng)，公路里程約93.5 km，對(duì)外交通較為便利。工程將建成“大庫(kù)容、小流量、高水頭、長(zhǎng)引水”引水式水電樞紐工程，以發(fā)電為主，兼有旅游、漁業(yè)等綜合效益，水庫(kù)正常蓄水位1 140 m，總庫(kù)容2.059億m3，電站額定水頭700 m，設(shè)計(jì)引用流量14.03 m3/s，總裝機(jī)容量86 MW，年發(fā)電小時(shí)數(shù)4 878 h，工程規(guī)模為二等大(2)型工程。

導(dǎo)流洞進(jìn)口布置在壩址上游右岸側(cè)岸坡，呈三面收縮喇叭型，設(shè)計(jì)進(jìn)口底板高程1 065 m，檢修平臺(tái)高程1 078 m，閘頂平臺(tái)高程1 084.5 m。封堵閘門(mén)采用單孔平板鋼閘門(mén)，閘門(mén)尺寸為5.5 m×7 m-82 m(寬×高-水頭)，門(mén)葉由三節(jié)拼接而成，總重55 t。

2 面臨的問(wèn)題

導(dǎo)流洞進(jìn)水的封堵口閘門(mén)設(shè)計(jì)使用固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行吊裝和啟閉。在工程施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，施工時(shí)會(huì)遇到以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)交通通道。因?qū)Я鞫粗苓叾嗌降睾透咴匦味盖?，地?shì)較低，交通不便，大型起吊設(shè)備不便進(jìn)場(chǎng)及作業(yè)，若大量開(kāi)挖和修建臨時(shí)設(shè)施，將大大增加成本投入且施工將給周邊環(huán)境帶來(lái)更大影響。

(2)施工工期。封堵閘門(mén)下閘后，若不能及時(shí)拆除啟閉機(jī)，水庫(kù)水位將淹沒(méi)啟閉機(jī)，又大大增加了施工難度。

(3)成本投入。此導(dǎo)流洞的閘門(mén)起永久封堵作用，根據(jù)閘門(mén)的設(shè)計(jì)作用，若將閘門(mén)的吊裝和啟閉方案改為使用簡(jiǎn)易龍門(mén)架進(jìn)行吊裝和啟閉閘門(mén)，將大大降低成本投入。

3 解決方案

導(dǎo)流洞屬于臨時(shí)工程，隧洞在江河截流時(shí)用于過(guò)水，在大壩修建完成后，將使用封堵閘門(mén)封堵，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)蓄水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，便于起吊設(shè)備的安裝和拆除，將固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)改為由現(xiàn)場(chǎng)制作的龍門(mén)架起吊裝置來(lái)代替啟閉機(jī)。龍門(mén)架設(shè)計(jì)高度11 m，跨度7.5 m，根據(jù)《龍門(mén)架及井架物料提升機(jī)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ88-2010)》和《起重機(jī)械安全規(guī)程(GB6067-2010)》,通過(guò)計(jì)算，龍門(mén)架立柱選用φ=325 mm×8 mm的無(wú)縫鋼管，主梁采用厚度為25 mm的鋼板焊接成截面為460 mm×605 mm的箱型梁，端梁使用兩根45#工字鋼組合焊接成的箱型梁。主梁上設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)，一個(gè)主吊點(diǎn)，一個(gè)副吊點(diǎn)，主吊點(diǎn)位于閘門(mén)孔正上方，最大起吊荷載600 kN，副吊點(diǎn)位于距主吊點(diǎn)下游約3.3 m處，最大起吊荷載220 kN。在主吊點(diǎn)處分別安裝一組80 t定滑輪組和一組80 t動(dòng)滑輪組，在副吊點(diǎn)處分別安裝一組32 t定滑輪組和一組32 t動(dòng)滑輪組，其中，80 t滑輪組每組由6個(gè)定滑輪組成，32 t滑輪組每組由4個(gè)定滑輪組成。起吊繩選用φ=26-6×37的起重鋼絲繩，主吊點(diǎn)使用8 t卷?yè)P(yáng)機(jī)作為動(dòng)力，副吊點(diǎn)使用5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)作為動(dòng)力。此龍門(mén)架投入材料少、設(shè)備小、重量輕，便于運(yùn)輸、吊裝和拆除[2]。詳見(jiàn)圖1和圖2(圖中尺寸單位均以mm計(jì))。

圖1 龍門(mén)架結(jié)構(gòu)示意圖

4 荷載的計(jì)算和設(shè)備的選型

4.1 起吊荷載

主吊點(diǎn)起吊物總重量：600 kN(門(mén)葉總重)；滑輪組重量：3 kN(動(dòng)滑輪組)；鋼絲繩重量：3.73 kN；總荷載為：600+3+3.73=606.73 kN。

副吊點(diǎn)起吊物總重量：220 kN(單節(jié)門(mén)葉)；滑輪組重量：2 kN(動(dòng)滑輪組)；鋼絲繩重量：0.76 kN； 總荷載為：220+2+0.76=222.76 kN。

圖2 龍門(mén)架平面布置示意圖

4.2 鋼絲繩的最大工作應(yīng)力和安全系數(shù)

由于使用主吊點(diǎn)起吊門(mén)葉時(shí)荷載最大，故總載荷606.73 kN由12根鋼絲繩承重。故鋼絲繩的最大工作應(yīng)力是：S=P/(a×η)=606.73/12×0.96=48.54 kN(P為總起吊重量，a為鋼絲繩支數(shù)，η為滑輪組效率)。

鋼絲繩的最大工作應(yīng)力48.54 kN，因此，選用8 t卷?yè)P(yáng)機(jī)的額定工作拉力78.4 kN大于鋼絲繩的最大工作應(yīng)力48.54 kN，所選卷?yè)P(yáng)機(jī)滿足使用要求。

查φ=26-6×37鋼絲繩的破斷拉力SP為349.7 kN，即安全系數(shù)為n=SP/S=349.7/48.54=7.20。安全系數(shù)滿足《龍門(mén)架及井架物料提升機(jī)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ88-2010)》的規(guī)范要求。

同理可得副吊點(diǎn)鋼絲繩最大工作應(yīng)力為27.29 kN，因此選用5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)的額定工作拉力49.0 kN大于鋼絲繩的最大工作應(yīng)力27.29 kN，所選卷?yè)P(yáng)機(jī)滿足使用要求。

查φ=26-6×37鋼絲繩的破斷拉力SP為349.7 kN,即安全系數(shù)為n=SP/S=349.7/27.29=12.81,安全系數(shù)也滿足《龍門(mén)架及井架物料提升機(jī)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ88-2010)》的規(guī)范要求[3]。

經(jīng)各方數(shù)據(jù)計(jì)算，龍門(mén)架設(shè)計(jì)均滿足使用要求。龍門(mén)架安裝完成后成功進(jìn)行了荷重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)荷重為最大吊裝重量：80 t×1.25=100 t。

5 吊裝下閘

導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)在制造廠內(nèi)整體制造，分段現(xiàn)場(chǎng)組裝，門(mén)葉結(jié)構(gòu)共分為上、中、下三節(jié)，門(mén)葉總重約55 t，最大單節(jié)重量19 t。按照安裝方向?qū)㈤T(mén)葉(下節(jié))平放于載重汽車(chē)上并進(jìn)行可靠的綁扎，載重汽車(chē)退行并穿過(guò)吊裝門(mén)架下游立柱至副吊點(diǎn)32 t滑輪組下方，利用5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)配合門(mén)架上32 t滑輪組將門(mén)葉緩慢提升至一定高度后，載重汽車(chē)離開(kāi)。緩慢下放門(mén)葉至閘頂平臺(tái)，并利用門(mén)葉主梁腹板上設(shè)置臨時(shí)中心單吊耳完成封堵門(mén)門(mén)葉的直立翻身。下放門(mén)架80 t滑輪組聯(lián)接門(mén)葉臨時(shí)中心單吊耳，起升門(mén)架32 t滑輪組(門(mén)葉)約0.5 m高。起升門(mén)架80 t滑輪組，同時(shí)下放門(mén)架32 t滑輪組，兩套滑輪組配合將門(mén)葉渡接到主吊點(diǎn)正下方。在此過(guò)程中需注意8噸卷?yè)P(yáng)機(jī)和5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)的相互配合，確保閘門(mén)門(mén)葉緩慢平穩(wěn)的過(guò)渡到門(mén)槽中心上方。利用門(mén)架80 t滑輪組將門(mén)葉下放到門(mén)槽內(nèi)，并利用鎖定梁進(jìn)行可靠鎖定，在此過(guò)程中利用門(mén)架32t滑輪組調(diào)整門(mén)葉在水流方向的前后位置。

以同樣吊裝方式，完成導(dǎo)流洞封堵門(mén)中節(jié)吊裝，在檢修平臺(tái)完成中、下節(jié)門(mén)葉組焊工作。以此循環(huán)，完成上節(jié)門(mén)葉和中下節(jié)門(mén)葉的組焊。焊接完成后，利用門(mén)架80 t滑車(chē)組下放封堵門(mén)至工作位置，利用QY25T汽車(chē)吊拆除吊裝門(mén)架。

6 經(jīng)濟(jì)效益

本次采用簡(jiǎn)易龍門(mén)架吊裝法降低了進(jìn)水塔澆筑高度12 m，減少混凝土方量約120 m3,節(jié)約費(fèi)用約2萬(wàn)元；少填筑道路土方方量5萬(wàn)m3，節(jié)約資金20萬(wàn)元[4]。導(dǎo)流洞閘門(mén)下閘后，啟閉機(jī)要在5天內(nèi)拆除，若不能按時(shí)拆除，損失約100萬(wàn)元。安裝一套龍門(mén)架(含龍門(mén)架的制作安裝、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組及安裝費(fèi)用)約50萬(wàn)元，后期拆除費(fèi)用10萬(wàn)元，拆除后回收價(jià)值10萬(wàn)元，實(shí)際支出50萬(wàn)元。綜合計(jì)算，本次工程節(jié)約72萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)比，采用龍門(mén)架簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)方案大大降低了安拆難度，節(jié)約了成本投入，縮短了了施工工期。

7 結(jié) 語(yǔ)

目前水利水電工程施工的機(jī)械化程度越來(lái)越高，但針對(duì)一些特殊的施工條件，簡(jiǎn)易的施工方法反而能取得事半功倍的效果。十局安裝分局依托老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵施工，結(jié)合老撾當(dāng)?shù)氐匦?，采用自制鋼結(jié)構(gòu)龍門(mén)架簡(jiǎn)易吊裝施工工法，克服地形陡峭、場(chǎng)地狹窄，避免大量開(kāi)挖和臨時(shí)設(shè)施的修建，吊裝小型封堵閘門(mén)，在成本和技術(shù)方面取得了良好效應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)的低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、高效率特點(diǎn)，大大降低了成本投入和安裝難度，縮短了工程施工工期。事實(shí)證明，簡(jiǎn)易吊裝技術(shù)在老撾水利水電工程中小型閘門(mén)吊裝很有優(yōu)勢(shì)。

[1] 何開(kāi)周,康續(xù)榮.毛爾蓋水電站導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)安裝方案的優(yōu)化.《水利水電施工》.2008(S1):73-74.

[2] 天津市建工集團(tuán)(控股)有限公司編.龍門(mén)架及井架物料提升機(jī)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ 88-2010).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2010.

[3] 任金明等.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范(SL303-2004). 中國(guó)水利水電出版社.2004.

[4] 李思宏.額勒賽下電站導(dǎo)流洞封堵閘門(mén)下閘方案優(yōu)化與實(shí)施.葛洲壩集團(tuán)科技.2015(4):50-52.

U294.27+5；[TM622]；TV663

B

1001-2184(2017)05-0115-03

2017-08-28

劉義培(1984-)，男，貴州遵義人，助理工程師，大專(zhuān)學(xué)歷，現(xiàn)于中國(guó)水利水電第十工程局有限公司機(jī)電安裝分局從事水利水電施工技術(shù)管理工作.

(責(zé)任編輯卓政昌)