淺談水電站壓力鋼管洞內(nèi)施工技術(shù)研究及應(yīng)用

袁 龍

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

0 引言

目前，國(guó)外水電站壓力鋼管洞內(nèi)安裝施工一般采用“立式”進(jìn)行道路運(yùn)輸，通過(guò)鋼管運(yùn)洞運(yùn)輸至安裝部位后直接進(jìn)行卸車安裝。但是“立式”運(yùn)輸存在翻車、碰撞等較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)鋼管運(yùn)輸洞的高度也有特別要求，給壓力鋼管運(yùn)輸、安裝帶來(lái)一定困難。

阿根廷Néstor Kirchner水電站壓力鋼管管節(jié)重30 t、高3 000 mm、φ 9 500 mm，須在下平段鋼管運(yùn)輸洞與引水洞進(jìn)行卸車、翻車施工。壓力鋼管采用“平運(yùn)”，可降低壓力鋼管的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，水電站施工支洞尺寸滿足“平運(yùn)”的要求，但需要將鋼管在洞內(nèi)進(jìn)行翻身作業(yè)才可完成安裝施工。基于此，研究了對(duì)壓力鋼管進(jìn)行翻身的技術(shù)，該技術(shù)解決了水電站壓力鋼管“平運(yùn)”時(shí)洞內(nèi)起吊、翻身的問(wèn)題，提供了一種規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)、提高工效的壓力鋼管洞內(nèi)翻身方法，操作起來(lái)也十分簡(jiǎn)單。

1 技術(shù)特點(diǎn)

壓力鋼管洞內(nèi)翻身方法是在鋼管運(yùn)輸洞和鋼管引水筒交叉處確定3組吊點(diǎn)位置，在3組吊點(diǎn)位置進(jìn)行局部擴(kuò)挖，擴(kuò)挖高度=鋼管高度+天錨高度+鋼絲繩、滑輪組高度+480～550 mm。3組天錨安裝在引水隧洞洞頂，形成正三角形，3組天錨下方對(duì)應(yīng)安裝3組地錨和3臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，各組地錨分別通過(guò)鋼絲繩與對(duì)應(yīng)卷?yè)P(yáng)機(jī)和天錨及滑輪組連成整體，3組天錨及滑輪組共同對(duì)壓力鋼管進(jìn)行起吊，其中兩組天錨提升壓力鋼管高度，另一組天錨下放壓力鋼管吊點(diǎn)高度，待鋼管完成翻身后處于豎直狀態(tài)后，拆卸另一組天錨吊點(diǎn)，完成壓力鋼管的翻身施工。

該技術(shù)采用天錨吊點(diǎn)配合卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)鋼管進(jìn)行翻身施工，可有效解決了洞內(nèi)無(wú)起吊設(shè)備或不便于起吊設(shè)備進(jìn)行吊裝的壓力鋼管吊裝、翻身施工；翻身過(guò)程平穩(wěn)、安全、高效，可提高壓力鋼管安裝工效，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)單，可最大限度保證壓力鋼管翻身過(guò)程中不變形，提高安裝質(zhì)量。

2 技術(shù)實(shí)施方法

2.1 施工配置

1)卷?yè)P(yáng)機(jī)購(gòu)買(mǎi)成品設(shè)備，一般以動(dòng)(定)滑輪繞繩倍率選用滿足額定載荷的3臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，要確保卷?yè)P(yáng)機(jī)能正常工作和運(yùn)行，須預(yù)埋基礎(chǔ)錨桿使得卷?yè)P(yáng)機(jī)牢固固定，且卷?yè)P(yáng)機(jī)電氣符合相關(guān)規(guī)定要求。3臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)布置位置如圖1所示。

圖1 壓力鋼管洞內(nèi)翻身各吊點(diǎn)布置圖

2)天錨采用φ36 mm螺紋鋼入巖6 m，天錨安裝完成后，進(jìn)行砂漿回填灌漿和負(fù)載試驗(yàn)。主要作用是作為滑輪組掛點(diǎn)進(jìn)行起吊施工?；喗M購(gòu)買(mǎi)成品，主要連接地錨鋼絲繩與鋼管吊點(diǎn)鋼絲繩，滑輪組分為定(動(dòng))滑輪，主要改變力的作用方向和省力，降低卷?yè)P(yáng)機(jī)載荷。天錨及滑輪組安裝位置如圖1～圖3所示。

3)地錨采用φ36 mm螺紋鋼入巖3 m，地錨安裝完成后，進(jìn)行砂漿回填灌漿和負(fù)載試驗(yàn)。主要是將卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩拉力導(dǎo)向后傳遞至天錨滑輪組。地錨安裝位置如圖1～2所示。

2.2 施工方案

3組天錨及滑輪組共同對(duì)壓力鋼管進(jìn)行起吊，其中2組天錨提升鋼管高度，一組天錨下放鋼管吊點(diǎn)高度，待鋼管處于豎直狀態(tài)后，拆卸另一組天錨吊點(diǎn)，完成壓力鋼管的翻身施工。引水洞頂拱進(jìn)行擴(kuò)挖，安裝天錨、地錨、卷?yè)P(yáng)機(jī)，然后將卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩通過(guò)地錨將天錨上的鋼絲繩按需進(jìn)行穿繞。

利用平板車將壓力鋼管通過(guò)鋼管運(yùn)輸洞運(yùn)至與引水洞交叉部位天錨正下方，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩將3組天錨連接的滑輪組與鋼管進(jìn)行可靠固定；進(jìn)行鋼管卸車并提升3臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，緩慢提高1#、2#卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組高度，緩慢下放3#卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組高度，使鋼管緩慢傾斜，待鋼管處于豎直狀態(tài)后，拆卸3#卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組吊裝，進(jìn)行鋼管安裝施工。全部壓力鋼管安裝完成后，拆除3#天錨、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組，預(yù)留1#、2#天錨、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組進(jìn)行湊合節(jié)安裝；湊合節(jié)安裝完成后，依次將1#、2#天錨、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組等各部件拆除再次循環(huán)利用。

2.3 施工步驟

在鋼管運(yùn)輸洞1和壓力鋼管引水洞2交叉處確定3組吊點(diǎn)位置，在3組吊點(diǎn)位置進(jìn)行局部擴(kuò)挖，擴(kuò)挖高度=鋼管高度+天錨高度+鋼絲繩、滑輪組高度+500 mm。在3組吊點(diǎn)位置安裝1#天錨及滑輪組、2#天錨及滑輪組、3#天錨及滑輪組，3組天錨安裝在引水隧洞頂頂形成正三角形，如圖1所示。然后在3組天錨下方對(duì)應(yīng)安裝1#地錨及導(dǎo)向滑輪和1#卷?yè)P(yáng)機(jī)，2#地錨、導(dǎo)向滑輪和2#卷?yè)P(yáng)機(jī)，3#地錨、導(dǎo)向滑輪和3#卷?yè)P(yáng)機(jī)。

1#地錨及導(dǎo)向滑輪通過(guò)鋼絲繩與1#卷?yè)P(yáng)機(jī)和1#天錨及滑輪組連接成整體，2#地錨及導(dǎo)向滑輪通過(guò)鋼絲繩與2#卷?yè)P(yáng)機(jī)和2#天錨及滑輪組連接成整體，3#地錨及導(dǎo)向滑輪通過(guò)鋼絲繩與3#卷?yè)P(yáng)機(jī)和3#天錨及滑輪組連接成整體。3組天錨及滑輪組共同對(duì)壓力鋼管進(jìn)行起吊，其中1#及2#天錨提升壓力鋼管高度，3#天錨下放壓力鋼管吊點(diǎn)高度(見(jiàn)圖2)，待鋼管完成翻身處于豎直狀態(tài)后(見(jiàn)圖3)，拆卸3#天錨吊點(diǎn)，完成壓力鋼管的翻身施工。

圖2 壓力鋼管洞內(nèi)翻身吊點(diǎn)起吊示意圖圖3 壓力鋼管洞內(nèi)翻身狀態(tài)示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

水電站壓力鋼管洞內(nèi)翻身技術(shù)采用天錨、地錨、滑輪組、卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)鋼管進(jìn)行翻身施工，可解決洞內(nèi)無(wú)起吊設(shè)備或不便于起吊設(shè)備進(jìn)行吊裝的壓力鋼管吊裝、翻身施工，也可防止壓力鋼管翻身時(shí)造成管節(jié)變形，影響安裝質(zhì)量。該施工技術(shù)試用于阿根廷Néstor Kirchner水電站，實(shí)施效果良好。該施工技術(shù)可供同類水電工程壓力鋼管洞內(nèi)翻身、安裝時(shí)借鑒，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。