從引水洞壓力鋼管安裝各環(huán)節(jié)論述不同方案及適用條件,水利施工論文

從引水洞壓力鋼管安裝各環(huán)節(jié)論述不同方案及適用條件,水利施工論文我們國(guó)家西南部大部分在建或即將開(kāi)工的大型水電站遭到地形的限制，多數(shù)布置為地下電站。為保證洞室構(gòu)造安全穩(wěn)定，引水洞通常布置有壓力鋼管。壓力鋼管安裝方案與現(xiàn)場(chǎng)條件嚴(yán)密相關(guān)，并直接影響工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度和投資，因而必須因地制宜，研究工程所處邊界條件下的壓力鋼管最優(yōu)安裝方案。1、主要方案簡(jiǎn)述壓力鋼管安裝方案貫穿于鋼管制作、堆存、運(yùn)輸、安裝的全經(jīng)過(guò)，首先根據(jù)鋼管安裝的各道環(huán)節(jié)對(duì)方案進(jìn)行歸納分類。1.1加工廠制作大型地下電站壓力鋼管工程量較大，為保證生產(chǎn)能力和質(zhì)量，一般都在洞外興建鋼管加工廠，進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，主要包括鋼板切割、卷板、拼裝、焊接、防腐、檢驗(yàn)、堆存等工作內(nèi)容。這一環(huán)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，而且多為標(biāo)準(zhǔn)化操作，便于生產(chǎn)布置，制作進(jìn)度適當(dāng)超前于現(xiàn)場(chǎng)安裝即可。此環(huán)節(jié)主要應(yīng)考慮的是根據(jù)運(yùn)輸條件確定出廠件的尺寸和質(zhì)量，即按多大瓦片、單個(gè)管節(jié)或多個(gè)管節(jié)出廠。例如：彭水水電站以1/4和1/5圓的瓦片出廠，向家壩以半圓出廠，構(gòu)皮灘以單個(gè)管節(jié)出廠，大朝山則是將2個(gè)管節(jié)組焊后出廠。為減少后續(xù)洞內(nèi)的焊接工作量，宜盡量以大尺寸出廠。1.2場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸鋼管從加工廠運(yùn)到安裝現(xiàn)場(chǎng)，一般采用平板拖車，有的工程還借助纜機(jī)、門(mén)塔機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸。運(yùn)輸前應(yīng)查勘沿途道路、橋梁、隧洞，做好大件運(yùn)輸專項(xiàng)措施。1.3現(xiàn)場(chǎng)組圓三峽、溪洛渡、龍灘、錦屏一、二級(jí)等水電工程的壓力鋼管在加工廠組圓，省掉了現(xiàn)場(chǎng)組圓環(huán)節(jié)。而二灘、彭水、向家壩、烏東德等很多工程由于運(yùn)輸安裝、土建施工等因素只能在加工廠制成瓦片在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組圓?，F(xiàn)場(chǎng)組圓〔洞外組圓歸入加工廠組圓〕主要有上〔下〕平段組圓和主廠房組圓兩種方式。上〔下〕平段組圓。將上〔下〕平段及其施工支洞局部擴(kuò)挖，布置組圓工位和運(yùn)輸通道，設(shè)置天錨、地錨、軌道和卷?yè)P(yáng)機(jī)用于鋼管吊運(yùn)、翻身和就位。其優(yōu)點(diǎn)是將鋼管安裝在引水系統(tǒng)內(nèi)部，不與其他部位施工產(chǎn)生干擾。缺點(diǎn)是隧洞擴(kuò)挖和回填量較大，洞室空間較小，通風(fēng)排煙困難，作業(yè)環(huán)境差，吊裝條件較差，組裝速度較慢。烏江彭水水電站將1、2號(hào)下平段擴(kuò)挖布置成組圓平臺(tái)，并將部分支洞擴(kuò)高，運(yùn)送3～5號(hào)下平段的管節(jié)，見(jiàn)圖1。主廠房組圓。主廠房空間開(kāi)闊，便于布置組圓工位和堆放場(chǎng)地，廠房橋機(jī)可作為吊裝設(shè)備，良好的作業(yè)環(huán)境有利于焊接質(zhì)量，但主廠房組圓與混凝土澆筑、機(jī)電埋件安裝在場(chǎng)地和橋機(jī)使用上有所沖突，土建、金結(jié)專業(yè)的施工特點(diǎn)也將相互干擾。因而該組圓方式對(duì)主廠房施工影響較大。二灘、向家壩等水電工程均在主廠房組圓。組圓的傳統(tǒng)方式均為平面組圓，即將管節(jié)軸線垂直于地面擺放拼裝，然后翻身、吊裝。近年來(lái)研制成功的新型組圓臺(tái)車采用立面組圓，其本質(zhì)是一個(gè)大型立式回轉(zhuǎn)平臺(tái)，配備專用的內(nèi)外支撐、裝夾工具、低速超大扭矩旋轉(zhuǎn)設(shè)備、多臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)和傳感數(shù)控裝置，具有瓦片組對(duì)、縱縫自動(dòng)焊接、自動(dòng)調(diào)圓、加勁環(huán)組對(duì)和焊接等性能；臺(tái)車還可進(jìn)一步升級(jí)具備行走功能，鋼管組圓后直接運(yùn)送到安裝位置。新型組圓臺(tái)車提高了自動(dòng)化水平，減小人力勞動(dòng)強(qiáng)度，效率高，速度快；大部分焊縫采用自動(dòng)埋弧焊，無(wú)弧光、煙塵?。慌_(tái)車外形尺寸緊湊，而且鋼管立面擺放，若用于洞內(nèi)組圓，擴(kuò)挖和回填量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的平組方式。但其缺點(diǎn)也較明顯：臺(tái)車造價(jià)較高，通用性不強(qiáng)；臺(tái)車一旦發(fā)生故障，對(duì)施工影響較大。1.4就位安裝1.4.1運(yùn)輸通道鋼管組圓后主要有3種方式運(yùn)至安裝位置?！?〕上平段進(jìn)口送入。進(jìn)水口引水渠場(chǎng)地開(kāi)闊，一般裝有門(mén)塔機(jī)用于進(jìn)水塔施工。鋼管運(yùn)到進(jìn)水口后，利用門(mén)塔機(jī)卸車、翻身，并吊放到上平段進(jìn)口，牽引進(jìn)洞。龍灘上平段鋼管采用此法?！?〕引水洞施工支洞送入。引水洞一般都會(huì)布置施工支洞作為通道，支洞擴(kuò)挖后可運(yùn)輸鋼管，例如錦屏二級(jí)水電站壓力鋼管從上、下施工支洞同時(shí)運(yùn)輸鋼管。需要注意的是，超大鋼管從引水洞上部經(jīng)彎段和斜〔豎〕井溜放到下部的經(jīng)過(guò)，具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度，須采取穩(wěn)妥的施工措施。三峽地下電站上彎段下面設(shè)置鋼管，最大管徑13.5m，管徑與管節(jié)軸線長(zhǎng)度比值達(dá)13.5/2，最大溜放單元質(zhì)量達(dá)70t，溜放傾角呈0～60～0變化；在洞內(nèi)布置由天錨、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組、滑軌、承載臺(tái)車等設(shè)施組成的起重系統(tǒng)，鋼管溜放獲得成功?！?〕下平段末端送入。沿主廠房上游邊墻搭設(shè)接料平臺(tái)，利用主廠房橋機(jī)將管節(jié)吊放到接料平臺(tái)上，牽引進(jìn)洞。二灘、向家壩采用此法。以上運(yùn)輸方式也經(jīng)常結(jié)合使用，例如溪洛渡左岸電站，鋼管末節(jié)從下平段末端送入，其余管節(jié)通過(guò)下平段支洞運(yùn)輸，方式〔1〕、〔3〕分別對(duì)進(jìn)水塔和主廠房施工有一定干擾。壓力鋼管管徑一般都是上游段大，下游段小，因而方式〔3〕需擴(kuò)挖尾部洞段知足鋼管運(yùn)輸，除此之外接料平臺(tái)也需投入一定成本。方式〔2〕為鋼管安裝開(kāi)拓獨(dú)立的工作面，不影響其他部位施工，而且可從支洞上、下游兩個(gè)方向同時(shí)運(yùn)輸安裝，十分合適壓力鋼管長(zhǎng)、安裝工期緊的情況；但其缺點(diǎn)是支洞擴(kuò)挖和回填加大了施工成本，而且支洞與引水洞是串聯(lián)布置，各條引水洞難以同步施工；支洞與引水洞穿插處通常需設(shè)湊合節(jié)。1.4.2安裝〔回填〕順序各條引水洞的安裝順序若采用方式〔2〕運(yùn)輸鋼管，一般從支洞最里端的引水洞開(kāi)場(chǎng)，依次后退進(jìn)行各條引水洞鋼管安裝，并從里至外封堵支洞。為加快進(jìn)度，可以多條引水洞一組同步施工，但存在一定干擾。若采用方式〔1〕、〔3〕運(yùn)輸鋼管，各條引水洞獨(dú)立進(jìn)行鋼管安裝，生產(chǎn)組織較為方便。對(duì)于單條引水洞管節(jié)的安裝順序，較為方便的是從運(yùn)輸通道的遠(yuǎn)端往近端后退安裝，一次運(yùn)輸就位，大多數(shù)工程均是如此。向家壩水電站與此相反，管節(jié)從下平段末端往上游方向送入后，考慮到鋼管末端與蝸殼相接，對(duì)形位尺寸要求高，故將其作為定位節(jié)，所有管節(jié)先送入下平段堆存，再以末節(jié)為起點(diǎn)，從下游側(cè)往上游側(cè)逐節(jié)就位安裝，多出一道管節(jié)運(yùn)輸就位的工序。對(duì)于彎段、斜〔豎〕井段鋼管的安裝，一般都是自下而上分段進(jìn)行。二灘水電站下彎段和下平段布置壓力鋼管，下彎段采用了較為特殊的倒裝法，如此圖2所示。管節(jié)從下平段末端送入，首先用臺(tái)車和液壓推進(jìn)器將管節(jié)A運(yùn)至下彎段起始點(diǎn)，并用錨固裝置臨時(shí)固定；再將管節(jié)A向上游推進(jìn)一個(gè)管節(jié)的距離,采用沿軌道布設(shè)的卡阻器固定后,撤回臺(tái)車和推進(jìn)器，將管節(jié)B運(yùn)送到位，與管節(jié)A拼裝；再將管節(jié)A+B往上游推進(jìn)一個(gè)管節(jié)的距離并固定，將管節(jié)C運(yùn)送到位拼裝，剩余管節(jié)同理進(jìn)行。倒裝法避免了從上彎段下放管節(jié)占?jí)荷喜抗ぷ髅?，可上下同時(shí)施工。但若豎〔斜〕井也有鋼管，所需頂推力和錨固力勢(shì)必增大，使此法難以施行。2、綜合方案選定地下電站施工是多專業(yè)穿插進(jìn)行的系統(tǒng)工程，壓力鋼管安裝應(yīng)服從工程總體布置。前文單從鋼管安裝的各大環(huán)節(jié)闡述了不同方案及適用條件，但前后環(huán)節(jié)之間互相影響、環(huán)環(huán)相扣，應(yīng)將各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)整合、通盤(pán)考慮，從鋼管安裝所處邊界條件，及其對(duì)周邊的影響兩個(gè)方面，綜合研究工程各方面因素，才能確定最優(yōu)方案。表1列舉了具有代表性的安裝方案工程實(shí)例。3、工程實(shí)例金沙江向家壩水電站總裝機(jī)容量640萬(wàn)kW，華而不實(shí)右岸地下廠房安裝4臺(tái)單機(jī)容量80萬(wàn)kW的機(jī)組，引水洞的下平段和少部分下彎段設(shè)置壓力鋼管，最大管徑14.4m，為當(dāng)前世界之最，施工難度較大。投標(biāo)方案中，壓力鋼管從引水洞進(jìn)口運(yùn)入，利用布置在引水渠的門(mén)塔機(jī)進(jìn)行組圓和翻身，吊運(yùn)到上平段洞口，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑軌車將管節(jié)自上〔彎〕段、經(jīng)斜井運(yùn)至下平〔彎〕段，調(diào)整就位后進(jìn)行安裝。施行階段對(duì)安裝方案進(jìn)行了優(yōu)化，加工廠內(nèi)制作半圓，在主廠房布置平臺(tái)平面組圓，利用主廠房50t施工橋機(jī)翻身，吊運(yùn)到下平段末端的接料平臺(tái)上，再用卷?yè)P(yáng)機(jī)水平牽引到下平段內(nèi)堆存，最后逐節(jié)就位安裝。主廠房組圓是該方案最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，必須具備下面條件：主廠房開(kāi)挖結(jié)束，組圓平臺(tái)構(gòu)成；引水洞斜井開(kāi)挖完成，鋼管堆存和安裝不受影響；主廠房橋機(jī)具備運(yùn)行條件。同時(shí)鋼管安裝不得太多地影響主廠房工期，由于單從主廠房施工來(lái)講，開(kāi)挖完成后便可進(jìn)行肘管、錐管等機(jī)組埋件的安裝和混凝土澆筑，需占用主廠房大量場(chǎng)地，并頻繁使用橋機(jī)，這與鋼管組圓干擾較大，而主廠房正是向家壩首批機(jī)組投產(chǎn)的關(guān)鍵線路，所以應(yīng)在主廠房后續(xù)工作最晚開(kāi)工時(shí)間之前，消除壓力鋼管安裝對(duì)主廠房的干擾?；谝陨弦蠓治龉て冢鶕?jù)類似工程經(jīng)歷體驗(yàn)，單個(gè)管節(jié)在主廠房組圓占用6天直線工期，4條鋼管共分88節(jié)，若在主廠房布置3個(gè)平臺(tái)同時(shí)組圓，則工期為6個(gè)月，可知足2018年6月～2018年底的工期要求，因