戴海蓉

(葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 工程概况

锦屏二级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站,其水头高约 310 m,电站总装机容量 4 800 M W,单机容量 600 M W,为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。其中引水隧洞采用“4洞 8机”布置,平均长度 16.67 k m,4条引水隧洞在上游调压室底部分岔,形成 8条高压管道。

8条高压管道的压力钢管按布置位置分为:上平段、上弯段、竖井段、下弯段和下平段。钢管断面为圆形,内径由 6.5 m在厂前渐变至 6.05 m,与机组蜗壳延伸段相接。每条高压管道压力钢管长约 540～584 m,其中竖井段钢管长约 200 m。上平段、上弯段、竖井段和下弯段钢管均采用16 M n R钢材,管壁厚度为 20～36 m m;下平段钢管采用 16 M n R和 600 M P a级两种钢材,管壁厚度为 38～56 m m。

8条高压管道压力钢管的总工程量为 24 625 t,其中 600 M P a级钢材钢管重 2 140 t,16 M n R钢材钢管重 22 485 t。

锦屏二级水电站单条高压管道布置见图 1。

2 竖井压力钢管安装方案

(1)锦屏二级水电站竖井压力钢管安装方案得以实施的首要条件是取消竖井钢管内支撑。

(2)竖井压力钢管单节管节利用 30 t平板拖车通过现场运输道路及施工支洞运到安装部位,利用安装在竖井顶部的 2×16 t双吊点单向桥机卸车并吊装到位。竖井桥机布置型式及竖井压力钢管吊装方式见图 2。

(3)为方便竖井压力钢管安装,竖井钢管拼装及焊接利用自制竖井作业平台,同时配套设置一个简易升降电梯,主要供竖井钢管安装人员上下作业平台,同时运送一些小型设备和材料。竖井作业平台及简易升降电梯布置见图 3。

3 竖井作业平台

3.1 结构型式

竖井作业平台由型材和钢板焊接而成,高 6 m,有三层平台。其中上层平台为钢管管节调整、组拼、焊接平台;中层平台主要用于存放焊接设备和各种临时材料;下层平台为焊缝打磨、防腐施工平台,同时用于简易升降电梯的临时存放。竖井作业平台结构型式见图 4。

在作业平台上、下层各安装 4个导向滑轮,导向滑轮在作业平台的吊装过程中起导向和稳定作用。在中层平台底部布置两组共 4个定滑轮用于作业平台与简易升降电梯的连接,定滑轮间距 ＞1/2吊笼最大外型尺寸。

在上层平台四角焊接 8个吊耳,并安装 8根φ 20钢丝绳,其中 4根钢丝绳通过吊耳及挂钩将作业平台悬挂于已装钢管管壁上口(下文称“常用钢丝绳”),另外 4根钢丝绳作为备用(下文称“备用钢丝绳”)。

3.2 竖井作业平台的使用方法

竖井作业平台的使用方法见图 3。

(1)竖井作业平台的首次就位:竖井作业平台运到竖井顶部 2×16 t桥机覆盖范围内,将焊接设备及压缝工装等放入中层作业平台,利用 2×16 t桥机将其吊到已装钢管部位,将作业平台上的 4根常用钢丝绳通过吊耳及挂钩挂于已装钢管管壁上口。

图 1 锦屏二级水电站单条高压管道布置图

(2)竖井作业平台的后续就位:利用 2×16 t桥机将待装钢管管节吊至接近最上节已装钢管上端口时,将竖井作业平台上的 4根备用钢丝绳挂到2×16 t桥机主钩上,提升主钩,使作业平台随待装钢管吊起,待 4根备用钢丝绳受力后,操作人员站在上层作业平台上将挂在已装钢管管口上的 4根常用钢丝绳挂钩摘除,然后将待装钢管下落至已装钢管管口,待装钢管稳定固定后摘除挂在桥机主钩上的起吊钢丝绳,再次提升主钩,待作业平台上升至待装钢管内适当位置,将作业平台上的 4根常用钢丝绳挂钩悬挂于待装钢管管口,待取下挂在桥机主钩上的 4根备用钢丝绳后,施工人员即可在作业平台上继续进行钢管安装作业。

(3)作业平台就位后,安装人员从下弯段管壁内侧的爬梯经安全平台进入简易升降电梯,由升降电梯进入作业平台。

4 简易升降电梯

4.1 结构型式

简易升降电梯由吊笼及其升降系统、防坠装置等组成。简易升降电梯结构型式见图 5,其与竖井作业平台的联接方式见图 6。

图 2 锦屏二级水电站竖井桥机布置图

(1)吊笼由型材和钢板焊接而成。升降系统主要用于控制吊笼的升降,由一台 10 t卷扬机及若干地锚和导向装置组成。

10 t卷扬机钢丝绳利用布置在竖井底部的一组导向装置通过预先布置在竖井作业平台中层平台底部的两个定滑轮与安装在简易升降电梯平衡梁中部的楔形绳卡相连接。

(2)防坠装置主要用于防止吊笼升降过程中由于其起吊钢丝绳突然发生断裂而引发的高空坠落事故,该套装置由平衡梁、防坠器、5 t卷扬机及若干地锚和导向装置组成。

5 t卷扬机钢丝绳与防坠器连接后通过预先安装在作业平台中层的两个定滑轮与固定在竖井底部的一组地锚相连接。

4.2 简易升降电梯的使用方法

简易升降电梯安全连接后,操作 5 t卷扬机,调整钢丝绳张紧度至安全使用范围。简易升降电梯在使用时,只需操作10 t卷扬机即可实现吊笼的安全升降。

由于整个简易升降电梯合理使用了防坠装置及其平衡梁,在吊笼升降过程中,既可有效预防人员高空坠落事故的发生,又可防止吊笼在升降过程中发生旋转,从而确保了施工人员的生命安全。

4.3 设备的选型

(1)吊笼、防坠器及附件:由河北省武安市通达机械有限公司生产,吊笼型号为 G L S-0.8型,防坠器为 B F 0511型,楔形绳卡为 X S 60(B)型。

(2)10 t卷扬机:为 J M-10双液压抱闸型慢速电动卷扬机,钢丝绳额定速度≤15 m/m i n,钢丝绳直径为 28 m m(6×37+F C),卷筒容绳量为 500 m。

(3)5 t卷扬机:为 J M-5双液压抱闸型慢速电动卷扬机,钢丝绳直径为 20 m m(6×37+F C),卷筒容绳量为 500 m。

图3 竖井压力钢管作业平台及简易升降电梯布置示意图

图 4 竖井作业平台结构型式示意图

图 5 竖井简易升降电梯结构型式示意图

图 6 简易升降电梯与竖井作业平台联接方式示意图

4.4 简易升降电梯在使用过程中的注意事项

(1)防坠装置在正式使用前应做等负荷坠落试验。

(2)在钢管吊装过程中,简易升降电梯中 10 t、5 t卷扬机钢丝绳应随竖井作业平台同步升降,待作业平台悬挂到位后,重新调整 5 t卷扬机钢丝绳的张紧度至安全使用范围。

(3)定期按规定对简易升降电梯所使用的钢丝绳进行检查及维护保养。

5 结 语

在锦屏二级水电站长竖井压力钢管安装过程中,由于使用了竖井作业平台、简易升降电梯及防坠装置,在有效解决施工人员高空施工作业、垂直运输等问题的同时,也大大降低了长竖井钢管安装的作业风险。该施工方法可供同类工程进行长竖井施工时借鉴。