徐 云 鹏

(中国水利水电第七工程局有限公司 机电安装分局，四川 彭山 620860)

1 工程概况

塔贝拉水电站四期扩建工程位于巴基斯坦首都伊斯兰堡西北方，是将现有的4号灌溉隧洞改为引水发电洞，扩容3台单机容量470 MW的混流式水轮机机组，使现有电站装机容量从3 478 MW增大到4 888 MW。

消防管道从厂房(高程347 m)安装间端墙穿过右岸公路下方向上游侧隐蔽敷设约85 m后沿塔贝拉水电站原混凝土喷护台阶式高边坡(坡度为60°～71°)底部接至高位消防水池；排管由6根型号分别为DN200、DN125、DN40的镀锌钢管组成，其总长度约120 m，宽1.7 m，设计压力为1.6 MPa，安装高程为350～425.42 m。

2 施工环境具有的特点

(1)排管需通过原混凝土喷护台阶式高边坡中的5级斜坡和4个马道，每级斜坡长15～18 m，马道宽4～6 m；原混凝土喷护厚度约为60～150 mm，内部为沙砾坚土和次坚岩石；

(2)台阶式高边坡坡度最大达71°，单根管道长6 m，最大重量约0.25 t,吊装安装过程中安全风险大，管道易摆动；

(3)坡上吊装时，被吊装管道中心下移，易造成管道之间连接处损坏。

3 吊装方案的选择

(1)由于陡坡坡度达60°～71°，马道宽4～6 m，移动式吊装设备无法抵达消防水池所在马道平台进行直接吊装。

(2)因原混凝土喷护内部情况无法在短时间内得到地质勘探结果，若在其顶部设置简易龙门吊则无充分的布置空间且开挖量及开挖风险大，基础稳定性无法得到保障，而施工时间仅为45 d，难以满足工期要求，安全隐患大，另外，龙门吊安装管道方案费用较高，不经济。

综上所述，从技术、安全、成本、质量方面综合考虑、结合现场地形特征后最终决定采用先安装锚杆，将排管支架焊接固定于锚杆上，再以排管支架为基础布置斜坡施工平台空间，然后采用75 t汽车吊转运临时吊装机具至第二级(高程365.64 m)马道上，最后再进行分节分次拖管吊装的施工方案。

4 施工准备

(1) 确保将排管路径内和吊装范围内的植物及杂物清理干净、路径畅通。检查排管路径旁已有施工人员通道的安全性。

(2)为保障施工安全，在各级马道及斜坡上设置锚杆，以保证施工人员佩带的安全带与钢丝绳钢环连接稳固，且地锚打入喷护混凝土内部深度大于1.2 m，确保安全。地锚、钢丝绳等的设置情况见图1。

图1 地锚、钢丝绳设置图

(3)施工顺序：测量放点→脚手架搭设→锚杆安装→管道支架安装→吊装机具布置→管道吊装及焊接安装→水压试验。

5 拖管吊装

5.1 管道的保护

在进行钢管拖管吊装时，使用柔性物(草袋、毛毡)将管道包裹，外表面用竹片保护，用铁丝捆扎牢固，管端焊制封头、吊耳 (图2)。将钢丝绳拴在吊耳上，钢丝绳另一端连接卷扬机。用卷扬机牵引其向上方移动、缓缓向上拖拽、直到第一根管道端头到达组焊预定位置(一般为斜坡顶部附近)后停止，然后用卷扬机拖管吊装第二根管道，在组焊预定位置进行组对焊接作业。依此类推，拖管吊装前，在排管支架上设置滚杠，最大程度地减小滑动摩擦。为确保斜坡管道在牵引钢丝绳解开后的稳定性，解开前使用管卡牢固固定。

图2 管道保护示意图

5.2 管道支架及拖管吊装的先后顺序

将100 mm×40 mm×5 mm的槽钢焊接至已装好的锚杆上并焊接加固，用水准仪测量管道路径并用棉线绷直。由于边坡凹凸不平，故以一级马道内最高点为基准，焊接加固槽钢横担并设置滚杠，加工好管卡固定螺栓孔洞。

安装管道时，先拖管吊装斜坡段和水平段的钢管，最后安装弯头凑合节。

5.3 吊车的选择

(1)镀锌钢管最大为DN200(φ219×8，6 m)，3根钢管组焊后长度为18 m，故起吊钢管的最大重量：

每m理论重量=0.024 66×(219-8)×8=41.62 608(kg)，起吊钢管理论重量：41.626 08 kg×18=0.749( t)。

(2)最大吊装幅度。使用SANY-STC750S汽车吊。通过查阅其性能参数和设计图纸中的管道布置尺寸，在4 t固定配重、全伸支腿、360°吊载的情况下：

第一级马道距汽车吊旋转中心的距离为：

3 900+4 610+6 839=15 349(mm)；

第二级马道距汽车吊旋转中心的距离为：

3 900×3+4 610×2+6 839=21 909(mm)；

第三级马道距汽车吊旋转中心的距离为：

3 900×5+4 610×3+6 839=40 169(mm)；

(3)最大吊装高度。第一级马道垂直高度小于14.64 m，第二级马道为29.28 m，第三级马道为43.89 m。

综上所述，40.4 m的工作幅度能吊1 t的重物，选用75 t的汽车吊能满足钢管吊装重量并可将其吊装至第二级台阶。

5.4 卷扬机布置

现场布置施工脚手架平台、卷扬机固定地锚、导向滑车固定地锚、消防水管支架固定地锚(图3)，其中导向地锚由4根φ32的螺纹钢成四方排列布置，螺纹钢间距为350 mm，锚固深度为1.2 m，螺纹钢打入后采取灌浆稳固，再用φ32螺纹钢相互焊接。

卷扬机地锚亦为4根φ32螺纹钢成四方排列布置，间距为1.8 m，稳固形式与导向地锚相同。

从第三级台阶起只吊装单节管道(6 m)，其起吊钢管重量为41.626 08 kg×6=0.25(t)。

图3 第三级马道以上吊装机具示意图

5.5 钢丝绳的选择

(1)选用型号为6×37+1的钢丝绳用于卷扬机绳索及滑轮，绳径为17.5 mm。

最小破断拉力=绳径×绳径×结构系数×工程抗拉强度/1 000=17.5 mm(绳径)×17.5 mm

(绳径)×0.29(最小破断拉力系数)×1 670 MPa(公称抗拉强度)/1 000=148.3(kN)=14.83(t)

钢丝绳安全载重力=14.83 t(钢丝破断拉力)/10(安全系数)=1.48 t。

(2)所选用的型号为6×19+1的钢丝绳用于钢管吊装，绳径为11 mm。

最小破断拉力=绳径×绳径×结构系数×工程抗拉强度/1 000=11 mm(绳径)×11 mm(绳径)×0.33(最小破断拉力系数)×1 670 MPa(公称抗拉强度)/1 000=66.6(kN)=6.6(t)

钢丝绳安全载重力=6.6 t(钢丝破断拉力)/6(安全系数)=1.1 t，满足拖管吊装要求。

5.6 水压试验

(1)水压试验在排气阀、伸缩节安装完成后进行，管段试压灌水前检查支墩、支架、管卡，以确保其稳固。

(2)水压试验管段的排气孔设在最高点以便于排气；水压试验时，严禁对管道、连接件进行敲打或修补缺陷，应先做出缺陷标记，泄压后进行修补，再次进行水压试验，直至达到设计及规范要求。

(3)水压升至试验压力2 MPa后，保持恒压30 min，检查无漏水现象即为合格。

6 结 语

巴基斯坦塔贝拉水电站四期扩建工程台阶式高边坡消防管道安装采用拖管吊装，解决了地形限制问题，有效保证了施工安全，降低了使用大型机具的施工成本，确保了施工进度目标，是一种安全、经济、高效的拖管吊装技术，值得其他同类工程参考借鉴。