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家西南部大部分在建或即將開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，首先根據(jù)鋼管安裝的各道環(huán)節(jié)對方案進(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、單個管節(jié)或多個管節(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)皮灘以單個管節(jié)出廠，大朝山則是將2個管節(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場內(nèi)運(yùn)輸鋼管從加工廠運(yùn)到安裝現(xiàn)場，一般采用平板拖車，有的工程還借助纜機(jī)、門塔機(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)場組圓三峽、溪洛渡、龍灘、錦屏一、二級等水電工程的壓力鋼管在加工廠組圓，省掉了現(xiàn)場組圓環(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)場進(jìn)行組圓?，F(xiàn)場組圓〔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、軌道和卷揚(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號下平段擴(kuò)挖布置成組圓平臺，并將部分支洞擴(kuò)高，運(yùn)送3～5號下平段的管節(jié)，見圖1。主廠房組圓。主廠房空間開闊，便于布置組圓工位和堆放場地，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。近年來研制成功的新型組圓臺車采用立面組圓，其本質(zhì)是一個大型立式回轉(zhuǎn)平臺，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、多臺自動焊機(jī)和傳感數(shù)控裝置，具有瓦片組對、縱縫自動焊接、自動調(diào)圓、加勁環(huán)組對和焊接等性能；臺車還可進(jìn)一步升級具備行走功能，鋼管組圓后直接運(yùn)送到安裝位置。新型組圓臺車提高了自動化水平，減小人力勞動強(qiáng)度，效率高，速度快；大部分焊縫采用自動埋弧焊，無弧光、煙塵??；臺車外形尺寸緊湊，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：臺車造價較高，通用性不強(qiáng)；臺車一旦發(fā)生故障，對施工影響較大。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)水口引水渠場地開闊，一般裝有門塔機(jī)用于進(jìn)水塔施工。鋼管運(yùn)到進(jìn)水口后，利用門塔機(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，例如錦屏二級水電站壓力鋼管從上、下施工支洞同時運(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，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、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組、滑軌、承載臺車等設(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，利用主廠房橋機(jī)將管節(jié)吊放到接料平臺上，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)通過下平段支洞運(yùn)輸，方式〔1〕、〔3〕分別對進(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，除此之外接料平臺也需投入一定成本。方式〔2〕為鋼管安裝開拓獨(dú)立的工作面，不影響其他部位施工，而且可從支洞上、下游兩個方向同時運(yùn)輸安裝，十分合適壓力鋼管長、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場，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)，并用錨固裝置臨時固定；再將管節(jié)A向上游推進(jìn)一個管節(jié)的距離,采用沿軌道布設(shè)的卡阻器固定后,撤回臺車和推進(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)占壓上部工作面，可上下同時施工。但若豎〔斜〕井也有鋼管，所需頂推力和錨固力勢必增大，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)將各個環(huán)節(jié)有機(jī)整合、通盤考慮，從鋼管安裝所處邊界條件，及其對周邊的影響兩個方面，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kW，華而不實(shí)右岸地下廠房安裝4臺單機(jī)容量80萬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塔機(jī)進(jìn)行組圓和翻身，吊運(yùn)到上平段洞口，卷揚(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上，再用卷揚(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：主廠房開挖結(jié)束，組圓平臺構(gòu)成；引水洞斜井開挖完成，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講，開挖完成后便可進(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)工作最晚開工時間之前，消除壓力鋼管安裝對主廠房的干擾。基于以上要求分析工期，根據(jù)類似工程經(jīng)歷體驗(yàn)，單個管節(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個平臺同時組圓，則工期為6個月，可知足2018年6月～2018年底的工期要求，因