浅析卡基娃水电站1#、2#机座环、蜗壳采用的非常规吊装工艺

GXF360 2017-11-09

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浅析卡基娃水电站1#、2#机座环、蜗壳采用的非常规吊装工艺

史亚鹏, 李智杰

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都 610025)

摘要：介绍了卡基娃水电站主厂房桥机未安装情况下进行的1#、2#机座环、蜗壳非常规吊装情况，可供同类型工程参考。

关键词：卡基娃水电站；座环、蜗壳；非常规吊装

1 概述

卡基娃水电站位于四川省凉山州木里县境内的木里河干流上，系木里河干流水电规划“一库六级” (自上而下依次为上通坝、卡基娃、沙湾、俄公堡、固增及立洲水电站)中的第二个梯级。电站安装4台立式全伞式混流式水轮发电机组，单台装机容量110 MW，总装机容量为440 MW，年发电量15.61/16.24 亿kW·h(单独/联合) ，枯水年枯水期平均出力为80.5 MW。

卡基娃水电站座环、蜗壳分两瓣运输至施工现场，座环、蜗壳分瓣线为第一、三象限9.2°，分瓣座环、蜗壳的最重、最大件为35 t，分瓣座环、蜗壳装配后外形尺寸为9 030 mm ×8 320 mm×

2 572 mm，总重量为62 t。安装1#、2#机座环、蜗壳时主厂房桥机尚未形成，但安装间地面已形成，距座环、蜗壳安装高度为15 660 mm。

2 1#、2#机座环、蜗壳吊装方案的制定

卡基娃水电站主机间混凝土施工分缝在2#、3#机组之间，1#、2#机蜗壳基础混凝土浇筑后，即具备了座环、蜗壳的安装条件。但受施工进度限制，主厂房桥机尚未形成，不具备吊装能力，需要选择其他起吊设备进行座环、蜗壳的吊装。为不影响上游边墙的施工，按照厂房结构以及混凝土浇筑顺序，主厂房座环蜗壳采用汽车吊站位安装间，将分瓣座环、蜗壳吊装至事先铺设好的座环、蜗壳运输轨道上部，使用电动葫芦进行拖拽工作，先进行距安装间较远的2#机座环、蜗壳的吊装，再进行1#机座环、蜗壳的吊装工作。

2.1 重心选择

分瓣座环、蜗壳外形尺寸为：35 t瓣外形尺寸为8 320 mm×4 240 mm×2 572 mm，25 t瓣外形尺寸为8 320 mm×4 790 mm×2 572 mm，分瓣座环、蜗壳的重心为厂家提供的吊装吊耳，吊耳布置位置按照设计图纸进行相应的焊接工作，在起重前应对吊耳进行检查，然后再进行试吊，确认安全后再正式吊装。

2.2 起吊设备的选择

根据分瓣座环、蜗壳外形尺寸相差不大，重量相差较大的特点，在选择吊车时，主要分析最重瓣的吊装参数，即可满足剩余分瓣座环、蜗壳的吊装工作。卡基娃水电站分瓣座环最重、最大件为35 t，外形尺寸为4 240 mm×8 320 mm，安装间距主机间300 mm范围内有水工建筑物分缝结构钢筋。为保证吊装后不再进行旋转和调头，以减少拖拽工作量并保证吊车设备的安全运行，确定吊车距安装间边缘最小距离为500 mm。

三一重工75 t汽车吊尾部回转半径为3 500 mm，其工作幅度R=吊车尾部回转半径+吊车尾部距安装间边缘最小距离+水工建筑物分缝结构钢筋距离+分瓣座环、蜗壳宽度/2，即：

R=3 500+500+300+4 240/2=6 420(mm)

吊车实际站位安装间，使用尾部后方吊装作业，尾部作业半径为6 500 mm，活动配重2.5 t，起重臂长度11.8 m时，额定起升重量为39 t，可满足吊装最重座环(35 t)需要。

2.3 起吊钢丝绳的选择

吊装时，采用现有的主厂房桥机负荷试验用钢丝绳，型号为：W6×37-65-1670，采用折算系数为0.82，要求安全系数>6。

采用2根钢丝绳4个吊点起吊，钢丝绳与重物夹角为60°。

经核算，吊索可满足安全要求。

2.4 汽车吊支腿受力计算

汽车吊四个支腿垂直支撑受力情况见图1，在汽车吊正后方设备吊装时，吊臂与吊车中心夹角α=0，回转中心相对于支腿支撑点连线几何中心的偏心距ey=0。

图1 吊车支腿受力分布示意图

相关参数如下：

四支点支腿垂直反力：

R4fa=

R4fc=

式中 Gm为垂直载荷=吊装分瓣座环最重件35 t；Mx为绕座标轴x轴的力矩=0；My为绕座标轴y轴的力矩=GM×ex=35 t×1.8 m。

支腿纵向间距S=7.6 m，横向间距b=6.1 m，ex=1.8 m，ey=0 m。

75 t汽车吊在正后方进行设备吊装时，后方支腿下方承受的最大力为15.6 t，每条支腿处的均布载荷为15.6 t/m2(75 t支腿下部垫板以直径500 mm计算)。

按8.8 t/m2计，每个支腿下部需要的面积s=15.6/8.8=1.7(m2)。考虑到实际吊装中可能出现的各种不利因素，现场制作了4个长×宽×高为2 000 mm×2 000 mm×1 500 mm的辅助钢支腿,用16#工字钢焊接，上、下面铺设厚22 mm的钢板(图2)。

图2 辅助钢支腿示意图

2.5 安装间座环、蜗壳卸车及吊车站位布置

由于安装间场地有限，在吊车站位后，需要兼顾4瓣座环、蜗壳卸车及合理存放，最大限度地减少人工转运距离。座环、蜗壳转运路线与吊车布置情况见图3。各部位、部件外形尺寸见表1。

表1 外形尺寸技术参数表

序号部位、部件外形尺寸(长×宽×高)/m1安装间23．5×19．7275t汽车吊14．3×7．6×3．85335t瓣座环、蜗壳8．32×4．24×2．572425t瓣座环、蜗壳8．32×4．79×2．572

2.6 主机间运输轨道的铺设

用75 t汽车吊将分瓣座环等吊至运输轨道上部,然后利用台车转运至安装位置。

(1) 借用主变运输轨道，型号为P50，共铺设两排P50轨道。

(2) 严格控制轨道顶部高程。

轨道顶部安装高程H=基坑构造物顶部高程(座环基础顶部高程)+轨道高度。

H=2 560.342(座环基础顶部高程)+0.152(轨道高度)= 2 561.636(m)。

(3) 运输2#机座环、蜗壳时，需要通过1#基坑和1#、2#机盘形阀操作廊道上部，故需对其进行相应的加固。

2.7 座环、蜗壳的吊装

(1)吊装准备工作。

清洗座环、蜗壳组合法兰面：使用汽油清洗，将油污清洗干净。使用500 mm刀尺检查组合面是否有毛刺、高点，若出现毛刺、高点必须使用细度油光锉处理。组合面间隙用0.05 mm塞尺检查，不能通过，但允许局部间隙不大于0.1 mm,深度不大于合缝宽度的1/3,总长不超过周长的20%且过流面无错牙。清洗组合缝螺栓孔以及组合螺栓，避免污染组合面而造成组合缝间隙超差。

图3 吊车、座环、蜗壳平面布置图

(2)35 t瓣座环的蜗壳转运与吊装。

用75 t汽车吊将2#机35 t瓣座环、蜗壳缓缓吊起，并用两个10 t手拉葫芦调平。初步调整座环、蜗壳的吊装方向，使蜗壳进水口朝向上游侧，缓缓落钩，在座环、蜗壳上部捆绑缆风绳，防止座环、蜗壳在下降过程中与其他建筑物碰撞。将35 t瓣座环、蜗壳吊入事先制作好的台车上部，再用15 t电动倒链拖拽台车至距安装间边墙2 m位置，以腾出吊车站位。

(3)25 t瓣座环、蜗壳的吊装。

将25 t瓣座环、蜗壳用50 t拖车运入安装间，用75 t汽车吊卸车，用10 t手拉葫芦调平，缓缓下降至机坑座环、蜗壳台车上部。

(4)座环、蜗壳组圆。

用75 t汽车吊调整25 t瓣座环、蜗壳方向，保持与35 t瓣座环、蜗壳方向一直，调整两瓣座环、蜗壳的水平度，按照图纸进行组合缝螺栓把合工作。按照哈电提供的力矩值以及力矩扳手工具进行座环、蜗壳组合缝螺栓的紧固工作。将组圆后的座环、蜗壳使用15 t电动倒链移位至机组中心部位。

(5)将座环、蜗壳从台车上卸下来。

在合适部位使用4个25 t螺旋千斤顶将座环、蜗壳顶起后，将台车从座环、蜗壳下部脱离，准备进行1#机座环、蜗壳的吊装工作。