簡易吊裝技術(shù)在老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵中的應(yīng)用

劉 義 培

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 611800)

摘 要：目前水利水電工程施工的機械化程度越來越高，但針對一些特殊的施工條件，簡易的施工方法反而能取得事半功倍的效果。十局安裝分局依托老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵施工，結(jié)合老撾當?shù)氐匦?，采用自制鋼結(jié)構(gòu)龍門架簡易吊裝施工工法，克服地形陡峭、場地狹窄，避免大量開挖和臨時設(shè)施的修建，吊裝小型封堵閘門，在成本和技術(shù)方面取得了良好效應(yīng)。實現(xiàn)了簡易吊裝技術(shù)的低成本、低風(fēng)險、高效率特點，大大降低了成本投入和安裝難度，縮短了工程施工工期。事實證明，簡易吊裝技術(shù)在老撾水利水電工程中小型閘門吊裝很有優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流洞；下閘封堵；龍門架；簡易吊裝

0 前 言

導(dǎo)流洞用于水庫施工期間的導(dǎo)流度汛，施工完成后須下閘封堵。在目前的水利水電工程施工中，我國的導(dǎo)流洞下閘封堵施工技術(shù)仍然不是很成熟[1]。盡管施工的機械化程度越來越高，但基于導(dǎo)流洞的作用，其位置一般位于地勢較低處，往往交通不便，大型起吊設(shè)備不便進出及作業(yè)，施工難度較大。工程施工難免會對周邊環(huán)境帶來一定影響，且針對一些復(fù)雜的地形，如地形陡峭、場地狹窄等，避免大量開挖和臨時設(shè)施的修建給周邊環(huán)境帶來更大影響，采用簡易的施工方法對加快施工進度、較低成本投入反而能取得事半功倍的效果。本文根據(jù)南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵的實際情況，對導(dǎo)流洞下閘封堵的簡易吊裝施工方案進行總結(jié)和討論，對加快水利水電工程行業(yè)的發(fā)展提供有效的參考價值。

1 工程概況

南湃(Nam Phay)水電站位于萬象省北部(Phoun)區(qū)，壩址位于南俄河(Nam Ngum)支流南湃河(Nam Phay)滿鋪恩村(B.Muangphoun)下游。電站壩址距老撾首都萬象約249.5 km，廠房距萬象約193.5 km。電站壩址附近最近城鎮(zhèn)為萬榮(Vang Vieng)，公路里程約93.5 km，對外交通較為便利。工程將建成“大庫容、小流量、高水頭、長引水”引水式水電樞紐工程，以發(fā)電為主，兼有旅游、漁業(yè)等綜合效益，水庫正常蓄水位1 140 m，總庫容2.059億m3，電站額定水頭700 m，設(shè)計引用流量14.03 m3/s，總裝機容量86 MW，年發(fā)電小時數(shù)4 878 h，工程規(guī)模為二等大(2)型工程。

導(dǎo)流洞進口布置在壩址上游右岸側(cè)岸坡，呈三面收縮喇叭型，設(shè)計進口底板高程1 065 m，檢修平臺高程1 078 m，閘頂平臺高程1 084.5 m。封堵閘門采用單孔平板鋼閘門，閘門尺寸為5.5 m×7 m-82 m(寬×高-水頭)，門葉由三節(jié)拼接而成，總重55 t。

2 面臨的問題

導(dǎo)流洞進水的封堵口閘門設(shè)計使用固定卷揚式啟閉機進行吊裝和啟閉。在工程施工過程中發(fā)現(xiàn)，施工時會遇到以下幾個問題：

(1)交通通道。因?qū)Я鞫粗苓叾嗌降睾透咴?，地形陡峭，地勢較低，交通不便，大型起吊設(shè)備不便進場及作業(yè)，若大量開挖和修建臨時設(shè)施，將大大增加成本投入且施工將給周邊環(huán)境帶來更大影響。

(2)施工工期。封堵閘門下閘后，若不能及時拆除啟閉機，水庫水位將淹沒啟閉機，又大大增加了施工難度。

(3)成本投入。此導(dǎo)流洞的閘門起永久封堵作用，根據(jù)閘門的設(shè)計作用，若將閘門的吊裝和啟閉方案改為使用簡易龍門架進行吊裝和啟閉閘門，將大大降低成本投入。

3 解決方案

導(dǎo)流洞屬于臨時工程，隧洞在江河截流時用于過水，在大壩修建完成后，將使用封堵閘門封堵，實現(xiàn)水庫蓄水。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，便于起吊設(shè)備的安裝和拆除，將固定卷揚式啟閉機改為由現(xiàn)場制作的龍門架起吊裝置來代替啟閉機。龍門架設(shè)計高度11 m，跨度7.5 m，根據(jù)《龍門架及井架物料提升機安全技術(shù)規(guī)范(JGJ88-2010)》和《起重機械安全規(guī)程(GB6067-2010)》,通過計算，龍門架立柱選用φ=325 mm×8 mm的無縫鋼管，主梁采用厚度為25 mm的鋼板焊接成截面為460 mm×605 mm的箱型梁，端梁使用兩根45#工字鋼組合焊接成的箱型梁。主梁上設(shè)兩個吊點，一個主吊點，一個副吊點，主吊點位于閘門孔正上方，最大起吊荷載600 kN，副吊點位于距主吊點下游約3.3 m處，最大起吊荷載220 kN。在主吊點處分別安裝一組80 t定滑輪組和一組80 t動滑輪組，在副吊點處分別安裝一組32 t定滑輪組和一組32 t動滑輪組，其中，80 t滑輪組每組由6個定滑輪組成，32 t滑輪組每組由4個定滑輪組成。起吊繩選用φ=26-6×37的起重鋼絲繩，主吊點使用8 t卷揚機作為動力，副吊點使用5 t卷揚機作為動力。此龍門架投入材料少、設(shè)備小、重量輕，便于運輸、吊裝和拆除[2]。詳見圖1和圖2(圖中尺寸單位均以mm計)。

圖1 龍門架結(jié)構(gòu)示意圖

4 荷載的計算和設(shè)備的選型

4.1 起吊荷載

主吊點起吊物總重量：600 kN(門葉總重)；滑輪組重量：3 kN(動滑輪組)；鋼絲繩重量：3.73 kN；總荷載為：600+3+3.73=606.73 kN。

副吊點起吊物總重量：220 kN(單節(jié)門葉)；滑輪組重量：2 kN(動滑輪組)；鋼絲繩重量：0.76 kN； 總荷載為：220+2+0.76=222.76 kN。

圖2 龍門架平面布置示意圖

4.2 鋼絲繩的最大工作應(yīng)力和安全系數(shù)

由于使用主吊點起吊門葉時荷載最大，故總載荷606.73 kN由12根鋼絲繩承重。故鋼絲繩的最大工作應(yīng)力是：S=P/(a×η)=606.73/12×0.96=48.54 kN(P為總起吊重量，a為鋼絲繩支數(shù)，η為滑輪組效率)。

鋼絲繩的最大工作應(yīng)力48.54 kN，因此，選用8 t卷揚機的額定工作拉力78.4 kN大于鋼絲繩的最大工作應(yīng)力48.54 kN，所選卷揚機滿足使用要求。

查φ=26-6×37鋼絲繩的破斷拉力SP為349.7 kN，即安全系數(shù)為n=SP/S=349.7/48.54=7.20。安全系數(shù)滿足《龍門架及井架物料提升機安全技術(shù)規(guī)范(JGJ88-2010)》的規(guī)范要求。

同理可得副吊點鋼絲繩最大工作應(yīng)力為27.29 kN，因此選用5 t卷揚機的額定工作拉力49.0 kN大于鋼絲繩的最大工作應(yīng)力27.29 kN，所選卷揚機滿足使用要求。

查φ=26-6×37鋼絲繩的破斷拉力SP為349.7 kN,即安全系數(shù)為n=SP/S=349.7/27.29=12.81,安全系數(shù)也滿足《龍門架及井架物料提升機安全技術(shù)規(guī)范(JGJ88-2010)》的規(guī)范要求[3]。

經(jīng)各方數(shù)據(jù)計算，龍門架設(shè)計均滿足使用要求。龍門架安裝完成后成功進行了荷重實驗，實驗荷重為最大吊裝重量：80 t×1.25=100 t。

5 吊裝下閘

導(dǎo)流洞封堵閘門在制造廠內(nèi)整體制造，分段現(xiàn)場組裝，門葉結(jié)構(gòu)共分為上、中、下三節(jié)，門葉總重約55 t，最大單節(jié)重量19 t。按照安裝方向?qū)㈤T葉(下節(jié))平放于載重汽車上并進行可靠的綁扎，載重汽車退行并穿過吊裝門架下游立柱至副吊點32 t滑輪組下方，利用5 t卷揚機配合門架上32 t滑輪組將門葉緩慢提升至一定高度后，載重汽車離開。緩慢下放門葉至閘頂平臺，并利用門葉主梁腹板上設(shè)置臨時中心單吊耳完成封堵門門葉的直立翻身。下放門架80 t滑輪組聯(lián)接門葉臨時中心單吊耳，起升門架32 t滑輪組(門葉)約0.5 m高。起升門架80 t滑輪組，同時下放門架32 t滑輪組，兩套滑輪組配合將門葉渡接到主吊點正下方。在此過程中需注意8噸卷揚機和5噸卷揚機的相互配合，確保閘門門葉緩慢平穩(wěn)的過渡到門槽中心上方。利用門架80 t滑輪組將門葉下放到門槽內(nèi)，并利用鎖定梁進行可靠鎖定，在此過程中利用門架32t滑輪組調(diào)整門葉在水流方向的前后位置。

以同樣吊裝方式，完成導(dǎo)流洞封堵門中節(jié)吊裝，在檢修平臺完成中、下節(jié)門葉組焊工作。以此循環(huán)，完成上節(jié)門葉和中下節(jié)門葉的組焊。焊接完成后，利用門架80 t滑車組下放封堵門至工作位置，利用QY25T汽車吊拆除吊裝門架。

6 經(jīng)濟效益

本次采用簡易龍門架吊裝法降低了進水塔澆筑高度12 m，減少混凝土方量約120 m3,節(jié)約費用約2萬元；少填筑道路土方方量5萬m3，節(jié)約資金20萬元[4]。導(dǎo)流洞閘門下閘后，啟閉機要在5天內(nèi)拆除，若不能按時拆除，損失約100萬元。安裝一套龍門架(含龍門架的制作安裝、卷揚機、滑輪組及安裝費用)約50萬元，后期拆除費用10萬元，拆除后回收價值10萬元，實際支出50萬元。綜合計算，本次工程節(jié)約72萬元。通過對比，采用龍門架簡易吊裝技術(shù)方案大大降低了安拆難度，節(jié)約了成本投入，縮短了了施工工期。

7 結(jié) 語

目前水利水電工程施工的機械化程度越來越高，但針對一些特殊的施工條件，簡易的施工方法反而能取得事半功倍的效果。十局安裝分局依托老撾南湃水電站導(dǎo)流洞下閘封堵施工，結(jié)合老撾當?shù)氐匦?，采用自制鋼結(jié)構(gòu)龍門架簡易吊裝施工工法，克服地形陡峭、場地狹窄，避免大量開挖和臨時設(shè)施的修建，吊裝小型封堵閘門，在成本和技術(shù)方面取得了良好效應(yīng)。實現(xiàn)了簡易吊裝技術(shù)的低成本、低風(fēng)險、高效率特點，大大降低了成本投入和安裝難度，縮短了工程施工工期。事實證明，簡易吊裝技術(shù)在老撾水利水電工程中小型閘門吊裝很有優(yōu)勢。

參考文獻：

[1] 何開周,康續(xù)榮.毛爾蓋水電站導(dǎo)流洞封堵閘門安裝方案的優(yōu)化.《水利水電施工》.2008(S1):73-74.

[2] 天津市建工集團(控股)有限公司編.龍門架及井架物料提升機安全技術(shù)規(guī)范(JGJ 88-2010).中國建筑工業(yè)出版社.2010.

[3] 任金明等.水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范(SL303-2004). 中國水利水電出版社.2004.

[4] 李思宏.額勒賽下電站導(dǎo)流洞封堵閘門下閘方案優(yōu)化與實施.葛洲壩集團科技.2015(4):50-52.

中圖分類號:U294.27+5；[TM622]；TV663

文獻標識碼: B

文章編號:1001-2184(2017)05-0115-03

收稿日期:2017-08-28

作者簡介:

劉義培(1984-)，男，貴州遵義人，助理工程師，大專學(xué)歷，現(xiàn)于中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局從事水利水電施工技術(shù)管理工作.

(責(zé)任編輯卓政昌)