阴坪水电站导水机构预埋

陈 健

(四川华能涪江水电有限责任公司,四川成都 610041)

1 概 述

阴坪水电站为涪江支流火溪河流域开发的最后一级电站,装设两台(套)最高水头为 247.4m,单机容量为 50MW的水轮发电机组。水库具有日调节能力,采用引水式地下厂房结构,气垫式调压室。

阴坪电站没有采用常规地下厂房岩壁梁结构,首次在地下厂房发电机层采用全钢结构厂房,根据施工方案,其吊车梁及厂房桥机需在发电机层混凝土浇筑完毕方具备安装条件,故在机组预埋阶段,因厂房内桥式起重机不能安装就位而导致水轮机尾水肘管、导水机构等部件的安装只能采取其它辅助手段安装。在机电设备安装标投标文件中,各承包人均提交了采用安装间卸车,通过搭设栈桥的方式进行安装的施工方案。施工阶段,根据现场施工条件进行了优化,大大缩短了安装工期,保证了施工安全和安装质量。

2 电站基本参数

(1)水位。

正常蓄水位高程 1248.00m死 水 位高程 1238.00m正常尾水位高程 1001.36m最低尾水位高程 1000.89m

(2)水头。

最大水头 247.40m额定水头 214.00m最小水头 213.50m

(3)控制高程。

发电机层 1002.90m水轮机层 996.10m水轮机安装(导叶中心线) 993.60m尾水肘管安装 985.2m

(4)主设备型号参数。

水轮机型号:HL(F)-LJ-164额定功率:51.3MW。发电机型号:SF-J50-14/4680容量:58.82MVA额定电压:10.5kV额定电流:3234A球阀型号:QF320-WY-160最高水头:247.4m升压水头:320m设备制造单位:通用电气亚洲水电设备有限公司。

3 尾水肘管的安装

尾水管装配分为尾水肘管和扩散段,均为埋设部件,由 16mm厚钢板组焊而成,外壁设环肋,尾水肘管单件重 5050kg,尺寸为 4180mm×2932mm×4781mm;扩散段单件重 6990kg,尺寸为 2700mm×3374mm×5938mm,肘管最高件运输高度达 5480mm。

尾水肘管安装时,由于安装间板深混凝土尚未浇筑,需待 40d后安装间板深混凝土达到强度后方能提供工作面进行肘管扩散段的卸车转运和安装,而在安装间采用 25t吊车吊装虽可完成 1#机肘管安装,但 2#机肘管仍需搭设栈桥,由人工转运及安装。若肘管安装采用原方案施工,厂房内的混凝土施工将停滞,将直接影响厂房施工直线工期达 2个月以上。为保证工程顺利开展,须另寻施工通道。经现场查勘,尾水施工支洞经处理后可作为尾水肘管运输通道,其开挖断面为 5.1m×5.65m(宽 ×高),但有效高度仅为 5.2m,不能满足肘管运输要求。若采用卷扬机牵引虽可进行设备转运,但占用交通通道后影响尾水洞及安装间的作业面。经过仔细测量和计算,优化了尾水肘管、扩散段的安装方案:(1)制作专用平台,将肘管平放,降低运输高度至 5m;(2)对尾水施工支洞内各转弯处进行适当扩挖;清理路面浮碴后,对运输通道进行平整;(3)将原图纸中尾水肘管混凝土支墩取消,改为在肘管安装、调整完毕后制作钢支墩替代。

尾水肘管及扩散段通过尾水施工支洞进行转运,在尾调室利用汽车吊卸车。通过卷扬机及转向滑轮牵引至尾水扩散段铺设的轨道上,缓慢移动至尾水肘管安装平台,利用人字扒杆进行调整。因地制宜,及时调整安装方案,使肘管、扩散段的安装工作顺利完成。每台机仅用 10d时间即完成了肘管及扩散段的定位、调整、组焊、加固等工作。采用新方案施工,不仅工期提前了30d,而且节省了施工材料、设备租赁费用约 20余万元,大大提高了安装效率,为后续工程的顺利开展及时提交了工作面。在无桥机吊装的情况下,为阴坪电站机电设备预埋工作的开展打开了局面,保证了厂房混凝土浇筑等后续工程的施工。

4 蜗壳座环的安装

蜗壳及座环材料为 16MnR,座环采用钢板整体焊接结构,上下环板采用 16Mn-Z25抗撕裂钢板,固定导叶材料采用 Q345B钢板;蜗壳和座环在厂内预装焊接,焊缝经无损探伤检查、热处理后再加工,两台(套)导水机构均在厂内进行4.83MPa水压试验,待试验合格后按运输宽度要求割开发运工地。蜗壳座环、导水机构及相关附件总重约 40t,蜗壳座环最大安装总重(经出厂切割后)为 21.2t,切割部分重 4.5t。

图 1 安装间卸车示意图

原施工方案在采用 50t吊车安装间卸车后,在机组段搭设栈桥转运,所需钢材约为 20t。原方案不仅作业干扰较大,安全风险突出且不便于交叉作业。经施工单位现场测量、反复认证、提交了采用渡吊装置进行施工的优化方案,该装置由主地锚、辅助地锚、卷扬机、滑车组、卸扣、钢丝绳等组成。导水机构的卸车、转运、安装均由该装置完成。

厂房基础数据:安装间长 21.8m,主机间长31.5m,副厂房长 9.9m,总长 63.2m;通风洞锚板高程:1019.15m,副厂房锚点高程:1005m,安装间高程 1002.9m,蜗壳安装高程:993.6m。

根据现场实际情况,在通风洞 1019.15m高程和副厂房 1005m高程各设置两组锚杆。对其受力进行了计算(受力分析见图 1～4)。

图 2 最大受力分析计算示意图

蜗壳卸车时钢丝绳最大作用力约为 31t,在跨越安装间时,最大作用力为 63t,最大受力点均在通风洞地锚处,故在设置地锚时采用植入深度为 7m的 8组 φ28圆钢,所有锚杆通过钢板组焊为整体箱形梁结构,共同受力,每根锚杆采用砂浆灌注,为保证安全,为保证安全,在强度达到使用要求后对锚杆用拉力计进行 8t拉拔试验,经检验合格后进行箱形钢板焊接。渡吊系统组装完成后吊装 25t负荷,并进行负荷试验检查,待各部无异常情况后使用。

渡吊装置主牵引地锚为钢筋联合地锚,安装间侧地锚设于通风洞内,埋设位置在厂 0+000.00,厂横 0-28.00、高程 1019.15m处。地锚设计荷载为 60t,副厂房侧地锚埋设高程为1005.00m,埋设位置为厂 0+000.00,厂横 0+41.42,所有地锚均正对机组中心线位置,地锚设计荷载为 60t。

图 3 2F蜗壳吊装受力分析图

图 4 1F蜗壳吊装受力分析图

卷扬机及其牵引绳转向地锚布置:安装间布置两台卷扬机,均位于安装间上游侧边墙处,其额定起重量为 8t。为保证卷扬机在使用过程不发生位移,在卷扬机安置处均设置卷扬机地锚,每台卷扬机设三个地锚,地锚设计荷载为 3×3t。安装间侧卷扬机牵引绳转向地锚设在安装间左端底部,由钢板制成,直接焊接在预埋钢筋上,设计荷载为 15t;副厂房侧卷扬机牵引绳转向地锚设在高程 1003.00m,厂横 0+00.00,厂 0-9.00处,设计荷载为 15t。

座环/蜗壳通过平板拖车运输至安装间,运输车辆采用正入的方式,拖车在座环/蜗壳位于厂房纵轴线处停留,利用渡吊装置将座环吊起移出,拖车退出安装间后,再吊运至机坑安装位置。导水机构的其它部件如底环、导叶、顶盖及水压试验用的闷盖、闷筒等均采用此方法完成。

采用渡吊装置施工,每台导水机构的安装均在 20d内完成,与原方案相比共节省工期约 30 d;同时,施工单位减少了材料、机具、人工等的投入,提高了作业效率,保证了安装质量,且较原方案大幅度减少了作业安全风险。

5 结 语

通过利用尾水施工支洞采用倒入法安装水轮机尾水肘管,采用渡吊装置安装水轮机蜗壳,成功地解决了阴坪电站地下厂房在无桥机作业的情况下,水轮机大件安装预埋阶段的吊装及安装难点,为同类型水电站地下厂房机电设备安装提供了有益的参考和借鉴。