麒麟寺水电站大型弧门水上安装方案的实施

曹小丽, 张生明, 陈广宁

(1.中国水利水电第五工程局有限公司 第三分局,四川 成都 610225;2.甘肃大唐白龙江发电有限责任公司,甘肃 文县 746412)

1 概 述

1.1 基本情况

麒麟寺水电站位于甘肃省文县中庙乡境内,是白龙江流域开发规划中的第 15个梯级电站。电站总装机容量 111 M W,总库容 2 970万 m3,年发电量 4.47亿 k W◦h。

由于受工程开工滞后及混凝土供应时间推迟等多方面原因影响,一期泄洪闸主体工程施工时间被迫推后。为确保二期工程的如期进行,保证工程发电目标的顺利实现,提出了采用先过流、再进行弧门水上安装的总体方案。

1.2 施工总体方案的确定

2006年 11月,根据工程实际,为确保大江截流目标按期实现,针对弧门水上安装总体方案,由监理单位组织召开了“过流条件弧形闸门安装专题讨论会”,对其实施的可行性及存在问题进行了详细的分析论证。

2006年 12月,在完成了过流后弧形闸门安装相关成果资料设计工作、先后上报了《金结预就位土建部分预埋件施工方案》、《闸顶简易桥吊及台车设计布置方案》、《截流后水上金结施工方案》、《截流土建及金结施工进度计划》等相关细化成果资料后,弧门水上安装工作正式启动。

1.3 弧门水上安装的主要控制难点

(1)过流后安装的交通运输。

过流后原有施工道路已全部拆除,而作业现场场地亦十分狭窄,不具备大规模存放金结构件条件,安装所需的约 500 t构件均需由场外倒运至安装场面。为了尽可能不影响二期施工,过流后金结安装运输通道及倒运、存放和就位场地的合理布设存在较大难度,成为方案实施的首要条件。

(2)水上安装精度控制及质量保证。

在正式过流前,过流断面以下部分金结埋件及二期作业已全部完成,而过流后则将原弧门“旱地”作业调整到“水上”实施。按照规范规定,作为安装铰座、侧止水座板、底槛等埋件用的控制点应由同一基准点引出,其相互间的尺寸应仔细核对,避免出现差错。过流后弧门的安装精度及质量的控制是方案控制难度及成败的关键。

(3)过流后弧门安装的起重设备。

金结安装需要的起重设备应能覆盖全部安装作业区域并满足安装能力。过流后作业场面狭窄、运输通道布置困难、起重设备的选择及布置成为过流条件下弧门安装的又一难题。

(4)过流后安装过程的安全防护措施。

过流条件下组织弧门安装,受作业条件变化影响,基本为临空、临水、临边作业,安全隐患极为突出。只有制定出合理有效的安全防护措施,才能保障安全施工。

2 主要施工方法

2.1 过流前金结施工形象

过流前,土建施工进度应能满足金属结构主要构件安装的节点要求,如闸门门槽应达到过流所需的高程,弧门支铰、启闭机油缸固定铰等的安装基础应能达到一定形象,这是闸门安装基准和后续安装所必需的。

过流前,泄洪闸门槽应全部达到 598 m高程以上(泄洪闸过流水位为 593 m高程),二期混凝土跟进组织并待强满足过流条件,弧门支铰、启闭机油缸固定铰等全部调整安装完毕;同时,在闸墩内规划并预埋型钢,为后续弧门安装操作及安装防护措施创造前提条件。闸墩内埋件安装形式见图1。

图 1 闸墩内预埋件及简易桥吊、台车布置示意图

2.2 交通运输规划及准备

过流前,必须通过认真合理的规划,除尽可能的减少对后续二期工程影响外,还必须保证有过流后金属结构安装所有构件和所需起重设备进场的运输道路以及倒运、存放和就位的场地。因此,在闸顶 606 m高程布置了后期构件吊装简易桥吊及台车,并结合工程一、二期施工总体部署情况,选择沿泄洪闸右导墙、利用二期下游围堰及一期纵向围堰布置后续构件运输的通道,同时利用212临时国道穿越左岸施工区的特点进行综合布置,在满足闸室顶部与外界沟通及金结安装需求的条件下,最大程度的缓解了金结安装施工对右岸二期施工的干扰。该道路在工程截流后及时形成,并衔接于 12 m挡水坝段尾部,在 44 m坝基础开挖过程中,通过合理防护及开挖边坡控制,道路布置未对主体工程施工造成影响。

2.3 水上安装精度控制

泄洪闸正式过流前,对于后续过流后金结安装控制点的问题给予了高度重视,将前期所采用的安装控制点及时导引至过流断面以上,在闸顶及侧墩上均设置了后续安装控制基点,并由测量反复进行校核无误后进行了明确标识,采用防护及覆盖保护,为后期的金结安装施工精度控制提供了有利的保障。

由于弧形闸门处于三维空间,其安装精度控制困难,控制点设置较为复杂,除按里程、高程在侧边墙和底板放出控制点位置外,还要控制支铰中心至侧水封座板中心的距离。

采用水上“模拟底坎”安装施工方案,实质上是将金结安装场地从闸室底槛“提升”到空中进行,通过设置“模拟底槛”安装平台组织作业,该平台除具有足够的强度和刚性外,还需将弧门中心线、孔口中心线沿弧门半径 R弧线平移到安装平台上,且此“模拟底槛”(安装平台)的基准精度、平直度、局部不平度应与实际底槛要求基本相同,才能顺利安装而达到最终效果。同样,支臂组装平台、支铰安装平台还应确保两侧平台的一致性、对称性,并能进行支铰高程、桩号、倾斜度及两侧轴孔同心度的检测和调整,经过实施后效果良好。

2.4 过流后用于金结安装的起重设备

过流后必须具备必要且足够的拼对和安装场地,起重设备应能覆盖全部安装作业区域。若不能覆盖,应能有条件采用简易台车或用卷扬机起重设备等辅助进行吊运、安装和拆卸,以便为金结构件的运输、吊装、就位及调整工作创造前提条件。

结合本工程特点,在 12 m坝段 600 m高程处布置了一台 M Q 600B/30型底架门机,该门机可完成金结构件的吊运工作,同时可覆盖右孔泄洪闸大部分构件的吊装就位工作,并可作为过流后土建部分施工材料吊运的主要设备;在泄洪闸闸顶下游 606 m高程(弧门门槽上部)平台纵、横向布置简易的桥吊(设计启闭能力26 t+26 t)及台车,其可全部覆盖 3孔泄洪闸并完成构件纵向运输及就位、细部调整等工作,从而解决了金属结构件和安装所需的起重设备、设施无法进入安装现场的问题。简易桥机及台车均利用 12 m坝段土建门机安装及拆除,安拆方便,满足了弧门安装过程中金结构件的吊装及就位、调整需求,为水上进行弧门拼装的顺利进行提供了必要条件。简易桥吊、台车轨道及场内道路布置情况见图 2。

2.5 过流后土建施工的辅助手段

图 2 简易桥吊、台车轨道及场内道路布置示意图

水上金结安装施工的二期混凝土及剩余部分结构混凝土,必须采取可行的施工手段,比如可用泵送混凝土、皮带运输混凝土或者用小型的混凝土搅拌机现场进行浇筑等。

结合现场实际情况,通过在 12 m坝段 606 m高程布置一台土建门机的方式,有效的解决了土建施工材料吊运问题。考虑到过流后土建剩余工作量较小,钢筋及施工周转性材料通过人工二次倒运方式完成,有效满足了剩余土建施工要求。同时考虑门机覆盖范围有限,在 12 m段同时增设了一台 H B T 60型混凝土泵,辅助进行左孔及中孔门机无法覆盖部位的混凝土浇筑施工。通过上述规划,利用门机、混凝土罐车、混凝土泵配合继续完成闸室剩余土建施工并满足金结安装节点要求,左岸部分过流后剩余的约2万 m3混凝土全部按进度要求顺利完成,圆满达到预期目标。

3 工程过流后弧门水上安装的经济效益

采用常规安装施工方案组织三孔弧门安装及调试工期至少需要 2个月时间。由于该工程二期截流处于工程直线工期之上,方案改变后发电工期亦至少提前 2个月,本工程电站厂房内安装 3台轴流式水轮发电机,总装机容量 111 M W,提前投产 2个月,按 1台机组正常发电考虑,将增加约2 400万 k W◦h发电量,按 0.19元 /k W◦h入网电价计算,增加效益约 450万元。

4 结 语

过流后组织弧门水上安装施工,相对涉及问题较多、安装难度较大,一定要权衡考虑,详细规划,并对可能出现的问题优先细致考虑。自水上弧门安装方案在麒麟寺工程中应用以来,在各方面均获得良好的效果。目前,弧门安装施工已基本完毕,单元工程验收评定达到优良,满足金结安装规范、技术文件及工期要求;同时,通过合理有效的安全防护措施,在过流后复杂的作业条件下,通过科学组织、合理规划、精心施工,金结安装作业顺利完成,弥补了一期导流工程拖延的工期,确保了主体工程建设的如期开展,为工程下一步首台机组发电节点目标的顺利实施提供了保障,取得了良好的经济效益和社会效益,并为同领域类似工程提供了成功的经验。