高空缆机在白鹤滩泄洪洞K-1800塔机安装中的应用

韩洋勇，彭 鹏，李建伟

(中国水利水电第五工程局有限公司第五分局设备运营中心，四川 双流，610225)

高空缆机在白鹤滩泄洪洞K-1800塔机安装中的应用

韩洋勇，彭 鹏，李建伟

(中国水利水电第五工程局有限公司第五分局设备运营中心，四川 双流，610225)

白鹤滩水电站泄洪洞工程进口KROLL-1800型塔机受周边地形和本身自顶升系统故障等方面的限制，使用多台高空缆机一次性将所有结构件安装到位。塔机最重结构件为塔机起重臂，其重69t，长71m，高3.5m，缆机吊升高度为85m，使用3台缆机在避免相互干扰的情况下对塔机起重臂成功的完成整体起吊安装，其成功的安装施工经验可为其他类似工程提供宝贵的参考价值。

白鹤滩水电站 泄洪洞 KROLL-1800塔机 缆机吊装 高空缆机

1 工程概况

1.1 工程简介

白鹤滩水电站泄洪洞进水口包括进水渠、进水塔和联系平台，其主要施工项目包括塔后回填混凝土、进水渠底板混凝土、塔体外侧混凝土、塔体混凝土、联系平台混凝土、支铰大梁混凝土、过流面混凝土、启闭机室806m高程楼板混凝土、二期混凝土、止水铜片安装、钢筋制作安装等项目，泄洪洞进水口混凝土浇筑钢模台车的安装等施工项目主要由塔机进行吊装施工。

泄洪洞进水口的KROLL-1800塔式起重机先后经历过三峡工程、溪洛渡工程，其自顶升系统由四个液压缸同步进行顶升工作，但由于该塔机经过多个工程多年使用，四个液压油缸顶升已无法进行同步顶升，且其液压缸顶升力也无法满足自顶升要求；并且塔机安装运行轨道平行于三个泄洪洞进水口布置，距泄洪洞进水口约35m，而该塔机的自顶升安装不同于国内小塔机的安装，其自顶升安装需要塔机能回转360°来完成塔柱四个面4片结构件桁架的安装，而该塔机的起重臂长75m，受泄洪洞进水口一面距离限制，起重臂无法旋转过去进行该面塔柱的结构桁架安装，故受现场地理位置和塔机自身状况限制，塔机无法实现自顶升安装。最后根据现场勘查发现塔机安装运行区域刚好完全在缆机吊装的覆盖范围内，而且该塔机结构件及总安装高度都满足缆机的吊装要求，因此，最终决定白鹤滩泄洪洞进水口塔机安装采用多台缆机起吊安装代替自顶升安装的施工方案。

1.2 塔机主要技术参数

KROLL-1800塔式起重机，为水平起重臂、小车变幅、上回转自升式塔机。塔机门架中心跨度13.5m×13.5m，最大工作幅度为71m，顶升后吊钩以下高度为101m，角压力为3480kN，车轮压力为435kN，本身重量575t，起升机构、变幅机构及回转机构均采用变频无极调速方案，工作平稳可靠。

1.3 高空缆机技术参数

高空缆机的性能参数见表1。

表1 高压缆机主要技术参数

序号项目名称单位参 数 值备 注1型式-双平台平移式缆机2工作级别-F.E.M.A73数量台高缆3台,低缆4台4起重量t单台额定起重量30t两台抬吊最大重量55t不含抬吊梁自重5跨度(设计)m高缆:1180,低缆:11106非正常工作区m右岸侧为缆机跨度的8%左岸侧为缆机跨度的10%7塔架高度左岸主塔m高缆:75mA型塔低缆:30m刚性塔右岸副塔m无塔架8吊钩扬程m372m(高缆),330m(低缆)9风压N/m2正常工作状态最大允许风压375N/m2(对应风速为24.5m/s)风压小于375N/m2工况,缆机正常运行非正常工作状态计算风压500N/m2(对应风速为28.3m/s)风压为375N/m2～500N/m2工况,缆机限制运行非工作状态计算风压800N/m2(对应风速为35.7m/s)风压大于500N/m2工况,缆机禁止运行10单机水平总荷载t482.0(高缆),465.0(低缆)11满载主索最大垂度%不大于跨度的5.2%12左岸主索铰点高程m980m(高缆),920m(低缆)13右岸主索铰点高程m980m(高缆),920m(低缆)14缆机浇筑高程范围m520m～835m(高缆),520m～810m(低缆)取料点均满足834m供料平台15小车运行速度m/s8.016满载起升速度m/s2.517满载下降速度m/s3.518空载升降速度m/s3.519大车运行速度m/s0.3

1.4 塔机平面布置

根据施工工艺流程，结合现场地形条件，为设备转运和安装方便，塔机具体安装平面布置详见下图1。

图1 塔机安装平面布置

2 主要施工方案

2.1 安装工艺流程

K-1800塔机安装的主要工艺流程见图2。

图2 安装工艺流程

2.2 安装工艺

2.2.1 塔机行走台车安装

行走台车共4组，中心跨度13.5m×13.5m，在塔机轨道合适位置放置好行走台车控制点；采用50t汽车吊吊装就位，台车组用20#槽钢支撑牢固，4组台车吊装完成后调整台车组之间直线距离和中心对角线偏差满足规范要求。

台车安装注意事项：台车安装前标示好角构件编号；根据白鹤滩水电站泄洪洞进水口现场条件考虑电缆卷筒和楼梯安装位置。

2.2.2 塔机门架安装

门架中心跨距13.5m，门腿高5.108m(含大梁高度)，由大梁(2根)、门腿(4根)、底部水平梁(2根)、顶部水平梁(2根)、垂直梁(2根)及斜撑(4根)组成。在地面将2根门腿、1根底部水平梁、1根顶部水平梁、1根垂直梁及2根斜撑用螺栓组装成整体(重6.5t)。

采用50t汽车吊将组装好的单品门架(大梁和腿)吊装至台车顶部，并用螺栓连接，门架侧面采用L75×5角钢支撑，单品门架重9.32t。两品门架安装加固牢靠后，分别采用50t汽车吊将底部水平梁、斜撑、垂直梁以及上部水平梁吊装至门腿上并用螺栓连接。

门架安装注意事项：根据图纸要求检查门架几何尺寸需满足要求，所有螺栓拧紧100%力矩。

2.2.3 底部塔节TB50SS安装

底部塔节由塔柱、斜撑、底部十字梁、横梁及连接板组成，总重39.8t。由于受设备吊重限制，拟将底部塔节分四部分安装就位：底部十字梁安装→底部塔节安装→支撑支腿安装→基座设备安装。

(1)塔机底部十字梁安装。在平整的地面上用M36×100的螺栓将底部十字梁连接成整体，十字梁整体重7.16t，采用50t汽车吊吊装至门架中心，并在十字梁中心支撑牢固；

(2)底部塔节安装。采用25t汽车吊在预先调整水平的4个水平垫上组装底部塔节，塔节杆件连接前确保将螺栓接头表面油漆及保护胶带清除干净。拧紧杆件连接螺栓至100%力矩，检查底部塔节的几何尺寸符合图纸要求。组装后塔节重23.2t，采用30t1#缆机将底部塔节吊装至十字梁上，安装所有十字梁与底部塔节的连接螺栓；

(3)支撑支腿及斜撑安装。底部塔节支撑支腿共4根，单重2.3t，分别采用50t汽车吊吊装就位。支撑安装完成后，将扭力格架吊至安装位置并拧紧所有螺栓；完成支撑支腿安装后采用50吨汽车吊将8根斜撑安装就位，并拧紧所有螺栓；

(4)基座设备安装。底部塔节安装完成后，安装所有基座设备，即升降机基座、平台、楼梯、25kW电阻箱、大车控制配电箱、6kV主开关配电箱及电缆卷筒装置。

2.2.4 顶升塔节安装

(1)顶升塔节组装。顶升塔节由伸长节、提升梁、油压缸、操作设备、工作平台及楼梯等组成，塔节高15.33m，总重33t。塔节立柱、角构件拼装完成后拧紧所有螺栓至100%力矩；

(2)顶升塔节吊装。塔节螺栓验收合格后，采用1#、2#缆机并缆将顶升塔节整组提升，当顶升塔节底部高程超过底部塔节(TB50SS)顶部高程并对正位置后，缓慢降钩使顶升塔节进入塔式起重机塔节内，最终将顶升塔节放低至底部塔节的焊接座板上。

2.2.5 TM50S(S)塔节安装

TM50S(S)塔节由塔柱(4根)、上部桁梁(4根)、下部桁梁(4根)及螺栓组成。组装后塔节高度6m，总重9.5t，采用1#缆机吊整体提升塔节至TB50SS底部塔节，拧紧塔节之间的角螺栓，完成后安装附属的升降机塔节及支撑架。7节TM50SS及3节TM50S塔节采用1#缆机依次安装。

2.2.6 OM50斜度塔节及顶升支撑座安装

斜度塔节由斜边主构件、顶升支撑座、平台、吊栏、变压器、升降机门支撑及楼梯等组成；斜度塔节组装时两侧垫高约1.3m，以便下部的变压器安装。7节TM50SS塔节安装完毕后再安装OM斜度塔节。斜度塔节及顶升支撑座组装后整体重15.5t，采用1#缆机将斜度塔节及顶升支撑座整体吊装至塔式起重机塔节上，锁紧塔节角螺栓。

2.2.7 回转塔身安装

回转塔身由回转、顶部塔节、集电器支撑架、电缆悬挂、回转支承组合及回转驱动布置等组成，总重37.5t，采用1#、2#缆机并缆整体吊装就位。

回转塔身组装注意事项：

(1)当组装回转单元至塔顶时，将导引销安装在塔顶上的螺栓孔内，塔顶内侧以圆棒支撑导引销；

(2)回转支承正确安装在塔顶后，拆除导引销，并按照厂家资料固定螺栓连接，锁紧螺栓；

(3)安装所有需要设备，包括内部平台、电气箱、操作室及其他配件。

2.2.8 塔顶安装

塔顶由前腿、后腿、水平支撑、斜撑及楼梯等组成，组合后塔顶高12m，总重10.6t，采用1#缆机吊装就位。

2.2.9 平衡臂安装

平衡臂由内节、外节及栏杆等组成；整体重8.95t，采用1#缆机整体吊装就位，4#缆机辅助1#缆机进行后拉杆连接和3块配重块的安装，平衡臂组装、安装如下：

(1)组装平衡臂节，锁紧所有连接螺栓至100%力矩；

(2)安装栏杆及平台；

(3)固定及安装剩余后拉杆在两边，拉杆必须与平衡臂一起提升，正确放置拉杆使代销螺栓容易连接栏杆至塔顶；

(4)确认所需连接拉杆的带销螺栓已放置在平衡臂上；

(5)使用提升眼环提升及安装整组平衡臂；

(6)安装回转支撑座与平衡臂之间的带销螺栓；

(17)使用3t葫芦将拉杆拉至可以连接施工位置；

(8)拉杆安装完成后，汽车吊缓慢放低平衡臂，检查平衡臂是否正确悬挂在拉杆上；

(9)平衡臂安装完成后将回转电机接上临时电源，把平衡臂旋转180°以便起重臂安装；

注意事项：臂架安装之前，必须安放3块配重在平衡臂上。

2.2.10 臂架安装

臂架由内节、重载荷节1、重载荷节2、拉杆节、轻载荷节、尖端节、起升系统、小车、后拉杆及滑轮等组成；臂架长72m，总重69t，臂架拼装前，采用20#工字钢和16#槽钢制作4个高1.1m的“M”形支撑架，以便小车安装。具体操作步骤如下：

(1)使用支撑支座，拼装5节臂架，尖端节暂时不安装；

(2)将小车安装在臂架轨道上，完成后安装尖端节；

(3)安装拉杆至臂架眼环节，将拉杆放在臂架顶部用带销螺栓连接固定拉杆，防止在臂架提升时拉杆掉落；

(4)臂架安装:采用1#、2#缆机并缆和4#缆机抬吊就位，1#、2#缆机并缆吊尖端臂架一侧，臂架与回转连接牢固后4#缆机摘钩，利用4#缆机配合安装拉杆。拉杆安装完成后，1#、2#缆机缓慢放低臂架，检查臂架是否正确悬挂在拉杆上，确认无误后1#、2#缆机摘钩，安装其他附件；

(5)三台缆机动作同步措施：1#、4#和2#缆机先后运行到吊装指定位置A点后，1#和2#缆机通过抬吊梁并缆使用，三台缆机放下吊钩调整好起吊位置，然后缆机限制运行(缆机大车不能行走，牵引、起升等机构可以正常工作)开始起重臂的提升工作，当起重臂从地面以0.2m/s的速度提升到指定高度时停止起升动作并解除限制运行，三台缆机的大车同时运行到合适的安装位置B点，通过牵引绳微调将臂架与回转平台连接起来，具体情况如图3、图4所示。

图3 臂架起升安装示意

图4 缆机纵面示意

2.2.11 起升钢丝绳安装

图5 起升钢丝绳穿绕示意

2.2.12 牵引钢丝绳安装

图6 牵引钢丝绳穿绕示意

3 施工重难点

3.1 安装技术重难点

本次安装的最大技术重难点是起重臂的吊装，主要体现在以下几方面：

(1)高空吊装。K-1800塔机自顶升系统出现故障无法通过自顶升来进行自身的加高安装，故须把塔机所有顶升节安装完成后，在85m的高空整体安装起重臂；

(2)特大、特重型物件吊装。K-1800塔机起重臂体型大，重量大。起重臂所有零部件组装完成后总重近69t，长71m、高3.5m；

(3)三台缆机共同抬吊干扰大、吊装精准度要求高、场地限制高。由于起重臂体型巨大、重量大故须三台缆机共同抬吊；泄洪洞进水口的塔机运行轨道与缆机运行的缆索在垂直方向上近乎平行，故三台缆机抬吊时需要一台低缆进入到两台缆机中间进行起吊起重臂内端，而另外两台高缆需通过并缆抬吊起重臂外端。

两台缆机并缆使用时会存在互相干扰，为避免起吊过程中高缆彼此之间的干扰需保持10m的水平间距。而在两台高缆中间进行吊装的低缆与高缆的水平间距为5m，共同吊装时高低缆5m的水平间距已到达共同抬吊的极限距离，故三台缆机工作时的相互干扰极大；故起吊时对吊装精准度要求极高，抬吊过程中不允许吊装物件出现较大晃动，三台缆机也需保持同步同速，抬吊过程中也只能进行垂直上下起吊的工作。

3.2 重难点解决方法

3.2.1 起重臂吊装前准备

由于三台缆机共同吊装精准度要求高，且受场地和缆机使用规范限制，吊装过程中三台缆机只能上下吊装作业，不允许缆机沿轨道水平运动。故在起重臂地面拼装前，做好测量定位工作，且受三台缆机起重量限制，需精确的计算出缆机的吊装点和吊装受力分析。吊装点及吊装点载荷如图7所示。

图7 塔机吊装点载荷分析示意

3.2.2 缆机吊装就位

1#、4#和2#缆机按先后顺序运行到吊装指定位置后，三台缆机放下吊钩，1#、2#缆机做好并缆吊装工作，三台缆机调整好起吊高度位置后，缆机限制运行(缆机大车不能行走，牵引、起升等机构可以正常工作)。

3.2.3 三台缆机动作同步措施

三台缆机的吊装起升变速是无级变速(三台缆机满载时最大起升速度为2.5m/s，起升一档的起升速度为0.2m/s)，在进行臂架吊装时三台缆机的操作员由吊装指挥人员统一指挥，臂架进行吊装前先进行三台缆机的抬吊实验及配合训练。

3.2.4 三台缆机吊装作业

开始起重臂的提升作业时，起重臂从地面以0.2m/s的速度提升，时刻注意三台缆机的载荷量，每提升10m暂停提升一段时间，让起重臂的提升得以缓冲，防止吊装物件出现较大的晃动。提升到指定高度后停止一切起升动作，待起重臂稳定后通过牵引绳微调将臂架与回转平台连接起来。起重臂与回转平台连接稳固后4#缆机保持稳固不动状态，1#、2#缆机慢慢提升至起重臂拉杆连接的指定高度，待稳定后4#缆机摘钩，然后通过倒链辅助4#缆机对起重臂拉杆进行连接，拉杆连接稳固后1#和2#缆机缓缓下降，待拉杆完全受力1#、2#缆机完全不受力后摘钩，接着1#、2#缆机放下抬吊梁解除并缆状态，收起起重钩。最后三台缆机按先后顺序依次回到待机状态，完成吊装工作。

综上所述，通过现场施工的实践检验，多台缆机起吊安装塔机的设计方案切实可行，而且在缩短了安装工期的同时，极大程度地简化了安装工序，故本次特大、特重型塔机高空安装是成功的。

4 结语

白鹤滩泄洪洞进水口K-1800塔机安装工程的成功和塔机的投入使用，对白鹤滩水电站总体工期的控制发挥了至关重要的作用。而且本次塔机安装技术的应用，首次实现了国内三台缆机共同抬吊，突破了三台缆机共同抬吊时的互相干扰和同步问题，克服了特大、特重物件的高空起吊安装作业的难题。瑞士进口K-1800塔机顺利安装完成的经验突破了传统的安装工艺，实现了一次性安装到位，极大地简化了安装工序，为类似条件的工程施工提供了宝贵的参考经验。

〔1〕陶 行.三峡工地上的K-1800型塔机[J].建筑机械，2000(2)∶20.

〔2〕JGJ196-2010.建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

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TV651.3∶TV532

B

2095-1809(2017)02-0012-06

韩洋勇(1990-)，男，湖北黄石人，技术员，从事水电工程施工技术管理工作；

彭鹏(1988-)，男，江西上饶人，助理工程师，从事水电工程施工技术管理工作；

李建伟(1987-)，男，河北邢台人，助理工程员，从事水电工程施工技术管理工作。