浅析三门峡水利枢纽1500kN悬臂式起重机现场安装

李恭川，刘国文

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

随着我国国民经济的发展，传统水利枢纽发电项目承担着部分能源供给，水利枢纽起重设备因投入使用时间长，已达更新换代的时间。为了更好的服务水利枢纽工程，需添置起重量更高、控制系统更先进的起重设备，本项目应运而生。

1 背景

1500kN悬臂式起重机（以下简称：悬臂吊）是上海振华重工为水利系统企业黄河明珠（集团）有限公司建造的一台安装于三门峡市用于黄河水利枢纽工程的清淤设备。黄河明珠集团要求我司在第二年6月底黄河汛期来临之前完成整机现场安装、调试及交付使用工作。作为世界港机市场占有率第一的上海振华重工，首次进入祖国母亲河水利枢纽工程。

由于第一次承接黄河水利枢纽工程起重设备，公司领导的高度重视，迅速组织设计人员参照水利设计标准着手进行产品的设计；因产品构件运输至现场采取陆路运输，车辆通行道路限高、限宽，总体长度也必须控制在一定的范围内。

2 总体思路

因项目必须控制构件运输尺寸，项目开工前，现场安装施工和工艺编制人员出发至现场，实地测量安装场地尺寸并详细了解运输路线，记录好相关尺寸后提供设计人员在施工图中对金属结构件进行了分段。结构件分段之间采用法兰与高强度螺栓连接形式，各个部件尺寸满足陆路运输尺寸要求；现场总装时，结构件拼装成大部件总装方式，按照整机部件的吊装顺序完成整机的总装。

3 大坝施工作业区域测量及陆路运输限制

3.1 大坝施工场地的现场测量、场地布置及地面保护

到达三门峡大坝现场后，同业主及施工人员对卸车位置、设备堆放位置和构件装载车辆进出路线进行复核，画出场地布置图（图1）。

图1

现场吊车途经维修井盖保护方案的确认。由业主带领，同吊车租赁公司一道实地查看，确认汽车吊进出路线上需要重点保护的几处位置。确认在汽车吊进出路线上的两处2.5m×9m的检修孔需要重点保护（图2）。保护方案：先在检修孔周边铺垫薄木板，在薄木板上铺设3m×2.8m×10m钢板。业主提供部分码头资料，评估码头的承载能力。

图2

3.2 陆路运输限宽、限高、限长问题的解决

鉴于陆路运输对运输货物的高、宽有严格的限制。经过对运输路线的实际勘察，考虑构件分段的大小、结构形式以及装车时的稳定性，最终确定最大构件高4.2m、宽3.6m、长16m。

4 结构件分段制作

4.1 结构分段制作

悬臂吊主体箱型梁结构采取分段制作，法兰连接处预留30mm修割余量，箱型梁结构整体预拼装时修割。法兰面预留5mm加工余量，加工完成后配钻孔，采用工艺螺栓连接。

4.2 L形结构吊耳使用

考虑到黄河三门峡大坝施工现场狭小及施工成本控制的因素，保证结构件使用小型吊车移位、翻身以及机构使用手拉葫芦定位安装，本项目在构件制作时多处采用了L形结构吊耳。

5 悬臂吊安装

5.1 严格按顺序组织构件装车

因三门峡大坝作为我国建国初期建造的水利枢纽工程，现今除了正常运行发电外，还是知名的旅游景点。为了在安装的同时不影响游客对枢纽工程的参观，划定的构件拼装和总装区域位置非常紧凑，需要对构件的摆放和拼装顺序精心规划，进而对制造厂的发运顺序要求严格，必须按照“自下而上”的安装顺序组织构件的装车发货。

5.2 组件模块化装配

原计划两台200t汽车吊整体抬吊（拼装好的行走底盘及机房围棚结构）整体吊装至坝下的施工方案，因施工场地受限，改为单台200t汽车吊单独作业，现场根据构件重量和重心情况修订大车行走机构和底盘主框架的安装方案。以下为方案修订后安装场地的布置图（图3）。

图3

先将四组大车行走机构按图4在坝下安装完成，同时做好防倾覆支撑。坝上同步进行底盘主框架的拼装，拼装完成后200t汽车吊不松钩，将拼装好的底盘主框架整体吊装移位至坝下，与大车行走按施工要求进行高强度螺栓拧紧。

底盘主框架围棚在坝下围制，由于原安装方案变更后，需在底盘主框架水侧面及面水左/右侧三个面，搭建完整的临时作业平台（6个长约3m的临时作业平台）。为保证现场安装进度，将现场可以使用的临时作业平台进行改制，同时及时增补部分栏杆，以备后续部件临时作业平台的安装（图4）。

图4

5.3 运输道路封路影响对整体安装场地的重新调整

底盘主框架施工过程中，接业主通知，近期构件运输车辆通行道路因翻修需封路。为保证封路不影响整个设备的安装进度，临时决定将所有大型构件在封路前全部发到大坝施工现场。

为了减轻场地不足的影响，加快生产进度，主结构件必须以最短时间在坝上拼装完成，及时吊装移位至坝下安装到位。因发货影响对现场设备堆放场地和施工场地再次重新规划。

5.4 水陆侧门框组件现场拼装及整体吊装

复核水陆侧门框单件吊装的200t吊车的承载：总装时门框组件施工图计算重量为27t，200t吊车的回转半径为12m时额定起重量为48.5t，满足吊装工况。

水陆侧门框拼装完成后，采用200t汽车吊与70t汽车吊协同作业。200t汽车吊吊装使其翻身竖立，70t汽车吊辅助，竖立后70t汽车吊拆钩，由200t汽车吊单独完成吊装移位安装的工作（图5、图6）。

图5

水陆侧门框组件作为本安装工程大型构件吊装作业的分项工程，应业主要求，编制《三门峡150t悬臂吊（水陆侧门框组件）吊装施工方案》。

施工方案针对吊装作业过程中的各项技术和安全要求、施工组织架构、施工过程各工种人员和起重设备的需求等，均进行了详细说明，确保水陆侧门框的吊装的顺利实施。

图6

5.5 主梁组件拼装、附属件装配与整体吊装

为避免主梁重量在200t汽车吊在22m回转半径24.7t的额定起重量，通过多次确认主梁各构件的理论重量，同时在主梁卸车时核实汽车各个小构件的重量，将附属件的重量也一一核实（图7）。

图7

为使主梁能够顺利吊装，吊装前与汽车吊租赁方及安装施工人员到达大坝，复核大坝上汽车吊的停放位置及其回转半径，复核后对汽车吊停放位置做好标记，确保汽车吊作业当天能准确的停靠到指定的吊装位置。

为保证主梁的顺利吊装，基于以上准备工作，主梁吊装前重新复核了主梁的吊装方案，并由现场项目经理组织协调召开了一次最终构件安装的讨论会，会上对大梁的吊装过程进行了介绍，同时对吊车何时松钩进行了详细的描述。

从汽车吊开始挂钩至主梁最终吊装至指定位置，历时4.5h，整个吊装过程包括主梁吊起、移位及最终安装至水陆侧门框定位后拆钩（图8）。

图8

6 整机配重及附属件安装

6.1 配重块的安装

本机型陆侧门腿中间配重箱内需安装150t配重，因配重箱体积有限，密度需接近于钢板，故采用公司日常生产中的余料和有缺陷的钢板，板厚不限，确保配重略大于150t。因配重安装位置临近大坝边缘，配重进入配重箱内无法使用吊车，整个配重安装均为人力搬运。

6.2 司机室、电缆卷筒、反滚轮装置、滑轮组、及吊钩等附属件的安装

司机室从侧面吊装，司机室放置在水管上滚动，通过葫芦侧拉到位；电缆卷筒采用汽车吊吊装；反滚轮装置在现场根据实际安装空间调整安装到位；滑轮组、吊钩通过辅助龙门架及葫芦协同作业安装到位（图9）。

图9

7 载荷试验

常规岸边起重机的动静载实验采用的配重箱无法在此设备上使用，因设备临时水，故通过在起重吊钩上挂水袋，水袋中刻度反映重量来实现1.1倍的动载和1.25倍静载整机型式试验，测试整机的吊载性能（图10）。

8 结语

从悬臂吊第一车构件开始运输至顺利交机，共历经三个月的时间。由于项目位于黄河中下游，安装在坝下40m处，构件运输、场地摆放、构件拼装和最终吊装，场地条件极为苛刻。为确保施工安全，提高现场安装的施工效率，并兼顾运输与拼装的便捷性，本项目采用了一体化设计，即构件上支座、梯子平台等均采用螺栓连接的方式，大大提升了构件在地面拼装后的完整性。

该项目在调试试车过程中，首次采用试重水袋作为重物，施工人员克服了初期对水袋的应用场景、操作和指挥要求等不熟悉的困难，历经96h连续不间断的试验，顺利完成型式试验，确保黄河进入汛期前完成设备的交付，也标志着上海振华重工的起重机产品首次在水利枢纽工程建设领域取得了成功。