浅谈水电站压力钢管洞内施工技术研究及应用

袁 龙

(中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

0 引言

目前，国外水电站压力钢管洞内安装施工一般采用“立式”进行道路运输，通过钢管运洞运输至安装部位后直接进行卸车安装。但是“立式”运输存在翻车、碰撞等较大的安全风险，对钢管运输洞的高度也有特别要求，给压力钢管运输、安装带来一定困难。

阿根廷Néstor Kirchner水电站压力钢管管节重30 t、高3 000 mm、φ 9 500 mm，须在下平段钢管运输洞与引水洞进行卸车、翻车施工。压力钢管采用“平运”，可降低压力钢管的运输风险，水电站施工支洞尺寸满足“平运”的要求，但需要将钢管在洞内进行翻身作业才可完成安装施工。基于此，研究了对压力钢管进行翻身的技术，该技术解决了水电站压力钢管“平运”时洞内起吊、翻身的问题，提供了一种规避安全风险、提高工效的压力钢管洞内翻身方法，操作起来也十分简单。

1 技术特点

压力钢管洞内翻身方法是在钢管运输洞和钢管引水筒交叉处确定3组吊点位置，在3组吊点位置进行局部扩挖，扩挖高度=钢管高度+天锚高度+钢丝绳、滑轮组高度+480～550 mm。3组天锚安装在引水隧洞洞顶，形成正三角形，3组天锚下方对应安装3组地锚和3台卷扬机，各组地锚分别通过钢丝绳与对应卷扬机和天锚及滑轮组连成整体，3组天锚及滑轮组共同对压力钢管进行起吊，其中两组天锚提升压力钢管高度，另一组天锚下放压力钢管吊点高度，待钢管完成翻身后处于竖直状态后，拆卸另一组天锚吊点，完成压力钢管的翻身施工。

该技术采用天锚吊点配合卷扬机对钢管进行翻身施工，可有效解决了洞内无起吊设备或不便于起吊设备进行吊装的压力钢管吊装、翻身施工；翻身过程平稳、安全、高效，可提高压力钢管安装工效，降低劳动强度，操作简单，可最大限度保证压力钢管翻身过程中不变形，提高安装质量。

2 技术实施方法

2.1 施工配置

1)卷扬机购买成品设备，一般以动(定)滑轮绕绳倍率选用满足额定载荷的3台卷扬机，要确保卷扬机能正常工作和运行，须预埋基础锚杆使得卷扬机牢固固定，且卷扬机电气符合相关规定要求。3台卷扬机布置位置如图1所示。

图1 压力钢管洞内翻身各吊点布置图

2)天锚采用φ36 mm螺纹钢入岩6 m，天锚安装完成后，进行砂浆回填灌浆和负载试验。主要作用是作为滑轮组挂点进行起吊施工。滑轮组购买成品，主要连接地锚钢丝绳与钢管吊点钢丝绳，滑轮组分为定(动)滑轮，主要改变力的作用方向和省力，降低卷扬机载荷。天锚及滑轮组安装位置如图1～图3所示。

3)地锚采用φ36 mm螺纹钢入岩3 m，地锚安装完成后，进行砂浆回填灌浆和负载试验。主要是将卷扬机钢丝绳拉力导向后传递至天锚滑轮组。地锚安装位置如图1～2所示。

2.2 施工方案

3组天锚及滑轮组共同对压力钢管进行起吊，其中2组天锚提升钢管高度，一组天锚下放钢管吊点高度，待钢管处于竖直状态后，拆卸另一组天锚吊点，完成压力钢管的翻身施工。引水洞顶拱进行扩挖，安装天锚、地锚、卷扬机，然后将卷扬机钢丝绳通过地锚将天锚上的钢丝绳按需进行穿绕。

利用平板车将压力钢管通过钢管运输洞运至与引水洞交叉部位天锚正下方，通过卷扬机钢丝绳将3组天锚连接的滑轮组与钢管进行可靠固定；进行钢管卸车并提升3台卷扬机钢丝绳，缓慢提高1#、2#卷扬机和滑轮组高度，缓慢下放3#卷扬机和滑轮组高度，使钢管缓慢倾斜，待钢管处于竖直状态后，拆卸3#卷扬机和滑轮组吊装，进行钢管安装施工。全部压力钢管安装完成后，拆除3#天锚、卷扬机、滑轮组，预留1#、2#天锚、卷扬机、滑轮组进行凑合节安装；凑合节安装完成后，依次将1#、2#天锚、卷扬机、滑轮组等各部件拆除再次循环利用。

2.3 施工步骤

在钢管运输洞1和压力钢管引水洞2交叉处确定3组吊点位置，在3组吊点位置进行局部扩挖，扩挖高度=钢管高度+天锚高度+钢丝绳、滑轮组高度+500 mm。在3组吊点位置安装1#天锚及滑轮组、2#天锚及滑轮组、3#天锚及滑轮组，3组天锚安装在引水隧洞顶顶形成正三角形，如图1所示。然后在3组天锚下方对应安装1#地锚及导向滑轮和1#卷扬机，2#地锚、导向滑轮和2#卷扬机，3#地锚、导向滑轮和3#卷扬机。

1#地锚及导向滑轮通过钢丝绳与1#卷扬机和1#天锚及滑轮组连接成整体，2#地锚及导向滑轮通过钢丝绳与2#卷扬机和2#天锚及滑轮组连接成整体，3#地锚及导向滑轮通过钢丝绳与3#卷扬机和3#天锚及滑轮组连接成整体。3组天锚及滑轮组共同对压力钢管进行起吊，其中1#及2#天锚提升压力钢管高度，3#天锚下放压力钢管吊点高度(见图2)，待钢管完成翻身处于竖直状态后(见图3)，拆卸3#天锚吊点，完成压力钢管的翻身施工。

图2 压力钢管洞内翻身吊点起吊示意图图3 压力钢管洞内翻身状态示意图

3 结语

水电站压力钢管洞内翻身技术采用天锚、地锚、滑轮组、卷扬机对钢管进行翻身施工，可解决洞内无起吊设备或不便于起吊设备进行吊装的压力钢管吊装、翻身施工，也可防止压力钢管翻身时造成管节变形，影响安装质量。该施工技术试用于阿根廷Néstor Kirchner水电站，实施效果良好。该施工技术可供同类水电工程压力钢管洞内翻身、安装时借鉴，具有良好的应用和推广前景。