抽蓄电站进水球阀基础螺栓整体预埋技术

施庭东，董 博，雷 恒

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

1 引言

国内在建的永泰抽水蓄能电站，位于福建省福州市永泰县白云乡境内，电站共布置4台单机容量300 MW的立轴单级混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量1 200 MW，电站建成后平均年发电量12亿kW·h，平均年抽水电量16亿kW·h。其中电站进水球阀重123.5 t，流道直径2 300 mm，进水球阀安装前需完成基础螺栓预埋和浇筑工作，进水球阀作为引水隧道与机组段的隔断装置，上游连接引水压力钢管，下游连接蜗壳延伸段，是单位面积上受力最大的水电设备之一，必须保证其基础螺栓预埋精度和基础强度。单台机进水球阀基础螺栓共8颗，左右对称分布，基础螺栓预埋方法多种多样，以往多采用逐一安装调整的方式，调整时会相互影响，且浇筑后难以保证基础螺栓位置精度，本工程采用基础螺栓整体预埋的方法，螺栓就位后先依据基础螺栓中心线间距，将同一范围内的基础螺栓连接成整体，最后对螺栓群调整一次即可，保证了螺栓中心线间距可有效降低累计误差，提高基础螺栓预埋精度。

2 预埋方案比选

2.1 基础螺栓预埋要求

基础螺栓位置取决于球阀安装位置，球阀安装位置结合下游蜗壳延伸段法兰中心位置和上游压力钢管，安装后必须保证引水管同心度，因此需要严格控制基础螺栓方位偏差。进水球阀在挡水时受到水压力的作用会发生沿水流方向的位移量，需要放置进水球阀向上浮动，需保证安装后基础螺栓预紧后能高出螺母5个螺牙左右，也要保证螺母下方有足够的螺牙，使得螺栓能预紧到设计力矩，因此安装基础螺栓时必须严格控制基础螺栓高程偏差。为保证球阀基础螺栓受力良好，安装后螺母须与球阀贴合紧密，故预埋基础螺栓时需要控制螺栓垂直度，避免歪斜，预埋要求如表1所示。

表1 基础螺栓预埋控制标准汇总

2.2 基础螺栓整体安装方案比选

2.2.1 使用的材料比选

将单颗的螺栓连接成整体结果，材料的选择有很多种，可以选木材，预制木模板固定；可使用钢筋、角钢、槽钢焊接架子加固等。其中槽钢的连接最为稳固，接触面大，采用焊接方式连接牢固可靠，且平面较宽，便于调整加垫，因此选用合适的槽钢， 在螺栓顶部进行连接，螺栓顶部通常留有加工和起吊孔，可选择螺栓连接固定螺栓和槽钢，选择焊接方式固定各槽钢段。

2.2.2 施工顺序比选

第一种是在空旷处将全部螺栓组合连接成整体，再吊装到安装位置，调整中心、高程位置即可加固；第二种为在基础螺栓底部制作托架，将螺栓逐一搬运至安装位置，调整每颗螺栓之间中心线间距符合要求后连接成整体，再对整体进行中心位置、高程等调整即可；本次进水球阀基础螺栓安装是在一期预留孔里作业，先连接成整体再吊装可能造成螺栓整体与预留的混凝土坑发生碰撞，难以就位，故选择第二种方案。连接时仅在螺栓顶部连接成整体，调整完成后进行整体加固。

3 螺栓预埋技术要点

3.1 设置基准点与基准线

进水球阀基础螺栓埋设时，上游引水钢管、下游蜗壳延伸段均已预埋完成，并且实际位置存在误差，故基础螺栓测量放线时应结合上、下游管道中心线确定。首先在基墩周围制作稳固线架，可使用槽钢或角钢，要求测量线架与施工平台分离，四周加固牢靠，不易晃动。在线架四周张贴“测量线架，禁止碰撞”标识。

使用全站仪依据上、下游管道中心和基础螺栓设计位置标记出纵横中心线，中心线标记后使用钢锯片在标记位置开槽用于架设钢琴线，开槽后再次复测标记位置偏差应≤0.5 mm，符合要求后使用0.4 mm钢琴线布置出纵、横中心线，钢筋线两端捆绑适量重物。此中心线将作为基础螺栓位置调整依据，施工过程务必采取有效保护措施。

3.2 基础螺栓就位

在基础螺栓就位前检查一期预留孔是否符合图纸要求，检查无障碍物阻挡，在预留孔底部设置支架或垫块，要求支架的高程偏差为-5～0 mm，切不可出现正偏差。检查支架稳固后将基础螺栓逐一吊装到安装位置，存放到支架上，注意吊装过程采用软质材料保护螺栓丝牙。事先准备好0.5 mm、2.0 mm、5.0 mm的调整垫片，用于调整基础螺栓底座与支架的水平度，保证两部件接触良好，同时可以调整基础螺栓安装高程。

3.3 同一范围内的螺栓连接成整体

根据图纸上螺栓间距值，将区域1、区域2内的基础螺栓分别固定为一个整体，切割对应长度的槽钢，用于将基础螺栓连成整体。螺栓横向、纵向间距分别为400 mm和600 mm，考虑到测量螺栓中心距需要，将固定槽钢连接焊缝设置到螺栓外侧，避开螺栓中心孔。

图1 基础螺栓区域划分示意图

基础螺栓顶部留有M16中心孔，用于基础螺栓加固与吊运。在连接槽钢合适位置开设腰型孔，将连接槽钢安装于螺栓顶部，通过M16螺栓将连接槽钢固定在螺栓顶部，在M16固定螺栓顶部中心位置打样冲标记点，作为螺栓调整时中心距离测量点。先安装纵向方向固定槽钢，调整纵向两颗螺栓间距为600 mm，要求偏差≤0.5 mm，完成后预紧M16螺栓。调整横向两颗螺栓满足间距为400 mm，采用焊接的方式将横向槽钢与纵向槽钢连接，焊接完成后再次复测螺栓间距应符合要求，测量对角两颗间距，两组对角间距值偏差应≤1 mm，至此同一区域内的螺栓被连接为一个整体。

图2 基础螺栓连为整体剖面图

使用手拉葫芦将连接成整体的螺栓轻轻吊起，至脱离底部支架的高度即可，然后自由下落至支架上，以保证每根螺栓处于垂直的状态。螺栓整体落回支架上时重新检查各螺栓间距应符合要求。

3.4 螺栓整体调整

以下游蜗壳延伸段法兰面中心线作为基准高程点调整基础螺栓顶部高程。在法兰面中心线处悬挂卷尺，使用水准仪测量螺栓顶部高程，通过在基础螺栓和底部支架之间加装垫片的方式调整顶部高程，调整后的高程偏差应为0～3 mm，调整符合要求后将基础螺栓底部垫实。

检查布置的进水球阀纵、横中心线未偏离基准点，使用5 t螺栓千斤顶轻顶螺栓整体，测量基础螺栓到纵、横中心线的距离，调整至距离偏差≤1 mm时即可。分别调整两个区域内的螺栓整体到中心线的距离符合图纸要求。完成后初步固定螺栓整体，再次复测螺栓顶部高程应符合要求，否则重新微调。

图3 基础螺栓整体调整示意图

3.5 螺栓加固与防护

在调整好的螺栓整体周围焊接钢筋加固，使得螺栓整体与预埋的钢筋相连，加固完成后螺栓整体应连接可靠，不摇晃。加固完成后复测基础螺栓到中心线的距离，螺栓顶部高程应符合要求，完成后申请验收，由施工项目部执行三检制验收。

经三检制验收完成后使用破布、橡胶等软质材料将基础螺栓丝牙包裹，避免浇筑时损坏或污染丝牙。同时拆除布置的纵、横中心线，移交土建进行二期混凝土浇筑。

3.6 整体预埋技术效果展示

进水球阀基础螺栓整体预埋技术有效提高了施工效率，避免在调整时基础螺栓间相互影响，也大大降低了误差累计的风险，保证了施工质量。电站机电安装在使用了进水球阀基础螺栓整体预埋技术后，施工时间由原来的5 d缩短至2 d，基础螺栓预埋施工全部一次性验收通过，基础螺栓预埋测量成果如表2所示，施工质量均优于控制标准。

表2 基础螺栓整体预埋后测量结果汇总表单位：mm

4 结语

目前抽水蓄能机组发展迅速，其特点为机组尺寸小、转速快、压力高，同时施工工期紧，控制精度要求高，基础螺栓整体预埋技术从工作效率的初衷出发，将单一螺栓调整转变为针对螺栓组的调整，减少了重复施工，将单一螺栓连接成螺栓组后，最终进行一次中心、方位的调整即可，以此来提高施工效率。基础螺栓整体预埋技术工艺简单，现场施工操作方便，有较好的应用价值，可应用到类似工程的基础螺栓预埋施工，该整体预埋安装技术贯彻了现代化工程施工理念，因此其还有助于推动预制结构项目配套技术的发展，对于满足行业发展需求具有显著的促进作用。