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摘 要：水电站超大型压力钢管竖井非常规方法安装是水电金结安装的重点和难点，本文以苗尾水电站为依托，对超大型大力钢管“卷扬机+天锚”安装方法进行了介绍，希望本成功的方法可以在类似项目中进行借鉴和推广。
关键词：钢管；卷扬机；天锚；地锚；侧锚；竖井
中图分类号：TV547.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0280-02
1 概 述
苗尾水电站位于云南省大理州云龙县境内的澜沧江河段上，是澜沧江上游河段一库七级开发方案中的最下游一级电站。水电站超大型压力钢管包括4条引水压力钢管，钢管直径10.2m，材料为AY610D和Q345R两种材质，板厚为24～44mm，共计13682.31t，竖井最重一节钢管为28t。管道分为上平段、上弯段、竖井段、下弯段和下平段，其中竖井段高度72m。电站设2个交通洞，2#交通洞用于机组下平段压力钢管安装，灌溉取水洞用于机组下弯段、竖井段、上弯段和上平段压力钢管安装。
2 安装规划
苗尾水电站地质条件恶劣，洞室土质为沙质绢云板岩，洞顶上方土质有大面积的断层，安装风险较大，安装专业技术要求较高。压力钢管均使用“卷扬机+天锚”的方法安装。
2.1 洞内运输
洞内使用自动转向台车运输，运输前轨道应当铺设并验收完成，地锚、导向、卷扬机安装就位。动滑轮与台车连接，运输时使用卷扬机牵引动滑轮。
2.2 卷扬机布置
如图1卷扬机设备布置图，竖井、上弯段、上平段钢管安装，共计布置了24台卷扬机，其中5t卷扬机5台，8t卷扬机19台，10t卷扬机1台。
2.3 上弯段天锚、地锚、侧锚布置
每个竖井上方布置了5个天锚，分别为1#、2#、3#、4#、5#天锚，见图2天锚布置图，每个天锚对应有2个地锚和1侧锚，侧锚布置在洞壁上且与天锚平行，地锚布置在洞壁与底板的交汇处且与钢管走向平行。
2.4 下弯段地锚、侧锚布置
在下弯段上游侧墙上制作2个天锚，在左岸侧墙上制作2个侧锚，布置2台卷扬机，使用卷扬机牵引钢管的下滑，见图3。
2.5 吊装布置
1#天锚吊重40t，选择50t滑轮组，配直径24mm钢丝绳。2#、3#、4#、5#天锚吊重按照25t设计，选择32t滑轮组，配直径24mm钢丝绳。见图2。
使用1#天锚将钢管起吊，然后使用2#和1#天锚在引水遂洞内将钢管翻面（1#天锚下落，2#天锚起升），翻面后将管节平放在大台车上。使用卷扬机配合滑轮组将大台车和钢管顺着钢箱梁轨道缓慢溜放至竖井孔口上方。钢管下放使用3#和5#天锚，8t卷扬机配合32t滑轮组下放压力钢管。下放前起升3#和5#天锚，将大台车从竖井上方牵引至轨道梁的上游段后，再使用3#和5#天锚下放管节。
3 安装顺序和工艺
3.1 安装顺序
钢管安装顺序：下弯段→竖井段→上弯段→上平段。
3.2 安装工艺流程
钢管安装工艺流程：钢管吊装和运输就位→平台搭设→管节码缝→码缝验收→焊缝焊接→焊缝探伤→焊缝防腐→外包混凝土浇筑。
4 下弯段钢管安装
下彎段压力钢管共计17节，前3节从下平洞运输到位后安装，其余14节钢管从竖井下放安装。
前3节钢管安装时，先铺设平直的钢轨道，轨道使用型钢焊接而成。如图5下弯段前3节钢管安装示意，将前3节钢管按照③→②→①的顺序运输到位，再使用手拉葫芦将管节按照①→②→③的顺序安装。先安装定位节①，定位节验收加固到位后再依次安装②和③管节。3节钢管全部安装完成验收后浇筑混凝土，凝期达到70%时即可开始安装其余14节压力钢管。
其余14节压力钢管安装均从竖井下放，安装前首先在下弯段铺设弧形轨道，轨道使用工字钢制作而成；在下弯段布置2台卷扬机，侧锚、滑轮组和钢丝绳连接到位；钢管在竖井吊装前滑轨的牛腿焊接完成。当管节从竖井下放至下弯段侧锚以下适当位置时，将侧锚连接的滑轮组与钢管上的预设吊点连接，牵引侧锚2个吊点，去掉竖井的下放吊点，使用2台卷扬机将钢管沿轨道缓慢下滑到位。下弯段其余14节压力钢管安装，见图3。
5 竖井段钢管安装
竖井段钢管下放使用3#和5#天锚，8t卷扬机配合32t滑轮组下放压力钢管。下放前起升3#和5#天锚，将大台车从竖井上方牵引至轨道梁的上游段。3#和5#天锚同步下放，将钢管就位至安装部位。
6 上弯段钢管安装
上弯段钢管安装见图4，前8节压力钢管安装，利用转向台车将钢管运输至上平洞1#天锚位置，使用1#和2#天锚使钢管翻转90°，将钢管平放于平板台车上，用平板台车将钢管运输到竖井段天锚的下方，用卷扬机及洞顶的天锚将压力钢管吊起，将平板台车移出，缓慢吊起压力钢管，至钢管安装位上方500mm左右时，单吊点操作调整钢管的空中斜度，继续缓缓下放钢管，使钢管落于安装部位，调整固定后松钩。
后8节压力钢管安装，利用转向台车将钢管运输至上平洞1#天锚位置，将其运输至靠近上弯段钢管部位，用布置于洞顶的1#天锚拉住钢管上部（防止钢管倾翻），同时利用10t卷扬机及地锚向上游拉住运输台车，缓缓向下游将钢管和台车拉至上弯段预设的弧形轨道上，同时缓缓松上、下拉索，使钢管保持平衡不倾翻，如此使钢管缓缓下滑至安装部位，顶起钢管并与洞室及已安装钢管临时固定，松开上拉索，并解除钢管与台车的捆绑，将台车向上游拉起移走，调整好钢管安装尺寸后固定。
7 结 语
苗尾水电站于2017年已经投产发电，钢管运行状况良好。在安装和施工过程当中，该方法技术成熟、设计合理，完全满足现场进度、安全和质量的要求。使用该方法创造了最高月安装1800t压力钢管和年安装10800t的工程量记录，受到了业主和监理的高度认可和表彰。希望该安装方法能在类似项目中推广应用。
参考文献
[1]《机械设计手册》机械工业出版社，2004.
[2]《起重机设计手册》.中国铁道出版社，1997.
[3]《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017-2007）.2007.
[4]《岩土锚杆（索）技术规范》（CECS22：2005）.
[5]《建筑卷扬机试验规范和方法》（GB6947-1986）.
收稿日期：2018-9-2
作者简介：廖全勇（1970-），男，高级工程师。
关键词：钢管；卷扬机；天锚；地锚；侧锚；竖井
中图分类号：TV547.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0280-02
1 概 述
苗尾水电站位于云南省大理州云龙县境内的澜沧江河段上，是澜沧江上游河段一库七级开发方案中的最下游一级电站。水电站超大型压力钢管包括4条引水压力钢管，钢管直径10.2m，材料为AY610D和Q345R两种材质，板厚为24～44mm，共计13682.31t，竖井最重一节钢管为28t。管道分为上平段、上弯段、竖井段、下弯段和下平段，其中竖井段高度72m。电站设2个交通洞，2#交通洞用于机组下平段压力钢管安装，灌溉取水洞用于机组下弯段、竖井段、上弯段和上平段压力钢管安装。
2 安装规划
苗尾水电站地质条件恶劣，洞室土质为沙质绢云板岩，洞顶上方土质有大面积的断层，安装风险较大，安装专业技术要求较高。压力钢管均使用“卷扬机+天锚”的方法安装。
2.1 洞内运输
洞内使用自动转向台车运输，运输前轨道应当铺设并验收完成，地锚、导向、卷扬机安装就位。动滑轮与台车连接，运输时使用卷扬机牵引动滑轮。
2.2 卷扬机布置
如图1卷扬机设备布置图，竖井、上弯段、上平段钢管安装，共计布置了24台卷扬机，其中5t卷扬机5台，8t卷扬机19台，10t卷扬机1台。
2.3 上弯段天锚、地锚、侧锚布置
每个竖井上方布置了5个天锚，分别为1#、2#、3#、4#、5#天锚，见图2天锚布置图，每个天锚对应有2个地锚和1侧锚，侧锚布置在洞壁上且与天锚平行，地锚布置在洞壁与底板的交汇处且与钢管走向平行。
2.4 下弯段地锚、侧锚布置
在下弯段上游侧墙上制作2个天锚，在左岸侧墙上制作2个侧锚，布置2台卷扬机，使用卷扬机牵引钢管的下滑，见图3。
2.5 吊装布置
1#天锚吊重40t，选择50t滑轮组，配直径24mm钢丝绳。2#、3#、4#、5#天锚吊重按照25t设计，选择32t滑轮组，配直径24mm钢丝绳。见图2。
使用1#天锚将钢管起吊，然后使用2#和1#天锚在引水遂洞内将钢管翻面（1#天锚下落，2#天锚起升），翻面后将管节平放在大台车上。使用卷扬机配合滑轮组将大台车和钢管顺着钢箱梁轨道缓慢溜放至竖井孔口上方。钢管下放使用3#和5#天锚，8t卷扬机配合32t滑轮组下放压力钢管。下放前起升3#和5#天锚，将大台车从竖井上方牵引至轨道梁的上游段后，再使用3#和5#天锚下放管节。
3 安装顺序和工艺
3.1 安装顺序
钢管安装顺序：下弯段→竖井段→上弯段→上平段。
3.2 安装工艺流程
钢管安装工艺流程：钢管吊装和运输就位→平台搭设→管节码缝→码缝验收→焊缝焊接→焊缝探伤→焊缝防腐→外包混凝土浇筑。
4 下弯段钢管安装
下彎段压力钢管共计17节，前3节从下平洞运输到位后安装，其余14节钢管从竖井下放安装。
前3节钢管安装时，先铺设平直的钢轨道，轨道使用型钢焊接而成。如图5下弯段前3节钢管安装示意，将前3节钢管按照③→②→①的顺序运输到位，再使用手拉葫芦将管节按照①→②→③的顺序安装。先安装定位节①，定位节验收加固到位后再依次安装②和③管节。3节钢管全部安装完成验收后浇筑混凝土，凝期达到70%时即可开始安装其余14节压力钢管。
其余14节压力钢管安装均从竖井下放，安装前首先在下弯段铺设弧形轨道，轨道使用工字钢制作而成；在下弯段布置2台卷扬机，侧锚、滑轮组和钢丝绳连接到位；钢管在竖井吊装前滑轨的牛腿焊接完成。当管节从竖井下放至下弯段侧锚以下适当位置时，将侧锚连接的滑轮组与钢管上的预设吊点连接，牵引侧锚2个吊点，去掉竖井的下放吊点，使用2台卷扬机将钢管沿轨道缓慢下滑到位。下弯段其余14节压力钢管安装，见图3。
5 竖井段钢管安装
竖井段钢管下放使用3#和5#天锚，8t卷扬机配合32t滑轮组下放压力钢管。下放前起升3#和5#天锚，将大台车从竖井上方牵引至轨道梁的上游段。3#和5#天锚同步下放，将钢管就位至安装部位。
6 上弯段钢管安装
上弯段钢管安装见图4，前8节压力钢管安装，利用转向台车将钢管运输至上平洞1#天锚位置，使用1#和2#天锚使钢管翻转90°，将钢管平放于平板台车上，用平板台车将钢管运输到竖井段天锚的下方，用卷扬机及洞顶的天锚将压力钢管吊起，将平板台车移出，缓慢吊起压力钢管，至钢管安装位上方500mm左右时，单吊点操作调整钢管的空中斜度，继续缓缓下放钢管，使钢管落于安装部位，调整固定后松钩。
后8节压力钢管安装，利用转向台车将钢管运输至上平洞1#天锚位置，将其运输至靠近上弯段钢管部位，用布置于洞顶的1#天锚拉住钢管上部（防止钢管倾翻），同时利用10t卷扬机及地锚向上游拉住运输台车，缓缓向下游将钢管和台车拉至上弯段预设的弧形轨道上，同时缓缓松上、下拉索，使钢管保持平衡不倾翻，如此使钢管缓缓下滑至安装部位，顶起钢管并与洞室及已安装钢管临时固定，松开上拉索，并解除钢管与台车的捆绑，将台车向上游拉起移走，调整好钢管安装尺寸后固定。
7 结 语
苗尾水电站于2017年已经投产发电，钢管运行状况良好。在安装和施工过程当中，该方法技术成熟、设计合理，完全满足现场进度、安全和质量的要求。使用该方法创造了最高月安装1800t压力钢管和年安装10800t的工程量记录，受到了业主和监理的高度认可和表彰。希望该安装方法能在类似项目中推广应用。
参考文献
[1]《机械设计手册》机械工业出版社，2004.
[2]《起重机设计手册》.中国铁道出版社，1997.
[3]《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017-2007）.2007.
[4]《岩土锚杆（索）技术规范》（CECS22：2005）.
[5]《建筑卷扬机试验规范和方法》（GB6947-1986）.
收稿日期：2018-9-2
作者简介：廖全勇（1970-），男，高级工程师。