水电站机组蜗壳安装技术及安全防控措施

吕国伟

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610299）

0 引言

杨房沟水电站，作为我国首个EPC 模式建设的大型水电站，左地下厂房布置4 台单机容量375MW 的水轮发电机组，总装机容量1500MW。单台机组蜗壳分27 节，包括21 节蜗壳和6 节延伸段，单节最大尺寸为蜗壳延伸段第6 节，尺寸为Φ8.82m×1.25m（进口段）。蜗壳材质为S500M，最大板厚52mm，最小板厚25mm。

蜗壳设四个凑合节，瓦片凑合，制造时在进水边侧预留100mm现场配割余量，分别为蜗壳进口延伸段第6 节、蜗壳第4 节、蜗壳第11 节、蜗壳第17 节，其中蜗壳进口延伸段第6 节配割余量为250mm。蜗壳基础采用钢支墩、拉紧器拉锚的固定方式。在蜗壳底部、腰部总共布置有41 件蜗壳支撑；蜗壳腰部布置29 个蜗壳拉锚。

1 施工现场布置

蜗壳安装条件：混凝土浇筑至1968.50m，蜗壳安装预埋基础板、锚钩预埋支墩浇筑完成；座环安装就位、验收完成；座环基础预紧、焊接加固、验收完成；座环上、下施工作业平台搭设完成；蜗壳基坑安装、焊接电源布置到位，满足蜗壳安装焊接要求；安装间80t 或600t施工桥机具备吊装蜗壳能力。

根据基坑施工进度和蜗壳安装时间，安装间的工位主要用于座环组圆焊接、基础环的组焊施工、机坑里衬的组圆焊接施工等，安装场仅考虑蜗壳卸车工位，蜗壳在安装场尽可能少占用场地，因此需要车辆全天候、不间断地拉运蜗壳，以满足蜗壳挂装施工进度，见图1。

图1 蜗壳支墩图

1.1 基坑内场地布置

每台机组座环上环板、基础环环板上布置两层封闭施工平台，用于蜗壳挂装和焊接施工作业。平台采用工字钢框架结构，表面铺设花纹钢板，按承重结构设计。平台上布置电源、焊机、焊条烘干箱、温控仪、空压机、碳弧气刨机等设备，并且堆放焊条、加温片、工器具、零星材料等。上层平台开进人孔，布置1 套爬梯至下层平台。在蜗壳外侧布置脚手架、轻钢跳板施工作业平台，用于蜗壳挂装调整、蜗壳环缝焊接施工。平台沿蜗壳外圆弧度搭设，自蜗壳层混凝土地面开始搭设，按每2m 一层施工焊接平台布置，脚手架上铺设双排轻钢跳板作为施工平台，平台外侧用布设安全围栏。在蜗壳内侧内支撑上焊接角钢等材料，用轻钢跳板搭设焊接施工作业平台。

1.2 供电

基坑内蜗壳施工作业，蜗壳焊接的焊机、焊条烘干箱、温控仪、空压机、碳弧气刨机、加热片等施工用电负荷，单台机组需要约1000kW负荷，考虑2 台机组蜗壳同时施工。从地下厂房安装间配电中心供电，通过主厂房上游栈桥电缆送至二级配电柜，最终送至1#、2#机组和3#、4#机组之间1968.50 高程的2 个3 级配电盘上，供1#～4#机组蜗壳基坑安装、焊接、加温施工用电。

1.3 通风

地下厂房通风利用土建形成的通风系统。焊接施工用气设备为0.9m3空压机和3m3空压机，布置在焊接区域。压缩空气经冷却装置及油水分离器处理后使用，以确保压缩空气干燥洁净。同时在焊接及防腐作业区域布置轴流排烟风机进行临时通风。

2 保障措施

为确保工程顺利进行，在安全建设方面提出以下措施：

（1）工区将在安装工作中开展多工作面交叉、平行作业的方法，缩短关键线路，减少直线工期，加快工程进度，确保蜗壳按期或提前完成。

（2）积极参加业主、监理和总承包召开的有关会议，及时落实会议决定。

（3）做好环境保护、治安保卫、防洪度汛等工作，避免各种意外情况对生产的不利影响。

（4）建立以工区主任为质量安全第一责任人，施工班长为班组质量安全第一责任人的质量安全管理体系，并设立专职质量安全工程师，从工区主任、质量管理部、安全环保部层层把关。

3 蜗壳挂装

3.1 准备

（1）一般准备

根据图纸的材料明细表及发货清单，与厂家代表、监理、管理局共同检查蜗壳部件是否损坏，清点货物是否到齐，测压接头、螺塞、支撑件、电焊条及其它附件等是否齐全，并记录确认。

（2）施工场地准备

清理安装间场地和设备，将现场多余杂乱的设备和材料吊走或摆放整齐在其它位置，保证运输吊装通道的畅通。

（3）基准点测放

根据厂家图纸在蜗壳底板层1968.5m 放蜗壳断面中点、远点地样，以在地面上标好的蜗壳投影线作为蜗壳安装参考线。特别是定位节，需在定位节两侧放断面中心点、远点地样。复测座环安装高程，检查座环固定导叶中心线标记的准确性，在固定导叶上标记明确的高程标记。

3.2 蜗壳翻身

在安装场用厂房80t 或600t 桥机上、下游2 个钩进行蜗壳抬翻。蜗壳进口直管段翻身时，用上游主钩做主起吊钩，下游副钩做翻身吊钩；其余管节翻身时，上、下游任一钩做主起吊钩均可。以下均以上游主钩做主起吊钩。厂房桥机上游主钩挂2 点，挂装在蜗壳顶部主吊点上，桥机下游副钩挂2 点，挂装在蜗壳底部翻身吊点上。同时起升厂房桥机上、下游2 个钩，将蜗壳抬起，缓慢降落下游翻身副钩，直至副钩钢丝绳不受力。摘除副钩钢丝绳。

3.3 蜗壳挂装顺序

根据蜗壳装配图，确定蜗壳延伸段第3 节、蜗壳第10 节、蜗壳第16 节及已装焊在座环上的蜗壳尾部管节作为定位节；凑合节为：蜗壳延伸段第6 节、蜗壳第4 节、蜗壳第11 节、蜗壳第17 节。先进行定位节的挂装，定位节挂装后沿逆时针进行蜗壳其余管节的挂装，然后进行两定位节之间的蜗壳凑合节的挂装，最后进行蜗壳与压力钢管之间的蜗壳延伸段第6 节的挂装。

（1）蜗壳挂装顺序。第10 节（定位节）→第3 节（定位节）→第16节（定位节）→第21 节→第9 节→第15 节→第2 节→第20 节→第8节→第14 节→第1 节→第19 节→第7 节→第13 节→第18 节→第6 节→第12 节→第5 节→延伸段第1 节→延伸段第2 节→延伸段第3 节→第4 节→延伸段第5 节→第17 节（凑合节）→第11 节（凑合节）→第4 节（凑合节）→蜗壳延伸段第6 节（凑合节），见图2。

图2 蜗壳挂装顺序图

（2）定位节挂装。在蜗壳底部与混凝土之间安装支墩、千斤顶作为外支撑调整工具。吊装定位节，根据定位节位置，将定位节开口与座环上过渡板上标记对应，用座环上过渡板上的挡块将蜗壳拖住；缓慢落钩，让蜗壳下滑，底板向座环下过渡板靠拢，落在座环下过渡板上的挡块上。用蜗壳远点的支撑、蜗壳底板支撑及临时支撑固定蜗壳定位节。

（3）其它管节挂装。蜗壳其余节挂装时，首先调整蜗壳与过渡板之间的错牙、间隙，错牙应不大于2mm、间隙应在2～4mm 之间。其次再调整环缝的间隙、错牙，间隙应在2～4mm 之间、错牙应不大于3mm。调整合格后，在相应焊缝的背缝上点焊固定。

蜗壳环缝间隙、错牙调整时，只允许调整或割断靠近定位节一侧的蜗壳内支撑（若蜗壳管节内仅有一排支撑，除了蜗壳靠近过渡板开口方向的内支撑外，不允许调整或配割蜗壳内支撑，否则应按蜗壳的拼装要求对每节蜗壳的进、出水边进行断面尺寸检查），另一侧蜗壳内支撑不允许割断。为防止蜗壳环缝焊接应力过大，环缝错牙、间隙的调整合格后应拧紧千斤顶以使蜗壳的重量尽量转移到千斤顶上并传递到相应的混凝土。蜗壳环缝的调整顺序应与蜗壳的挂装顺序一致。为保证座环水平在蜗壳的挂装过程中变化尽可能小，蜗壳挂装时应注意座环的受力平衡、尽量采用中心对称挂装蜗壳，并在蜗壳挂装过程中及时地安装上相应的蜗壳支撑以将蜗壳的重量尽量转移到蜗壳支撑上。同时，在蜗壳的挂装、调整过程中应监视座环的水平。为保证蜗壳与压力钢管的平滑连接，蜗壳直管段挂装时应调整蜗壳直管段到机组Y 轴线的距离，偏差应不大于—蜗壳进口直径8820mm）。蜗壳环缝压缝调整采用自制压缝器进行，压缝器单侧焊接在蜗壳上，焊接工艺同蜗壳环缝焊接工艺，用梯形螺杆进行环缝错牙调整，安装尽量采取少码压缝。

4 安全技术措施

施工现场成立以总承包项目部领导下的，由工区主任、工区副主任、安全总监、总工程师、各部门负责人及生产班组等负责人组成的施工安全管理领导小组。工区主任对本单位的安全施工负直接领导责任。小组的主要作用是加强施工安全管理、切实落实过程控制、确保各项指标达到相关要求；包括制定施工方案及安全措施、施工前对所有参与人员进行安全交底、施工过程中进行安全跟踪和控制、对施工过程中出现的问题及时处理。项目部设专职安全员，施工作业班班长为兼职安全员，对本班人员在施工过程中的安全和健康全面负责。

（1）施工前对蜗壳运输、吊装及安装人员进行安装技术交底及安全交底。

（2）施工中必须坚持执行国家有关安全生产的法律、法规和方针政策；专职（兼职）安全员必须全程监守，及时发现安全隐患并提出整改措施。

（3）施工人员应认真履行自己的安全施工职责。在施工班组配备安检员，负责施工中的安全检查工作并做记录。施工班组认真组织每周一次的安全日活动，并做好记录。

（4）蜗壳运输前应对道路情况再次进行检查，着重注意路面情况、车流量、道路两侧及空中障碍物。

（5）编制完善的岗位责任制，将责任具体到人，认真落实技术责任制。

（6）吊装作业时必须按照规定负荷进行吊装，吊具、索具经计算选择使用。

（7）55t 吊车在进行吊装时支腿支撑应平稳，较软地面还应在支腿下加垫枕木，必要时可在支臂下设枕木支墩。

5 结束语

整个施工安装过程通过科学管理和技术改造进步，最大限度地节约资源与减少对环境负面影响的施工活动，实现四节一环保（节能、节地、节水、节材和环境保护）和绿色施工规范化、标准化；安装开展了绿色施工的技术研究，发展绿色施工的新技术、新设备、新材料与新工艺，推行应用示范工程。运送焊材、型材等，不污损进场公路。蜗壳施工设备及材料运输无容易散落、飞扬、流漏的现象。焊接作业阶段，采取通风、定期清扫等措施，达到作业区无尘埃积累，目测扬尘高度小于1.5m，不大面积扩散到场区外。噪音、光污染、水污染得到全面控制。