李奇祥　肖志伯

摘要：巴基斯坦Neelum Jhelum水電站地下廠房因多種原因影響產(chǎn)生了較大的收斂變形，相應(yīng)地引起巖錨梁及安裝后的軌道收斂變形過(guò)大而無(wú)法滿足橋機(jī)運(yùn)行要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)狀并對(duì)軌道變位特性進(jìn)行對(duì)比研究，對(duì)軌道安裝調(diào)整制定了行之有效的處理方案，既保證了橋機(jī)臨時(shí)運(yùn)行要求，也滿足了橋機(jī)永久運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：地下廠房；巖錨梁；橋機(jī)軌道；變位特性；收斂變形 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV554 文章編號(hào)：1009-2374（2015）13-0072-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.037

1 概述

Neelum-Jhelum水電工程位于巴基斯坦克什米爾（AJ&K）首府Muzaffarabad地區(qū)，通過(guò)引水隧洞利用Nauseri Neelum河與Zaminabad Jhelum河之間形成的420m的水頭落差發(fā)電。Neelum-Jhelum水電站主要建筑物由大壩及進(jìn)水口、引水隧洞、沉沙池、調(diào)壓室、地下廠房和尾水隧洞等組成。總裝機(jī)容量為96.3萬(wàn)千瓦的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，共4臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量24.3萬(wàn)千瓦。

地下廠房位于Chattar Kalas小鎮(zhèn)處，距離Muzaffarabad市以南22km，廠房、主變洞平行布置，主廠房和主變洞之間設(shè)4條母線洞。廠房包括2個(gè)安裝間和4個(gè)機(jī)組段，總長(zhǎng)約141.7m，其中安裝間長(zhǎng)36.7m，4個(gè)機(jī)組段105m。最大開(kāi)挖寬度25.6m，廠房橋機(jī)跨度23m，廠房?jī)艨缍?3.1m（巖錨梁以下），最大開(kāi)挖高度46.9m；在611.0m高程處設(shè)巖錨梁，巖錨梁上安裝有橋機(jī)軌道，軌道型號(hào)QU120，全長(zhǎng)137.7m。軌道頂部設(shè)計(jì)高程為614.8m，軌距23m，供2臺(tái)275T橋機(jī)使用，橋機(jī)最大起吊重量510T（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量）。

2 廠房特點(diǎn)及開(kāi)挖施工方案簡(jiǎn)述

為加快廠房施工進(jìn)度，根據(jù)業(yè)主要求對(duì)廠房施工次序和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改變，將原橋機(jī)吊車梁結(jié)構(gòu)改成巖錨梁結(jié)構(gòu)，這樣在廠房開(kāi)挖至608.5m高程后就可進(jìn)行巖錨梁施工及橋機(jī)軌道安裝工作，地下廠房三大洞室（主廠房、主變洞、母線洞及尾水管洞）開(kāi)挖采用并行開(kāi)挖方式，為后續(xù)機(jī)組安裝和混凝土施工的提前創(chuàng)造了條件。

同時(shí)地下廠房開(kāi)挖跨度大、深度大，與周邊相連的交叉洞口較多（上游邊墻與4條壓力鋼管洞相交、下游邊墻與4條母線洞及尾水管洞相交），開(kāi)挖施工過(guò)程中容易產(chǎn)生較大的變形。廠房開(kāi)挖共分七層開(kāi)挖（巖錨梁布置在第Ⅱ?qū)樱?，由上至下逐層開(kāi)挖，每層開(kāi)挖平均高度為6m，前六層采取中部拉槽、兩側(cè)各預(yù)留約3.75m保護(hù)層的方式進(jìn)行開(kāi)挖，在廠房第Ⅱ?qū)娱_(kāi)挖完成（也就是608.5高程）后，于2011年12月底進(jìn)行了巖錨梁混凝土澆筑施工和橋機(jī)軌道一期預(yù)埋板的埋設(shè)工作，并在廠房第Ⅲ層開(kāi)挖完成（也就是600.5高程）后開(kāi)始軌道安裝并于2012年7月完成橋機(jī)軌道的安裝工作。

隨著廠房開(kāi)挖深度的加大，周邊交叉洞口位置的暴露和相鄰洞室的開(kāi)挖深度加大，廠房?jī)蛇厜敖徊娑纯谧冃沃饾u增大，從而引起廠房產(chǎn)生較大的收斂變形，進(jìn)而造成巖錨梁的變形及軌道的移位。在橋機(jī)軌道安裝完成后且廠房機(jī)組段已開(kāi)挖至592高程的2012年9月對(duì)軌道進(jìn)行了首次復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)軌道已隨之產(chǎn)生了偏移（具體各段偏移數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2）。橋機(jī)也于2012年10月份安裝完成，并于2012年12月初對(duì)軌道進(jìn)行了第二次復(fù)測(cè)（具體偏移數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2），按上述軌道偏移值已無(wú)法滿足橋機(jī)正常運(yùn)行要求（橋機(jī)軌道間距偏差為±10mm），須對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整。

3 廠房巖錨梁橋機(jī)軌道變位的偏移數(shù)據(jù)情況及特性

廠房開(kāi)挖施工期間分別在2012年9月、12月對(duì)橋機(jī)軌道進(jìn)行了復(fù)測(cè)并做了對(duì)比，具體偏移數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

表1 上游側(cè)橋機(jī)軌道跨距和高程偏移量及變化趨勢(shì)表

（單位：mm）

部位 2012年9月2日 2012年12月8日 9月2日至12月8日變化量

高程偏差 跨距（至中心線）偏差 高程偏差 跨距（至中心線）偏差 高程 跨距

（至中心線）

MAX. MIN. MAX. MIN. MAX. MIN. MAX. MIN.

安1 +1 0 +4 +2 — — — — — —

安2 +1 -1 +4 -2 -4 -2 +5 -3 -5 -1

機(jī)4 +4 +2 -6 0 -5 -1 -6 0 -9 0

機(jī)3 +4 0 -3 0 -9 -5 +6 -6 -13 +9

機(jī)2 +3 -1 -7 +2 -10 -6 -8 0 -13 -2

機(jī)1 +2 -2 -6 +2 -9 -6 -9 +1 -11 -3

表2 下游側(cè)橋機(jī)軌道跨距和高程偏移量及變化趨勢(shì)表

（單位：mm）

部位 2012年9月2日 2012年12月8日 9月2日至12月8日變化量

高程偏差 跨距（至中心線）偏差 高程偏差 跨距（至中心線）偏差 高程 跨距

（至中心線）

MAX. MIN. MAX. MIN. MAX. MIN. MAX. MIN.

安1 +2 0 -8 -3 — — — — — —

安2 +5 0 -13 -3 -6 +2 -36 -9 -11 -23

機(jī)4 -7 +3 -19 -10 -21 -6 -32 -19 -14 -13

機(jī)3 -8 -4 -9 -1 -24 -20 -20 -8 -16 -11

機(jī)2 -11 -7 -8 -1 -30 -23 -18 -12 -19 -11

機(jī)1 -9 -4 -7 +2 -25 -17 -13 -6 -13 -8endprint

說(shuō)明：1.安1指1號(hào)安裝間段，機(jī)1指1號(hào)機(jī)組段，其他類同。

2.表中數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)值與理論設(shè)計(jì)值之間的偏差，包括軌道安裝偏差。

3. 在2012年12月8日1號(hào)安裝間因兩臺(tái)橋機(jī)停在該處無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，故12月8日無(wú)該處數(shù)據(jù)。

4.“-”表示跨距向中心偏移或指比設(shè)計(jì)高程值低，“+”表示跨距偏離中心或指比設(shè)計(jì)高程值高。

從上述偏移值并結(jié)合在此期間的廠房開(kāi)挖形象面貌（見(jiàn)表3）綜合分析，橋機(jī)軌道偏移有以下四個(gè)特點(diǎn)：（1）上下游側(cè)軌道總體向廠房中心偏移；（2）下游偏移量較大，上游偏移量較小，上游側(cè)偏移最大達(dá)9mm，下游側(cè)最大達(dá)36mm；（3）安裝間偏移量較小，但安裝間2靠近尾水閥帽門(mén)室部位偏移較大，達(dá)36mm；（4）機(jī)組段偏移較大且下游已開(kāi)挖的母線洞和尾水管洞洞口處偏移量更大些：上游平均偏移量約5mm（向下游側(cè)偏移），下游側(cè)平均偏移（向上游側(cè)）25mm，偏移范圍-13～-36mm，其中2號(hào)安裝間和4號(hào)機(jī)之間的尾水閥帽門(mén)洞室處偏移最大，達(dá)36mm。

表3 2012年9月2日至12月8日廠房開(kāi)挖形象面貌表

部位 2012年9月2日 2012年12月8日

主廠房 主變室 母線洞 主廠房 主變室 母線洞

安1 開(kāi)挖至高程600.5m。 進(jìn)行第二層開(kāi)挖（高程611.3

～607.0m）。 1#～4#母線洞開(kāi)挖完成。 開(kāi)挖至高600.5m。 進(jìn)行第三層開(kāi)挖（高程607.0

～604.0m）。 1#～4#母線洞墊層砼（高程592.6m）澆筑完成。

安2 上游側(cè)開(kāi)挖至高程592.6m，下游側(cè)開(kāi)挖至高程596.4m。 考慮到廠房收斂變形將安裝2段和4臺(tái)機(jī)組段用開(kāi)挖料回填至高程598.4m并對(duì)上下游面墻進(jìn)行錨索支護(hù)加固。

機(jī)4 開(kāi)挖至高程592m且尾水管洞開(kāi)挖開(kāi)始。

機(jī)3 開(kāi)挖至高程592m且尾水管洞開(kāi)挖開(kāi)始。

機(jī)2 開(kāi)挖至高程592m且尾水管洞開(kāi)挖完成。

機(jī)1 開(kāi)挖至高程592m。

對(duì)比2012年9月的測(cè)量結(jié)果，2012年9月至2012年12月期間，安裝間2和1～4號(hào)機(jī)上游軌道偏移趨勢(shì)不明顯，偏移量約3mm，下游軌道呈現(xiàn)向上游側(cè)偏移趨勢(shì)，偏移量約14mm。

隨著廠房及周邊洞室開(kāi)挖深度的加大，廠房上下游軌道偏移逐漸向廠房中心收斂偏移、增大；根據(jù)土建單位提供的廠房變形監(jiān)測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)分析，隨著開(kāi)挖工作的完成廠房收斂變形逐步趨于穩(wěn)定，橋機(jī)軌道的變形量也逐步變小。

4 橋機(jī)軌道總體調(diào)整方案的確定

由于廠房橋機(jī)和軌道均已安裝完成，因此軌道的調(diào)整處理方案應(yīng)以設(shè)計(jì)跨距23m為基本原則進(jìn)行?？紤]到廠房整個(gè)收斂變形還沒(méi)最后穩(wěn)定，且2013年11月份水輪機(jī)埋件如尾水管、蝸殼等安裝工作也要陸續(xù)開(kāi)展，為不影響橋機(jī)的正常使用，確定于2013年7月份前先對(duì)橋機(jī)軌道進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整用于輕載構(gòu)件（如蝸殼、尾水管）起吊作業(yè)，待廠房收斂變形穩(wěn)定和大件吊裝如轉(zhuǎn)子、定子施工前再分段進(jìn)行橋機(jī)軌道的永久調(diào)整。

5 橋機(jī)軌道的臨時(shí)調(diào)整處理方案及實(shí)施

根據(jù)廠房整個(gè)收斂變形數(shù)據(jù)（至2013年2月已達(dá)272mm）、變形收斂量逐漸減小的趨勢(shì)和軌道臨時(shí)調(diào)整前的軌道復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)，并考慮到軌道臨時(shí)調(diào)整后橋機(jī)只限于輕載負(fù)荷使用的前提條件，擬在廠房第四層開(kāi)挖完成（也就是585.9高程）后對(duì)軌道進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整，調(diào)整方法為僅對(duì)軌道中心距進(jìn)行調(diào)整不對(duì)軌道頂面高程進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的軌道中心偏差控制在±10mm以內(nèi)。臨時(shí)調(diào)整處理流程如下：（1）松開(kāi)原軌道壓板的螺栓，用角磨機(jī)將露出墊板以上的螺栓用氧割切除（僅對(duì)偏移值超出10mm的位置進(jìn)行處理）；（2）將軌道墊板上的螺栓孔進(jìn)行封焊并打磨處理，保證墊板表面平整光滑；（3）利用千斤頂?shù)裙ぞ哒{(diào)整軌道中心距，待軌道中心調(diào)整符合要求后，用原軌道壓板進(jìn)行臨時(shí)固定。也即壓板直接與軌道墊板進(jìn)行焊接固定。軌道臨時(shí)調(diào)整工作于2013年6月實(shí)施并于7月份完成，橋機(jī)自2013年8月投入使用以來(lái)一直運(yùn)行良好，軌道無(wú)明顯卡阻或啃軌現(xiàn)象。在隨后的定期軌道偏移復(fù)測(cè)過(guò)程中，對(duì)局部變形超出偏差的部位按上述臨時(shí)調(diào)整方案再次進(jìn)行局部的調(diào)整處理，保障了橋機(jī)的運(yùn)行可靠和安全。

6 橋機(jī)軌道的永久調(diào)整方案及確定

在廠房變形趨于穩(wěn)定和大件吊裝如轉(zhuǎn)子、定子施工前需對(duì)軌道進(jìn)行最終的永久調(diào)整工作。

6.1 軌道永久調(diào)整方案的選擇

6.1.1 方案一：（1）對(duì)軌道高程、中心距等數(shù)據(jù)再次復(fù)測(cè)，作為軌道調(diào)整的依據(jù)；（2）如圖1所示，先將壓板上螺母及壓板拆除，再將軌道拆除移在一邊；（3）用風(fēng)鎬或手動(dòng)工具將二期混凝土鑿除，拆除軌道二期埋板，露出一期埋板割除螺桿，并將一期埋板面打磨處理干凈；（4）按復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)確定螺桿長(zhǎng)度和數(shù)量并采購(gòu)新螺桿和附件，按起重機(jī)安裝規(guī)范重新進(jìn)行軌道安裝調(diào)整至規(guī)范的偏差值內(nèi)；（5）測(cè)量驗(yàn)收并交付土建進(jìn)行二期混凝土澆筑。

圖1

采用方案一需要增加的鋼板、螺桿和土建工程量等見(jiàn)表4。具體軌道調(diào)整施工時(shí)將分段進(jìn)行，以減少對(duì)設(shè)備安裝工作的干擾。

表4 方案一需用材料表

序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量/重量 備注

1 新增螺桿 M24×220～260 700套

2 二期埋板 20×160×420 350塊 約3800kg

3 混凝土鑿除 22m3

4 混凝土澆筑 C20 23m3

6.1.2 方案二：（1）對(duì)軌道高程、中心距等數(shù)據(jù)再次復(fù)測(cè)，作為軌道調(diào)整的依據(jù)；（2）在巖錨梁上布置相關(guān)安全防護(hù)措施后，松開(kāi)螺母拆除壓板移開(kāi)軌道；（3）割除螺桿，并對(duì)軌道墊板上的螺栓孔進(jìn)行封焊打磨處理，保證墊板表面平整光滑；（4）測(cè)量放點(diǎn)在基礎(chǔ)埋板上加墊鋼板（如圖2所示），將軌道頂部高程調(diào)整至614.8m；（5）采用可焊式GANTREX軌道壓板調(diào)整軌道跨距至23.00m+0.00～+0.005mm；（6）軌道底部與混凝土表面間的間隙采用SIKA填充料進(jìn)行填充。endprint

圖2

方案二耗用鋼板和軌道壓板等材料表見(jiàn)表5。具體軌道調(diào)整施工時(shí)將分段進(jìn)行，以減少對(duì)設(shè)備安裝工作的干擾。

表5 方案二耗用鋼板和軌道壓板等材料表

序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量/重量 備注

1 可焊式GANTREX軌道壓板 22/175 700套

2 墊板 2～20×400×180 4500Kg 板厚2、6、10、12、16、20等

3 SIKA填充劑 Sikadur-42 MP Slow 若干 用于4mm以下的填縫

4 SIKA填充劑 SikaGrout-275 若干 用于4mm以上的填縫

6.1.3 方案一和方案二的對(duì)比分析。方案一和方案二的對(duì)比分析如表6所示：

表6 軌道永久調(diào)整處理方案對(duì)比分析表

對(duì)比項(xiàng)目 方案一 方案二

相同點(diǎn) 需要拆除軌道并割除原螺桿 需要拆除軌道并割除原螺桿

優(yōu)點(diǎn) 1.材料較節(jié)省，僅需增加螺桿和二期埋板。

2.嚴(yán)格按原設(shè)計(jì)圖施工。 1.無(wú)需鑿除二期混凝土重新澆二期混凝土，不存在與土建的交叉工作，施工較方便。

2.由于采用可焊式專用軌道壓板GANTREX，在巖錨梁變形穩(wěn)定或軌道運(yùn)行多年后，可較方便地進(jìn)行軌道的再次調(diào)整（可調(diào)整量為8至20mm）。

缺點(diǎn) 1.需鑿除二期混凝土及重新澆二期砼。

2.巖錨梁變形穩(wěn)定后或軌道運(yùn)行多年后，再次對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整的難度較大。

3.施工周期相對(duì)長(zhǎng)些，存在與土建的交叉作業(yè)。 1.需變更原軌道壓板型式。

2.軌道底面和混凝土表面間的空隙較小，填充難度大，需采用專業(yè)的SIKA填料劑。

6.2 軌道永久調(diào)整方案的最終確定

考慮到對(duì)軌道調(diào)整的處理應(yīng)盡量減少與土建的交叉工作，同時(shí)考慮到廠房后續(xù)收斂變形可能造成的軌道二次變形，以及便于后期運(yùn)行期間軌道調(diào)整的便利，綜合上述兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)最終確定采用方案二進(jìn)行軌道的永久調(diào)整。在廠房收斂變形趨于穩(wěn)定后于2014年8月份開(kāi)始橋機(jī)軌道的永久調(diào)整施工，具體調(diào)整程序和方法見(jiàn)上述方案二?？紤]到不影響廠房土建施工和機(jī)電設(shè)備安裝工作，軌道調(diào)整按機(jī)組段和安裝段分成五個(gè)調(diào)整段進(jìn)行調(diào)整，并合理錯(cuò)開(kāi)設(shè)備吊裝和土建施工部位，于2015年1月份完成全部的軌道永久調(diào)整工作，為下一步的橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)和大件吊裝創(chuàng)造了有利條件。

7 結(jié)語(yǔ)

巴基斯坦Neelum Jhelum水電站地下廠房巖錨梁由于諸多原因造成施工期間發(fā)生了較大的收斂變形，引起軌道安裝后的偏移。為了盡量減少?gòu)S房收斂變形，土建方在后續(xù)施工過(guò)程中采取對(duì)廠房及周邊洞室等部位開(kāi)挖施工時(shí)加強(qiáng)了爆破控制并及時(shí)支護(hù)，也對(duì)部分孔洞進(jìn)行了修改設(shè)計(jì)或取消。結(jié)合Neelum Jhelum水電站地下廠房巖錨梁橋機(jī)軌道變位特性及處理方案，筆者對(duì)地下廠房巖錨梁橋機(jī)軌道安裝及其變形處理總結(jié)如下：（1）對(duì)于采用巖錨梁結(jié)構(gòu)的地下廠房，橋機(jī)軌道設(shè)計(jì)時(shí)壓板結(jié)構(gòu)可采用GANTREX可焊式專用壓板，便于在后期軌道變位和運(yùn)行時(shí)進(jìn)行軌道的二次調(diào)整；（2）軌道安裝工作應(yīng)根據(jù)廠房變形特點(diǎn)選定最佳安裝時(shí)機(jī)，并根據(jù)廠房變形特點(diǎn)預(yù)先在軌道安裝時(shí)留一定的變形余量。在軌道安裝完成后應(yīng)定期對(duì)軌道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)軌道偏移變形情況超出設(shè)計(jì)偏差值后需對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整。具體的軌道調(diào)整方法可根據(jù)廠房施工進(jìn)度計(jì)劃要求和廠房變形收斂特點(diǎn)及趨勢(shì)，同時(shí)應(yīng)考慮到與土建的交叉施工和后續(xù)橋機(jī)運(yùn)行后可能存在的二次軌道調(diào)整問(wèn)題，最終確定最優(yōu)化的軌道調(diào)整方案和調(diào)整時(shí)機(jī)，以保證施工工期和質(zhì)量。

作者簡(jiǎn)介：李奇祥（1974-），男，湖北天門(mén)人，中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司高級(jí)工程師，研究方向：水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint