蔣 承 鋒

(中國(guó)水利水電夾江水工機(jī)械有限公司，四川 夾江 614100)

1 概 述

巴基斯坦塔貝拉(Tarbela)水電站4期擴(kuò)建項(xiàng)目是將原用于灌溉泄洪的4號(hào)隧洞擴(kuò)建為集發(fā)電、泄洪和灌溉為一體的發(fā)電引水隧洞，需在4號(hào)洞的原低位取水口(高水位時(shí)水下約120 m深)的攔污柵槽內(nèi)安裝攔污柵(一套8節(jié)，九套共72節(jié))，以便后期發(fā)電工作的開展。

原低位取水口是在約60 a前在大壩修建初期完成的混凝土結(jié)構(gòu)。因4號(hào)隧洞之前一直用于泄洪、沖沙和灌溉用，原低位取水口并未安裝攔污柵，只有攔污柵槽。因年代久遠(yuǎn)，當(dāng)時(shí)的竣工圖有部分缺失且柵槽是否有鋼制導(dǎo)向、混凝土結(jié)構(gòu)是否存在破損而影響柵葉下降，需要由潛水員進(jìn)行水下探摸，柵槽尺寸是否完全符合竣工圖紙，需要由潛水員進(jìn)行水下測(cè)量，最終還需要使用與單節(jié)柵葉外形尺寸相同的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全部高程的下降和提升工作，以測(cè)試所有柵槽是否存在可能的卡阻。

潛水員下水通過(guò)觸摸、鋼刷清理以及磁鐵粘附等方法，發(fā)現(xiàn)全部9孔攔污柵槽內(nèi)均不存在鋼制導(dǎo)向工作面，而只有粗糙的混凝土工作面，其存在會(huì)增加攔污柵葉安裝下滑時(shí)的摩擦阻力，如存在混凝土破損或凸起，將會(huì)將攔污柵體卡阻在柵槽中而導(dǎo)致安裝任務(wù)失敗。

為測(cè)量柵槽導(dǎo)向內(nèi)的尺寸，制作了一個(gè)小模塊。該模塊被潛水員水平放置進(jìn)入攔污柵槽內(nèi)，由上至下滑動(dòng)進(jìn)行測(cè)量：柵槽的寬度通過(guò)模塊上的調(diào)節(jié)螺栓固定住模塊，在模塊與混凝土柵槽之間填塞標(biāo)準(zhǔn)厚度的插板，按照潛水表所示深度以及表面水位高程測(cè)量出具體高程處柵槽的寬度；在模塊上標(biāo)記出標(biāo)準(zhǔn)間距的刻度，柵槽的深度通過(guò)潛水員向內(nèi)推擠模塊至最深處，然后視頻記錄下混凝土結(jié)構(gòu)外表面在模板上所處的刻度計(jì)算深度。通過(guò)潛水員測(cè)量發(fā)現(xiàn)，柵槽導(dǎo)向結(jié)構(gòu)內(nèi)的寬度方向由頂端的211 mm逐漸減小至底部的199 mm，深度方向上由頂 部 的 110.05 mm減 小 至86.5 mm。

為測(cè)量柵槽兩側(cè)之間的間距，特別制作了一個(gè)中型模塊，在其長(zhǎng)度方向可以由潛水員手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)方式是通過(guò)大管套在小管上伸出或回縮，而小管上具有標(biāo)準(zhǔn)刻度，視頻記錄潛水深度和刻度信息以記錄下不同高程?hào)挪壑g的長(zhǎng)度。通過(guò)潛水員和中型模塊全高程測(cè)量，其長(zhǎng)度方向由頂端的4 333.5 mm逐漸減小至4 262 mm。

為最終試驗(yàn)柵葉是否能夠順利安裝和移除，一個(gè)具有單節(jié)柵葉全尺寸(長(zhǎng)4 240 mm、寬3 800 mm以及導(dǎo)向厚度190 mm)的鋼制框架被全程下放至底部后再提出柵槽以驗(yàn)證單節(jié)柵葉的通過(guò)性。通過(guò)全程模擬單節(jié)柵葉的安裝和移除，驗(yàn)證了單節(jié)柵葉安裝的可能性。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

按照原竣工圖及潛水員水下探摸報(bào)告和試槽架試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)人員將總高度為34 590 mm的單套攔污柵分為8節(jié)、共4種柵葉尺寸型號(hào)，單節(jié)重量控制在4.5 t左右，柵葉之間可通過(guò)螺栓和連接支座進(jìn)行連接。該柵葉通過(guò)機(jī)械自動(dòng)脫掛鉤抓梁安裝，柵葉中裝有到位檢測(cè)桿，可機(jī)械式觸發(fā)抓梁的脫鉤裝置，將安裝到位的柵葉放置到水下，將抓梁再次提出水面、抓取其它各節(jié)柵葉進(jìn)行連續(xù)安裝。

抓梁體的自重約1.5 t，但其設(shè)計(jì)吊重能力能夠達(dá)到35 t，起吊單節(jié)重量為4.5 t的柵葉，可整體吊起7節(jié)攔污柵葉，頂部第8節(jié)柵葉將待潛水員進(jìn)入柵槽查驗(yàn)其它七節(jié)后再吊入柵槽。

攔污柵葉和抓梁體的設(shè)計(jì)在潛水員探摸之前已經(jīng)展開，至潛水員完成探摸并出具試槽報(bào)告時(shí)制造工作已經(jīng)在中國(guó)的工廠中開始并完成了將近50%的制造量。

3 水下作業(yè)的影響

該攔污柵的安裝程序是：首先分批次將72節(jié)攔污柵葉和1套抓梁從存儲(chǔ)場(chǎng)地轉(zhuǎn)運(yùn)至水上浮箱平臺(tái)的4輛移動(dòng)小車上，每輛移動(dòng)小車上可豎直安放5節(jié)攔污柵葉，一批最多可轉(zhuǎn)運(yùn)20節(jié)攔污柵葉，然后通過(guò)浮箱平臺(tái)上的45 t門機(jī)連接抓梁抓取攔污柵葉；移動(dòng)水上的浮箱平臺(tái)，定位到對(duì)應(yīng)的柵槽孔上方，下放攔污柵葉至柵槽頂部；潛水員入水下降至柵槽頂部指揮水上浮箱平臺(tái)的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，待柵葉正好處于柵槽入口上方時(shí)，通知水上浮箱平臺(tái)上的門機(jī)下降，將柵葉安放進(jìn)入柵槽內(nèi)。水上浮箱平臺(tái)的門機(jī)操作員根據(jù)水位情況、下放高程以及載荷變化判斷該節(jié)攔污柵葉是否安裝到相應(yīng)的高程處。

“三嚴(yán)”和“三實(shí)”不是獨(dú)立的關(guān)系，它是相輔相成、有機(jī)整體的統(tǒng)一?！叭龂?yán)”是基礎(chǔ)，是為人為官為政的根基和基礎(chǔ)。有了修身做人的基礎(chǔ)，“三實(shí)”才有可靠的支撐和保障。如果沒(méi)有這個(gè)基礎(chǔ)，“三實(shí)”可能就是水中月、鏡中花，就是無(wú)源之水、無(wú)本之木。

由于該安裝作業(yè)為運(yùn)轉(zhuǎn)電站的擴(kuò)建項(xiàng)目，4號(hào)隧洞低位取水口緊鄰3號(hào)隧洞取水口，而3號(hào)隧洞已經(jīng)發(fā)電。潛水員下水到4號(hào)隧洞柵槽頂部進(jìn)行引導(dǎo)入槽以及后期安裝后的檢查錄像等工作時(shí)，由于3號(hào)隧洞大吸力進(jìn)水，潛水員存在被吸入的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在4號(hào)隧洞低位攔污柵安裝期間，3號(hào)隧洞必須關(guān)停，不能進(jìn)水發(fā)電，對(duì)塔貝拉電站的運(yùn)營(yíng)、巴基斯坦電力緊缺狀況存在負(fù)面影響。

面臨水上作業(yè)和水下安裝的不確定性，經(jīng)過(guò)與業(yè)主方多輪溝通協(xié)調(diào)，最終商定3號(hào)隧洞的關(guān)停期限為2.5月，共75 d，每天關(guān)停時(shí)間為早上8∶00至下午16∶00。考慮到中間轉(zhuǎn)運(yùn)、風(fēng)浪、天氣以及潛水員身體狀況，72節(jié)攔污柵葉若每天完成1節(jié)的安裝，至少需要72 d，且還需要完成安裝后的檢查、考慮安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的卡阻情況，故工期十分緊張。

4 多節(jié)柵葉安裝的方案

該低位攔污柵的安裝對(duì)能否按計(jì)劃提前發(fā)電非常重要。從沒(méi)有攔污柵的取水口取水，機(jī)組調(diào)試和發(fā)電均存在較大風(fēng)險(xiǎn)，上游吸入的較大異物將損壞水輪發(fā)電機(jī)組而造成不可估量的影響。

為更快、更好地加快安裝進(jìn)度，為后期的檢查和調(diào)整預(yù)留充裕的時(shí)間，應(yīng)抓緊在天氣狀況良好的情況下施工，防止后期天氣狀況的惡化，項(xiàng)目部開始力推一次2節(jié)攔污柵葉的安裝：

2節(jié)攔污柵葉之間采用螺栓連接，為防止柵槽內(nèi)可能產(chǎn)生的卡阻，連接螺栓并未完全擰緊，存在一定的柔性，以便更好地適應(yīng)9孔柵槽可能產(chǎn)生的卡阻。

為防止攔污柵葉在水下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和偏移，在抓梁體的四周采用4組牽引繩，嚴(yán)格控制下降和上升過(guò)程中的同步放繩和收繩。

為降低轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)的難度，2節(jié)攔污柵葉將在水上浮箱平臺(tái)上先使用橫穿的工字鋼鎖定下節(jié)，再吊裝上節(jié)并進(jìn)行螺栓列的連接。

如果一次2節(jié)柵葉安裝的方案得以順利實(shí)施，將縮短一半的工期，由原計(jì)劃的72 d縮短至36 d，能為后期的檢查、惡劣天氣預(yù)留充裕的時(shí)間。

2017年10月17日，一次2節(jié)低位攔污柵的安裝測(cè)試開始正式進(jìn)行：水上浮箱平臺(tái)初步定位到柵槽上方，兩節(jié)柵葉連接完成，抓梁抓取兩節(jié)柵葉并將其下放至柵槽入口處，潛水員入水至柵槽頂部，引導(dǎo)浮箱平臺(tái)進(jìn)行精確定位并指揮門機(jī)實(shí)施下放入槽，門機(jī)上的高度顯示柵葉已到柵槽底部位置且載荷顯示降低至抓梁重量，繼續(xù)下放抓梁實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫鉤，然后將抓梁提出柵槽、返回水面。一次2節(jié)低位攔污柵葉在水下約100 m的深處安裝嘗試成功。

盡管在安裝過(guò)程中多次遭遇停工并受到發(fā)電進(jìn)水、惡劣天氣、較高風(fēng)浪等影響，一次2節(jié)的安裝方案始終在貫徹執(zhí)行，從而為后期作業(yè)預(yù)留了充裕的時(shí)間。

5 安裝質(zhì)量的檢查

在一套8節(jié)低位攔污柵葉安裝完成之后，應(yīng)對(duì)攔污柵的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查其底部是否安放到底檻上、各節(jié)間是否存在間隙、頂部是否與混凝土結(jié)構(gòu)存在間隙以及攔污柵左右側(cè)是否固定在柵槽中。在水下100 m深處，所有這些檢查都只能通過(guò)潛水員實(shí)施并進(jìn)行視頻記錄才能得以展現(xiàn)。

由于頂節(jié)攔污柵葉安裝后柵槽內(nèi)不再具備通行的空間，潛水員必須從上游外側(cè)進(jìn)行探查。底部、節(jié)間和頂部與混凝土結(jié)構(gòu)之間是否存在空隙可以通過(guò)視頻錄像發(fā)現(xiàn)；但柵葉進(jìn)入左右兩側(cè)柵槽內(nèi)的尺寸由于攝像頭不能進(jìn)入柵槽而無(wú)法測(cè)量出其實(shí)際的入槽深度。為此，項(xiàng)目部在每節(jié)柵葉的上下游兩側(cè)的4個(gè)角落處都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)刻度的標(biāo)記，通過(guò)錄像中記錄到的外露剩余刻度，即可計(jì)算出進(jìn)入柵槽的深度。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，所有柵葉之間、柵葉與混凝土結(jié)構(gòu)的底部和頂部均不存在空隙，柵葉左右兩側(cè)的入槽深度至少達(dá)到15 mm，一套8節(jié)柵葉總重約為40 t，安裝時(shí)各兩節(jié)已由螺栓聯(lián)為一個(gè)整體，各節(jié)之間很難因水流震動(dòng)而產(chǎn)生相對(duì)位移。而且該攔污柵葉的過(guò)流框架尺寸較大，為400 mm×400 mm一格，因此，既使強(qiáng)水流也很難對(duì)其整體產(chǎn)生震動(dòng)。

6 結(jié) 語(yǔ)

在面對(duì)工期緊張、水下情況不明、水上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大的情況下，項(xiàng)目部通過(guò)大膽設(shè)想、詳細(xì)推理、嚴(yán)格實(shí)施合理的工藝，對(duì)低位攔污柵的安裝進(jìn)行了實(shí)踐性的嘗試，將原計(jì)劃75 d的工期縮短為30 d，一次性安裝到位、沒(méi)有重復(fù)安裝，縮短了電站關(guān)停3號(hào)隧洞發(fā)電的時(shí)間，安全高效地完成了高難度的安裝任務(wù)，其取得的相關(guān)成果和思路值得后續(xù)其他項(xiàng)目借鑒和參考。