望運(yùn)東，林 宏，望喬磊

（1.長(zhǎng)江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司，615421，寧南；2.中鐵工程機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，430077，武漢）

一、工程概述

白鶴灘水電站地下廠房采用一字形布置，開挖尺寸為438 m×34 m×88.7 m，從南到北依次布置副廠房、輔助安裝場(chǎng)、機(jī)組段和安裝場(chǎng)。左、右岸地下廠房各布置8臺(tái)單機(jī)容量1000 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量16000 MW。其中機(jī)組段長(zhǎng)304.00 m，機(jī)組間距38.00 m，安裝場(chǎng)長(zhǎng)79.50 m。尾水管底板高程535.90 m，水輪機(jī)層高程575.90m，發(fā)電機(jī)層高程590.40m，巖壁吊車梁橋機(jī)軌道頂部高程605.90 m，拱頂高程624.60 m。

左岸座環(huán)外環(huán)直徑為14.16 m，總重467.1 t，共分 4瓣，單瓣最大尺寸7.7 m×9.899 m×3.724 m，最大單瓣重量136.3 t。

座環(huán)基礎(chǔ)采用鋼支墩、地腳螺栓、拉緊器拉錨的固定方式。在座環(huán)底部布置有12件座環(huán)鋼支墩，每個(gè)鋼支墩上布置有1個(gè)千斤頂支撐和2個(gè)M120拉緊螺桿。沿座環(huán)周邊均勻布設(shè)有 12個(gè)座環(huán)拉錨、24個(gè)基礎(chǔ)環(huán)拉錨。

白鶴灘水電站座環(huán)整體安裝應(yīng)具備的條件：

①座環(huán)支墩混凝土澆筑完成，強(qiáng)度滿足要求，安裝工作面已移交。

②錐管湊合節(jié)、基礎(chǔ)環(huán)已吊入機(jī)坑臨時(shí)存放，高程應(yīng)低于座環(huán)安裝高程。

③座環(huán)安裝用錨鉤、鋼支墩預(yù)埋、安裝完畢并符合要求；座環(huán)拉緊器已放入座環(huán)鋼支墩，且露出鋼支墩平面尺寸不影響座環(huán)吊裝就位。

④座環(huán)支撐千斤頂安裝擺放就位，高程及水平面滿足座環(huán)吊裝就位要求。

⑤廠房1300 t橋機(jī)安裝、驗(yàn)收完成，橋機(jī)供電系統(tǒng)具備座環(huán)整體吊裝條件。

⑥在制造廠內(nèi)完成座環(huán)整體吊裝吊耳的設(shè)計(jì)焊接，座環(huán)在廠房安裝間完成組裝、焊接及檢測(cè)驗(yàn)收。

二、座環(huán)整體安裝工藝

1.安裝間施工布置

在白鶴灘水電站左岸地下廠房主安裝間3個(gè)轉(zhuǎn)子工位，根據(jù)機(jī)坑施工進(jìn)度和座環(huán)安裝時(shí)間，布置2個(gè)座環(huán)組圓、焊接工位，安裝場(chǎng)其他工位用于尾水管組裝、焊接施工，并保證1300 t大橋機(jī)主梁卸車、臨時(shí)存放和吊裝的空間。安裝間座環(huán)施工平面布置見圖1。

圖1 安裝間座環(huán)施工平面布置示意圖

2.座環(huán)拼裝施工準(zhǔn)備

（1）座環(huán)施工工序流程

座環(huán)施工工序流程見圖2。

圖2 座環(huán)施工工序流程圖

（2）施工準(zhǔn)備

①一般準(zhǔn)備

根據(jù)圖紙的材料明細(xì)表及發(fā)貨清單，檢查座環(huán)部件是否損壞，清點(diǎn)貨物是否到齊，組合螺栓、專用工具、電焊條及其他附件等是否齊全，并記錄確認(rèn)。

②工器具及材料的準(zhǔn)備

組裝調(diào)整、起重運(yùn)輸、焊接的工器具以及測(cè)量檢查工具、常用材料等的準(zhǔn)備。

③基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)放

根據(jù)座環(huán)相關(guān)圖紙，在安裝間#1/#2轉(zhuǎn)子組裝工位測(cè)放出半徑為6300 mm的圓，然后進(jìn)行圓周劃線，在圓心處作明顯的標(biāo)識(shí)，并標(biāo)示廠房中心線+Y、+X，作為座環(huán)組裝檢測(cè)用地樣中心。

④安裝

根據(jù)已測(cè)放的基準(zhǔn)圓，按圖紙及座環(huán)分瓣情況在圓周上均勻擺放8個(gè)鋼支墩（鋼支墩高度400 mm）。鋼支墩在布置時(shí)，應(yīng)錯(cuò)開座環(huán)分半面，以免影響座環(huán)的組裝。

在鋼支墩上布置8對(duì)自制楔子板。檢查每對(duì)楔子板的搭接量應(yīng)在2/3以上，并用水平儀測(cè)量鋼支墩上的楔子板頂部高程，高程差控制在0.5 mm以內(nèi)，調(diào)整完成后在楔子板上做好標(biāo)記，并點(diǎn)焊，防止座環(huán)吊裝調(diào)整時(shí)楔子板高程變化。

⑤座環(huán)清理

清掃分瓣座環(huán)，將各組合面（包括鈍邊、焊縫以及焊縫四周100 mm范圍的油漆等影響焊接的物質(zhì)）及螺孔、銷釘孔清掃干凈，不允許有油污、毛刺以及任何高點(diǎn)。仔細(xì)檢查組裝標(biāo)記，包括固定導(dǎo)葉中心點(diǎn)，X、Y基準(zhǔn)點(diǎn)，分瓣面編號(hào)，固定導(dǎo)葉編號(hào)，用紅色記號(hào)筆將其清晰地標(biāo)記出來。根據(jù)出廠標(biāo)記對(duì)座環(huán)各瓣進(jìn)行編號(hào)，將帶有+Y標(biāo)記線的該瓣座環(huán)標(biāo)記為第一瓣，順時(shí)針編號(hào)。

3.座環(huán)組裝

根據(jù)制造廠標(biāo)記、圖紙和實(shí)際安裝位置方向，吊裝第一瓣（+Y側(cè)）座環(huán)，落于鋼支墩楔子板和千斤頂鋼支墩上，以固定導(dǎo)葉中心標(biāo)記為基準(zhǔn)，調(diào)整座環(huán)使之達(dá)到水平要求。

按順序吊放第2瓣座環(huán)在鋼支墩楔子板和千斤頂鋼支墩上并調(diào)平，調(diào)平采用水平儀檢查固定導(dǎo)葉進(jìn)出口中心線是否在同一位置，并與第一瓣座環(huán)中心線固定導(dǎo)葉中心線一致。

調(diào)整分瓣座環(huán)組合縫之間的錯(cuò)位，座環(huán)分瓣面錯(cuò)牙不得大于2 mm，對(duì)小于該標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)牙也應(yīng)修挫使之光滑。待兩瓣座環(huán)組合縫間隙符合廠家及規(guī)范要求時(shí)，可裝入組合螺栓、墊片螺母。合格后打緊組合螺栓，將座環(huán)組裝成一體，再?gòu)?fù)測(cè)座環(huán)上、下環(huán)半徑及上、下環(huán)面波浪度，應(yīng)無(wú)變化即可。

吊放第三瓣座環(huán)放在鋼支墩楔子板和千斤頂鋼支墩上，對(duì)其調(diào)平（調(diào)平基準(zhǔn)為固定導(dǎo)葉進(jìn)出口中心線在同一水平線上，中心線高程與第一、二瓣座環(huán)一致）。

吊起第四瓣座環(huán)與第三瓣座環(huán)進(jìn)行組合，組合方法同第一、二瓣座環(huán)組合方法一致。

整體吊動(dòng)第三、四瓣座環(huán)組合體與第一、二瓣座環(huán)組合體進(jìn)行組裝，并調(diào)整第三、四瓣座環(huán)組合體與第一、二瓣座環(huán)組合體的固定導(dǎo)葉中心線在同一高程。

座環(huán)組合好后，其組合面用0.1 mm塞尺檢查，過流面無(wú)錯(cuò)牙；在座環(huán)平面上，搭設(shè)鋼架并以座環(huán)上鏜口為基準(zhǔn)建立測(cè)量中心基準(zhǔn)鋼琴線，檢查座環(huán)上下鏜口尺寸的同心度，以及圓度。

以上合格后，對(duì)組合成整體的座環(huán)進(jìn)行全面臨時(shí)支撐、加固，做好焊接的準(zhǔn)備工作。

圖3 座環(huán)組焊變形監(jiān)控測(cè)量示意圖

圖4 座環(huán)整體吊裝示意圖

4.座環(huán)焊接

（1）焊前準(zhǔn)備

徹底清除坡口表面及兩側(cè)50 mm范圍內(nèi)的油漆、氧化皮、鐵銹等，并設(shè)專人負(fù)責(zé)檢查。

（2）定位焊

定位焊必須采用與正式焊接相同的焊接工藝。環(huán)板正、背側(cè)定位焊縫≥20 mm，首、中、尾各1段，每段長(zhǎng)100 mm；上、下立圈定位焊縫≥20 mm，首、尾各1段，每段長(zhǎng)50～100 mm。

（3）正式焊接

座環(huán)的焊接順序：上、下環(huán)板→下筒體→下環(huán)筒→上筒體→上法蘭→上游側(cè)過渡板→過渡板與上、下環(huán)板→下游側(cè)過渡板。

上、下環(huán)板焊接：焊接前在分瓣面合縫的上、下面打上4組洋沖眼，用于監(jiān)測(cè)合縫面焊接過程中收縮變形的情況。焊接環(huán)板仰焊縫，根部2道焊縫由內(nèi)向外焊接，其余各層焊接方向交替進(jìn)行。焊接根部2道焊縫時(shí)必須采用直徑為3.2 mm規(guī)格焊條，使用小電流施焊。焊接過程中，除第一層和最后一層焊縫外，其余均需充分錘擊，減小殘余應(yīng)力。

按要求檢查并記錄分瓣面收縮變形的情況，最大的焊接收縮量不允許超過1 mm。

上下法蘭、筒壁焊接：分上、下部位，自環(huán)板向外焊接；焊縫兩側(cè)交替施焊，背側(cè)清根、打磨。

過渡板焊接：嚴(yán)格按廠家提供的焊接工藝和圖紙要求進(jìn)行過渡板的焊接，采用分段退步、窄道焊的方法焊接。正面坡口焊接到相應(yīng)的厚度后，進(jìn)行背面清根、打磨，背縫清根打磨時(shí)應(yīng)打磨出金屬光澤為止，按要求進(jìn)行相應(yīng)的PT或MT探傷檢查。探傷檢查合格后，方可進(jìn)行相應(yīng)的背縫焊接。

座環(huán)分瓣面處的導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)流板的安裝和焊接工作應(yīng)在蝸殼裝焊且探傷檢查合格后進(jìn)行。

（4）熱處理

對(duì)于過渡板焊縫以及過渡板與環(huán)板焊縫，在焊后且溫度未低于100℃前立即進(jìn)行后熱消氫處理，后熱消氫溫度為250℃，保溫4小時(shí)（最大升溫速度 80℃/h，最大降溫速度 50℃/h）。

（5）焊接變形監(jiān)控

座環(huán)在焊接過程中需監(jiān)視其變形情況，間隔一定時(shí)間利用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)座環(huán)上環(huán)板、下環(huán)板水平度變化，座環(huán)圓周均勻布置8個(gè)測(cè)點(diǎn)；利用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)座環(huán)固定導(dǎo)葉高程變化；利用鋼板尺檢查座環(huán)焊縫兩側(cè)標(biāo)記的控制點(diǎn)，檢查收縮情況；利用中心掛鋼琴線檢查座環(huán)上法蘭、上環(huán)板、下環(huán)板等圓度及同軸度。如果發(fā)生超標(biāo)變化則立刻停止焊接，調(diào)整焊接速度、線能量或焊接工位，直至合格為止。

座環(huán)整體焊接完成后應(yīng)進(jìn)行變形監(jiān)控和測(cè)量（見圖3）。

（5）焊后檢查

座環(huán)組合縫焊接完畢后，待焊縫在保溫被覆蓋下緩慢冷卻與環(huán)境溫度一致時(shí)，測(cè)量并記錄座環(huán)上、下法蘭面的水平度；測(cè)量并記錄座環(huán)上、下鏜口的圓度。再次檢查座環(huán)上固定導(dǎo)葉中心線是否在同一高程 （測(cè)量所有固定導(dǎo)葉進(jìn)出口兩邊）。座環(huán)水平度控制在焊后1.5 mm，座環(huán)圓度控制在焊后2 mm，同心度控制在焊后1 mm。

（6）探傷檢查

焊縫表面探傷在焊接完成24小時(shí)以后進(jìn)行。

5.座環(huán)整體吊裝

分瓣座環(huán)及部分附件組焊后總重量約467 t，由于大舌板和蝸殼末端管節(jié)已組焊成整體后，重心偏離座環(huán)中心位置。座環(huán)整體吊裝前，必須綜合考慮座環(huán)的偏重、鋼絲繩的受力、吊點(diǎn)位置等因素，以保證吊裝過程的絕對(duì)安全，見圖4所示。

在廠家提供的座環(huán)整體吊裝吊耳上安裝吊裝專用鋼絲繩、卡扣等工具，使用1300 t橋機(jī)將座環(huán)吊放在機(jī)坑混凝土支墩上。

6.座環(huán)就位調(diào)整

根據(jù)預(yù)設(shè)的高程基準(zhǔn)點(diǎn)利用千斤頂調(diào)整座環(huán)的高程、水平、中心及方位；根據(jù)校核的各固定導(dǎo)葉中心點(diǎn)確定出固定導(dǎo)葉中心平面；調(diào)整千斤頂，使座環(huán)固定導(dǎo)葉中心平面的高程與設(shè)計(jì)值的偏差應(yīng)不超過±3mm，在座環(huán)固定導(dǎo)葉中心高程、水平調(diào)整合格后，復(fù)測(cè)座環(huán)上、下環(huán)板法蘭面的水平及座環(huán)的同軸度，將相應(yīng)的楔子板打緊和座環(huán)千斤頂預(yù)緊，其后取出相應(yīng)調(diào)整用的千斤頂，按設(shè)計(jì)要求將相應(yīng)的地腳螺栓預(yù)緊到設(shè)計(jì)值3300 kN，相應(yīng)的螺栓伸長(zhǎng)值為4.7 mm。

調(diào)整合格后，對(duì)稱打緊拉緊螺栓和楔子板，將座環(huán)支腿與楔子板及基礎(chǔ)板墊板對(duì)稱焊接為整體，必要時(shí)可用約40 mm厚鋼板直接將支腿與基礎(chǔ)墊板搭焊在一起。基礎(chǔ)環(huán)、座環(huán)地基布置見圖5。

復(fù)測(cè)座環(huán)中心、高程、方位、圓度、同心度以及各法蘭面水平度。

圖 5 基礎(chǔ)環(huán)、座環(huán)地基布置圖

7.座環(huán)安裝驗(yàn)收

座環(huán)安裝完成后，由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和施工單位進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收。

白鶴灘水電站首臺(tái)機(jī)組座環(huán)安裝焊縫探傷一次合格率100%，焊后下環(huán)板圓度0.355 mm，上環(huán)板圓度0.566 mm，同軸度 0.062 mm，水平度0.44 mm，實(shí)現(xiàn)了精品工程的要求。單臺(tái)機(jī)組座環(huán)縮短直線工期45天。

8.整體安裝難點(diǎn)及措施

（1）吊裝手段

座環(huán)整體安裝方案需協(xié)調(diào)1300 t橋機(jī)提前供貨并安裝，橋機(jī)軌道、橋機(jī)滑線、橋機(jī)供電系統(tǒng)具備座環(huán)整體吊裝條件；需增加一套用于整體吊裝座環(huán)（500 t）的專用吊具及卸扣，并配備大橋機(jī)提前投入使用的操作、運(yùn)行維護(hù)人員。

（2）整體吊裝吊點(diǎn)平衡

協(xié)調(diào)座環(huán)制造廠家在廠內(nèi)完成座環(huán)整體吊裝吊耳的設(shè)計(jì)、焊接等相關(guān)工作，使安裝現(xiàn)場(chǎng)具備整體吊裝的條件。

（3）合理使用廠房安裝間

廠房安裝間資源緊張，在已有的3個(gè)轉(zhuǎn)子工位，根據(jù)機(jī)坑施工進(jìn)度和座環(huán)安裝時(shí)間，布置2個(gè)座環(huán)組圓、焊接工位，安裝場(chǎng)其他工位用于尾水管組裝、焊接施工，并保證1300 t大橋機(jī)主梁卸車、臨時(shí)存放和吊裝的空間。

三、結(jié) 語(yǔ)

采用座環(huán)整體安裝工藝，顯著改善座環(huán)施工環(huán)境，更有利于座環(huán)組焊質(zhì)量及施工安全，縮短直線工期（安裝間整體組焊、驗(yàn)收與機(jī)坑土建平行施工）。座環(huán)整體安裝工藝的綜合應(yīng)用達(dá)到了優(yōu)質(zhì)、高效的目的，在類似工程的機(jī)組埋件安裝中具有推廣價(jià)值。