《小湾水电站主变室通风层拱型波纹钢屋盖安装工程安全控制》胡京宁

论文标题：小湾水电站主变室通风层拱型波纹钢屋盖安装工程安全控制

作者：胡京宁

HU Jingnng

（浙江华东工程咨询有限公司，浙江杭州310012）

摘要：小湾水电站主变室通风层拱型波纹钢屋盖安装，是在主变电缆层电气设备完成了高压试验且在机组投入商业运行后进行的，因此，安装作业在带500高压电环境下进行，存在较大的危险，必须引起高度重视。在钢屋盖安装前做了细致周密的工作，安装过程中采取了可行、有效的安全防护措施，顺利完成了钢屋盖安装施工项目。

关键词：小湾水电站；主变室通风层；拱型波纹钢屋盖；安装施工；安全控制

中图分类号：T14文献标识码：B文章编号：1008-3707（2011）02-0030-05

1、工程概述

小湾水电站位于云南省西部南润县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5KM处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。小湾水电站工程属大（1）型一等工程，永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，水库具有不完全多年调节能力，系澜沧江中下游河段的“龙头水库”，该工程由混凝土双曲拱坝（坝高2945m)、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成。大坝建成后将形成149.14×108立方米的水库，电站装机容量4200W（6×700MW）保证出力1770MW年发电量1889×108KW。今年主体工程全部完成，已成为目前世界上最高的混凝土双曲拱坝。

按照设计要求，主变室和主变室电缆层布置于地下主厂房下游侧，仅次于地下主厂房的大型地下洞室群之一，主变室电缆层在开挖喷锚支护后，顶拱没有衬砌混凝土，而是采用拱形波纹钢屋盖（简称：钢屋盖）作为主变室电缆层的“屋顶”，钢屋盖的上方为主变室通风层。

小湾水电站主变室拱形波纹钢屋盖布置于主变室电缆层下部，钢屋盖端部支承角钢高程为EL1015209距电缆层（EL101050m)楼面垂直高

度为4.7m，跨中下翼缘高程为EL1017.70m，距主变电缆层楼面高度为7.2m。钢屋盖横向跨度为14.89m，弧长为16.2m，纵向长度为229.979m，平面尺寸为3403.556㎡。

主变室拱形波纹钢屋盖由377块单元板组成，单元板型号为YT6118型，为梯形槽板，上槽口宽61cm，槽深18cm，其制作材料为热镀铝锌彩板，板厚1.2mm 成型钢屋盖下翼缘曲率半径为12.23m。

2、施工作业环境

由于高压试验对主变室电缆层以上的空间必须达到足够的净高，主变钢屋盖只能在高压试验完成后进行安装，此时1#、2#、3#机组已经投入商业运行，主变室电缆层有更150mm电缆从i段一直敷设到T备段，贯穿整个电缆层，与机组对应的i段至B段的G等电气设备已投入运行，电缆和G等电气设备均带500kv高压电，且不能随意停机进行主变钢屋盖的安装施工，因此主变钢屋盖在这样的高电压环境下施工，同时4机组相应电气设备也正在安装施工中，对机电设备以及施工人员的安全防护尤为重要。

根据业主安排，受高压试验的限制，以及出于施工方便的考虑，主变钢屋盖总体按两段进行施工。第一次序为Ti~B变压器段拱形波纹钢屋盖的制安，在2009年11月下旬左右B变压器段高压试验后进行，于2010年1月份完成；第二次序为2~1%和路变压器段钢屋盖制安，在2010年8月初主变室高压试验最终完成，并于8月下旬全部机组（6台70万W投产运行，此时，业主同意进行A段~T备段钢屋盖安装施工，于2010年9月初全部完成。

3、主变电缆层拱形波纹钢屋盖制安施工

通常波纹钢屋盖用于工民建的建筑物屋顶，是在露天施工，在现场就地制作成型后，2~3个单元板就地拼接好，利用吊车直接安装就位。一般遇到的施工困难是现场制作施工场地过小、安装作业受环境限制。而小湾水电站地下主变电缆层的拱形波纹钢屋盖制作安装不仅受场地限制，还要在带500KV高压电的环境下作业，电气设备和高压电缆不仅分别布置于上下游侧而且中间的通道每间隔11.3m就横跨一根高压电缆（见图1）其难度可想而知。国内也很少有此类施工经验可以借鉴。

4、主变电缆层拱形波纹钢屋盖制安施工流程和工艺

钢屋盖安装前对电缆和电气设备的安全防护→支座肋板切槽、支承角钢安装→肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷→肋板间砖砌挡水坎施工→钢屋盖单元板制作→钢屋盖单元板运输→钢屋盖单元板安装。

其中支座肋板切缝、支承角钢安装、肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷、肋板间砖砌挡水坎施工等四项工作是主变室拱形波纹钢屋盖端节点处理施工内容。

（1）钢屋盖安装前必须对电缆和电气设备进行安全防护，怎样防护施工既安全、又便于钢屋盖安装作业，能达到对电气设备实施有效的安全防护效果，这是必须考虑的重点。支座肋板切缝、支承角钢安装必须在有效的安全防护下进行动火作业。肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷必须注意不要掉落涂刷工器具。

（2）支座肋板切槽：支座肋板为一10×260×310的QQ35钢板，在屋盖预埋板安装时已将肋板与埋板焊接连接后整体安装到位，只需根据设计要求的尺寸角度在肋板上切割出支承角钢镶嵌槽即可。切槽尺寸见图2

上图为拱型波纹钢屋盖连接节点图

（3）支承角钢安装：支承角钢为∠140×90×8不等边角钢，其长肢朝向向主变室中心侧，以便与钢屋盖连接。支承角钢镶在肋板切槽内（肋板是指在前期主变室电缆层混凝土浇筑时预埋的钢板。角钢与肋板应满焊连接，角钢与支座肋板之间的焊接为手工电弧焊；为确保支承角钢最低点的直线度及高程满足设计要求，支承角钢连接采用在下部背一块同型号角钢作为连接角钢的形式进行连接，连接角钢与支承角钢间满焊连接。

（4）肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷：钢屋盖支承角钢安装完成后对支座肋板、支承角钢及预埋件外露面进行除锈处理，而后按设计要求进行人工刷漆防腐。

（5）肋板间砖砌挡水坎施工：钢屋盖端节点防腐及防火施工完成后按设计要求砌筑各肋板间砖砌挡水坎。挡水坎高209厚249采用M.5水泥砂浆砌筑MU10黏土红砖，砌体面层采用1：3水泥砂浆（掺水泥用量5%的防水剂）进行抹面，抹面厚20mm挡水坎顶部做成5%坡，坡向上、下游侧边墙。挡水坎砌筑完成后进行抹面处理。砌体施工紧跟在端节点防火涂料施工后进行。

（6）钢屋盖单元板制作：主变室拱形波纹钢屋盖单元板采用Y16118机组压制成形。即采用该机组将长16200mm宽914mm的热镀铝锌彩卷（1.2m厚）压制成YT6118行单元板，单元板加工时取下料长度为16200mm跨度按14820mn控制，下翼缘曲率半径为12230m要求下料长度偏差不得超过土10mm成形单元板的矢高偏差不得超过设计值的士5%：弧形槽板上小波纹应均匀、光顺。

（7）钢屋盖单元板的运输和安装：由于主变电缆层附近没有合适的钢屋盖制作场地，经过协调，同意钢屋盖制作在地下厂房以外的尾水出口平台实施作业。钢屋盖单元板运输，是从尾水出口平台距主变电缆层T备段吊物孔有近800段距离，还需要从吊物孔进行垂直运输和主变电缆层水平运输。钢屋盖单元板运输至安装部位分三个步骤进行：首先钢屋盖单元板从尾水出口由10名工人搬运经主厂房运输洞、主变运输洞至主变室T备段地面（即主变室电缆层吊物孔的下方，其次再从主变室地面（EL.99850m通过吊物孔采用5电动葫芦垂直吊运至主变电缆层（El1010.50m），最后由10多个人工搬上自制的、主变电缆层跨梁移动行车上，每次运送2块。而后由6个人工推动跨梁移动行车将钢屋盖至安装部位，再微调至设计位置进行，调整完成后在现场配钻支承角钢与单元板连接螺栓的螺栓孔，最后安装垫板并拧紧螺栓，并采用锁边机将拱板内翻边与外翻边紧紧咬合在一起，实现两相邻单元板间的机械咬合连接，完成单元板的安装。

（8）跨梁移动行车的制安：由于跨梁移动行车是在地下厂房以外的尾水出口平台上制作加工而成，跨梁移动行车弦长比钢屋盖设计弦长稍短，弧长比钢屋盖设计弧长稍长，目的是为了钢屋盖搬运方便。跨梁移动行车主梁采用89钢管制成，从弧长中心点一分为二，在钢管端部即：弧长中心点）焊接一块钢板，采用货车运进主变室T备段电缆层吊物孔下方，通过主变室电缆层吊物孔上方5的电动葫芦垂直吊运至电缆层，然后采用人工抬到电缆层跨梁上就位，就位后主梁钢管端部钢板上采用高强螺栓固定拼装，跨梁移动行车弦长的部位采用钢丝|绳和调节花兰螺栓绷紧固定形成一个整体，至此跨梁移动行车制安完成。

（9）跨梁移动行车的拆除：在脚手架搭设的全

封闭平台上进行拆除，同样还是一个整体跨梁移动行车拆解一分为二，最后通过T备段5的电动葫芦垂直吊运至主变室地面，并用货车运离主变室现场，完成场清的工作。

5、主变电缆层拱形波纹钢屋盖安装时安全

防护重点

5.1支座肋板切缝、支承角钢安装

（1）支座肋板切缝。前期主体混凝土中预埋了支座肋板上切缝，需要气割等动火作业；

（2）支承角钢安装。在支座肋板上焊接角钢，这些都需要在主变电缆层电气设备的上方实施动火作业，如果安全防护不到位，灼热的焊渣飞溅到高压电缆或电气设备上，后果不堪设想。这是在主变电缆层钢屋盖安装时安全防护的难点，也是重点。见

5.2钢屋盖单元板运输

钢屋盖单元板在尾水出口制作完成后，运输至安装部位分三个步骤进行：首先钢屋盖单元板从尾水出口由10名工人通过主厂房运输洞、经过主变通风洞搬运至主变室T备段的吊物孔下方，这段运输只要注意交通安全，不影响车辆通行即可。

其次，每块钢屋盖单元板采用安全绳绑住，再从主变室吊物孔采用5电动葫芦垂直吊运至主变电缆层，这段120垂直运输，主要重视安全绳等牢固性和5电动葫芦运行的安全性。

在钢屋盖单元板垂直运输至主变室电缆层时，由10多个人工直接搬上自制的、主变电缆层跨梁移动行车上，人工推动至钢屋盖安装部位，每次运送2块。在钢屋盖单元板从吊物孔往电缆层跨梁移动行车搬运时，电缆层吊物孔开口一侧无法防护，全靠作业人员系安全绳自我保护，这是钢屋盖单元板垂直运输最大难点；在电缆层跨梁上水平运输，作业人员在跨梁上来回行走，必须注意自身的安全，防止作业人员失足摔下来。

5.3钢屋盖安装

钢屋盖单元板移动至安装部位后，靠人工抬起钢屋盖单元板就位、固定、锁边等安装工序与一般露天钢屋盖施工工序别无二致。要防止高处坠物，影响电气设备正常运行。

5.4跨梁移动行车的制安与拆除

跨梁移动行车的制安要求作业人员重视高处作业安全。跨梁移动行车的拆除从解体、搬到吊物孔口边，以及垂直运输都是安全防护重点。

6、主变电缆层钢屋盖安全施工控制

6.1电缆层钢屋盖施工前准备工作

针对主变电缆层钢屋盖安装的施工安全，监理中心领导极为重视，在施工前，组织了由小湾水电厂、业主、机电标监理和承包人、钢屋盖施工项目承包人参加的现场研讨会。

（1）探讨如何实施安全防护，采取何种防护形式；

（2）特别是防护设施的施工，本身就存在较大安全隐患，因为施工人员不可避免地在搭设防护架时，会触碰电缆、GI等设备；

（3）肋板切缝气割、支承角钢电焊等动火作业的防护；

（4）钢屋盖运输、安装等工序的安全防护。

首先小湾水电厂提出要求：应搭设全封闭排架并形成一个大防护屏障，既能对下部所有电器设备和高压电缆有效实施保护，又形成一个方便安装彩钢板的作业平台，特别要求在竹跳板和木板铺设前，用彩条铺设一个防尘层；架子管的搭设和彩钢板运输、安装等所有施工作业绝不能触碰电器设备和高压电缆，避免出现意外，造成事故停机。

按照业主提出的合理化建议，施工单位通过报送不同的安全防护措施方案的比较，监理组织审查会和对其安全防护措施方案的审批，最终确定采用跨梁移动行车这个合理有效的防护措施方案。

6.2电缆层钢屋盖施工前安全防护的实施

6.2.1对支座肋板切缝、支承角钢安装的安全防护措施对于钢屋盖支座肋板切缝、支承角钢安装的动火作业，安全防护主要目的是防止各种物件包括电焊焊渣、火星、零星铁件等施工材料和工器具掉落，安全防护的主要部位在主变室上、下游侧通风层钢屋盖支座处楼板的位置，拟采用可拆卸支撑架加1mm厚铁皮的方式进行防护，防护架安装时不能动火作业，采用打孔和膨胀螺栓固定；防护架见图3钢屋盖支座肋板切缝、支承角钢安装作业过程中不允许施工人员在防护架上行走或站立，防止连人带架坠落。

这种防护架在主变电缆层上、下游侧对称布置近509保证了钢屋盖支座肋板切缝、支承角钢安装焊接等动火作业的顺利实施。

6.2.2钢屋盖安全运输实施钢屋盖的运输主要

难度是从主变室吊物孔采用5电动葫芦垂直吊运至主变电缆层，再由10多个人工搬上自制的、在主变电缆层移动小车上，人工推动至钢屋盖安装部位。

针对跨梁移动行车的制作，从小湾永久大桥的造型得到启发，制作了半成品的行车，从主变室吊物孔采用5电动葫芦垂直吊运至主变电缆层跨梁上进行拼装，见图4跨梁移动小车上的调节花兰螺栓对于运行时调整拱高起到关键的作用。钢屋盖从主变室吊物孔采用5电动葫芦垂直吊运至主变电缆层后，由10多个人工拉上位于主变电缆层T备段，采用钢管和10mm厚的板搭设的约150长、横向跨度为14.30的全封闭作业平台上，再抬到移动小车上，并捆绑固定在移动小车上（见图5），最后推移至安装部位，每一次移动小车运输2块钢屋盖单元板。

6.2.3钢屋盖安装的安全防护实施钢屋盖安装从

1机组对应的1段开始安装，在安装前，在电气设备上方搭设约50的简易防护架，在高压电缆上面敷设一层10m厚的板，防止钢屋盖单元板意外掉落。

6.2.4钢屋盖安装过程安全防护实施在安装细节上，有明确具体、操作性强的措施要求：

（1）对于钢屋盖支座肋板切缝、支承角钢安装的动火作业的防护栏制作必须牢固可靠，经过现场监理工程师的检查后，方可进行现场安装，防护栏安装时必须派安全人员监督。

（2）在全封闭平台和简易防护架等防护设施搭设及拆除过程中，施工人员必须小心操作，禁止碰触相关设备；防护棚在使用过程中必须定期检查，禁止任何焊渣或火星飞溅至下部机电设备上。

（3）对于钢屋盖支座肋板切缝、支承角钢安装的动火作业切割下来的废弃铁件及杂物等及时回收，并采用皮桶妥善存放，禁止随意乱堆乱放，不允许掉落膨胀螺栓等材料和工器具，注意对下方的运行设备的保护，在砌砖、切槽、支撑角钢安装、防火涂漆等作业时，考虑到防护栏承载较小，防护栏不可站人。以上作业项目完成后，每天在收工前必须将工作面清理干净。

（4）钢屋盖安装作业时，需将施工人员的安全带扣在稳固物体上。禁止抛传施工用具，严防高空坠物伤人事件的发生。安装人员应将随身携带的扳手、锤子等工具用绳子系在腰上，防止坠落。

（5）在主变钢屋盖安装过程中设置专职安全员在主变室电缆层巡视，及时发现并排除安全隐患。

（6）主变钢屋盖全部施工人员禁止在主变室内吸烟，禁止携带打火机。

（7）主变室钢屋盖安装与机电设备安装及机组运行间均存在一定的施工干扰，在做好本钢屋盖施工项目安全防护工作的基础上，应积极配合其他标段的工作，并严格遵守电厂运行的相关规定，进场施工人员严格执行“施工临时用电申请单、工作票、动火作业票”等制度。

7、结论

主变室电缆层钢屋盖施工的危险、有害因素主要存在于高处坠落物体造成触电伤害，电焊、气割等动火作业，钢屋盖单元板等材料高空吊运和高空水平运输等危险。而这些危险不仅是钢屋盖施工的危险和作业人员高处坠落的危险，也是因高处坠物、电焊火花的溅落等会危及主变室电缆层500kV高压电缆和GS等电气设备。在施工过程中，对钢屋盖所采取的安全防护措施积极有效，监理对安全严格监控，加强安全教育和班前交底、现场警示、标识到位，严格执行各项规章制度，遵守操作规程，杜绝违章操作。主变室钢屋盖施工各项安全措施符合国家安全生产法、标准及业主的要求，钢屋盖施工的危险、有害因素处于可控状态。保证主变室电缆层钢屋盖安装施工安全。2010年9月初主变室电缆层钢屋盖全部安装完成。

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