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大而無法滿足橋機(jī)運(yùn)行要求。根據(jù)現(xiàn)場施工現(xiàn)狀并對軌道變位特性進(jìn)行對比研究，對軌道安裝調(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)識碼：A

中圖分類號：TV554 文章編號：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?？傃b機(jī)容量為96.3萬千瓦的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，共4臺機(jī)組，單機(jī)容量24.3萬千瓦。

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個安裝間和4個機(jī)組段，總長約141.7m，其中安裝間長36.7m，4個機(jī)組段105m。最大開挖寬度25.6m，廠房橋機(jī)跨度23m，廠房凈跨度23.1m（巖錨梁以下），最大開挖高度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QU120，全長137.7m。軌道頂部設(shè)計(jì)高程為614.8m，軌距23m，供2臺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)及開挖施工方案簡述

為加快廠房施工進(jìn)度，根據(jù)業(yè)主要求對廠房施工次序和結(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）開挖采用并行開挖方式，為后續(xù)機(jī)組安裝和混凝土施工的提前創(chuàng)造了條件。

同時地下廠房開挖跨度大、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），開挖施工過程中容易產(chǎn)生較大的變形。廠房開挖共分七層開挖（巖錨梁布置在第Ⅱ?qū)樱?，由上至下逐層開挖，每層開挖平均高度為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)行開挖，在廠房第Ⅱ?qū)娱_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層開挖完成（也就是600.5高程）后開始軌道安裝并于2012年7月完成橋機(jī)軌道的安裝工作。

隨著廠房開挖深度的加大，周邊交叉洞口位置的暴露和相鄰洞室的開挖深度加大，廠房兩邊墻及交叉洞口變形逐漸增大，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)組段已開挖至592高程的2012年9月對軌道進(jìn)行了首次復(fù)測發(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月初對軌道進(jìn)行了第二次復(fù)測（具體偏移數(shù)據(jù)見表1和表2），按上述軌道偏移值已無法滿足橋機(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

廠房開挖施工期間分別在2012年9月、12月對橋機(jī)軌道進(jìn)行了復(fù)測并做了對比，具體偏移數(shù)據(jù)見表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

說明：1.安1指1號安裝間段，機(jī)1指1號機(jī)組段，其他類同。

2.表中數(shù)據(jù)為實(shí)測值與理論設(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號安裝間因兩臺橋機(jī)停在該處無法進(jìn)行測量，故12月8日無該處數(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挖形象面貌（見表3）綜合分析，橋機(jī)軌道偏移有以下四個特點(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靠近尾水閥帽門室部位偏移較大，達(dá)36mm；（4）機(jī)組段偏移較大且下游已開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號安裝間和4號機(jī)之間的尾水閥帽門洞室處偏移最大，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 開挖至高程600.5m。 進(jìn)行第二層開挖（高程611.3

～607.0m）。 1#～4#母線洞開挖完成。 開挖至高600.5m。 進(jìn)行第三層開挖（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)開挖至高程592.6m，下游側(cè)開挖至高程596.4m。 考慮到廠房收斂變形將安裝2段和4臺機(jī)組段用開挖料回填至高程598.4m并對上下游面墻進(jìn)行錨索支護(hù)加固。

機(jī)4 開挖至高程592m且尾水管洞開挖開始。

機(jī)3 開挖至高程592m且尾水管洞開挖開始。

機(jī)2 開挖至高程592m且尾水管洞開挖完成。

機(jī)1 開挖至高程592m。

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

隨著廠房及周邊洞室開挖深度的加大，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)測觀測數(shù)據(jù)來分析，隨著開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]到廠房整個收斂變形還沒最后穩(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)開展，為不影響橋機(jī)的正常使用，確定于2013年7月份前先對橋機(jī)軌道進(jìn)行臨時調(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)軌道的臨時調(diào)整處理方案及實(shí)施

根據(jù)廠房整個收斂變形數(shù)據(jù)（至2013年2月已達(dá)272mm）、變形收斂量逐漸減小的趨勢和軌道臨時調(diào)整前的軌道復(fù)測數(shù)據(jù)，并考慮到軌道臨時調(diào)整后橋機(jī)只限于輕載負(fù)荷使用的前提條件，擬在廠房第四層開挖完成（也就是585.9高程）后對軌道進(jìn)行臨時調(diào)整，調(diào)整方法為僅對軌道中心距進(jìn)行調(diào)整不對軌道頂面高程進(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)。臨時調(diào)整處理流程如下：（1）松開原軌道壓板的螺栓，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)行臨時固定。也即壓板直接與軌道墊板進(jìn)行焊接固定。軌道臨時調(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月投入使用以來一直運(yùn)行良好，軌道無明顯卡阻或啃軌現(xiàn)象。在隨后的定期軌道偏移復(fù)測過程中，對局部變形超出偏差的部位按上述臨時調(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）對軌道高程、中心距等數(shù)據(jù)再次復(fù)測，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)測數(shù)據(jù)確定螺桿長度和數(shù)量并采購新螺桿和附件，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表4。具體軌道調(diào)整施工時將分段進(jìn)行，以減少對設(shè)備安裝工作的干擾。

表4 方案一需用材料表

序號 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）對軌道高程、中心距等數(shù)據(jù)再次復(fù)測，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，松開螺母拆除壓板移開軌道；（3）割除螺桿，并對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表5。具體軌道調(diào)整施工時將分段進(jìn)行，以減少對設(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 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比分析。方案一和方案二的對比分析如表6所示：

表6 軌道永久調(diào)整處理方案對比分析表

對比項(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，再次對軌道進(jìn)行調(diào)整的難度較大。

3.施工周期相對長些，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

考慮到對軌道調(diào)整的處理應(yīng)盡量減少與土建的交叉工作，同時考慮到廠房后續(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)整程序和方法見上述方案二。考慮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調(diào)整段進(jìn)行調(diào)整，并合理錯開設(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

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。為了盡量減少廠房收斂變形，土建方在后續(xù)施工過程中采取對廠房及周邊洞室等部位開挖施工時加強(qiáng)了爆破控制并及時支護(hù)，也對部分孔洞進(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)選定最佳安裝時機(jī)，并根據(jù)廠房變形特點(diǎn)預(yù)先在軌道安裝時留一定的變形余量。在軌道安裝完成后應(yīng)定期對軌道進(jìn)行監(jiān)測，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，同時應(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)整問題，最終確定最優(yōu)化的軌道調(diào)整方案和調(diào)整時機(jī)，以保證施工工期和質(zhì)量。

作者簡介：李奇祥（1974-），男，湖北天門人，中國機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司高級工程師，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