CN106677258B - 一种电厂海上取水头沉箱的安装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电厂海上取水头沉箱的安装工艺，包括以下步骤：取水头预制、取水头上驳、半潜驳船运输、半潜驳船下潜、取水头吊运、取水头定位、取水头下沉安装和取水头解除封闭。本发明的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，有效利用在建工程码头作为预制场地，利用现有船机设备进行出运和安装，既保证了取水头沉箱的出运安全，又确保了取水头沉箱的安装精度满足设计及规范要求，并有效提高了工程质量，还能减少工程造价，缩短施工工期。
Description
技术领域
本发明涉及一种电厂海上取水头沉箱的安装工艺。
背景技术
火力发电和核能发电都需要对发电设备进行冷却，这就需要大量的冷却水。因此，大型核电、火电站大多靠近海湾、河口、湖泊、水库等处选址，以便就地利用水资源实现冷却。取排水沉管工程是决定发电厂热能效率高低的重要因素之一。取水管由二十节取水沉管构成，其中第一节至第十三节为双孔管，第十四节为双孔共壁管过渡至两个单孔管而呈“Y”形，因此取两座圆形取水头沉箱。取水头沉箱的结构见图2，它的安装施工难度大，具体体现如下：
1)取水头沉箱的结构本身不具备封闭空间，下水后无法自浮，没水后的自重约1650t，而取水头的八个吊点所能承受的最大吊力之和仅为450t(6×75t)，必须采用助浮措施方可进行安装；
2)取水头沉箱为偏心结构，出水口一侧较重，吊装过程中平衡难以控制；
3)取水头沉箱不同于常规重力式码头沉箱，因取水功能需要，沉箱仓内不设隔仓，安装过程中无法分仓压水控制平衡；
4)设计考虑的安装工况要求取水头沉箱在封闭状态下内外水头差不得超过7.85米，若采用封闭方式安装，必须严格控制内外水头差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种电厂海上取水头沉箱的安装工艺，它能确保取水头沉箱的安装精度满足设计及规范要求，还能减少工程造价，缩短施工工期。
本发明的目的是这样实现的：一种电厂海上取水头沉箱的安装工艺，包括以下步骤：取水头预制、取水头上驳、半潜驳船运输、半潜驳船下潜、取水头吊运、取水头定位、取水头下沉安装和取水头解除封闭；其中，
进行所述取水头预制步骤时，是在预制场码头预制两座取水头沉箱；每座取水头沉箱为具有顶板和底板的圆筒形并且外径为21.4m，高度为13.85m，壁厚为0.7m，重量为2800t；取水头沉箱的顶面以下2.5m处沿圆周面开有一圈高度为2m且用钢筋混凝土支柱支撑并分隔的进水窗口，每个进水窗口中均设置进水格栅；取水头沉箱的底面以上2.2m处有一个面积为5.2m×5.2m并倾斜75°的方形出水口；取水头沉箱内还设置井字形横梁并在横梁的相交处设置立柱；预制时，在混凝土支柱中预埋环形预埋件，在预制完成后，用定型钢板将进水格栅密封，同时，将出水口用钢封门封闭，在取水头沉箱顶板上的检修孔用钢板进行封堵，并连接抽水管；还在所述出水口的钢封门上均布安装若干进水阀门，这些进水阀门的盖板上均连接一根拉绳；
进行所述取水头上驳步骤时，将预制完成的取水头沉箱装在半潜驳船上，取水头沉箱以其下部出水口朝向船尾的方式置于半潜驳船的中心位置，每次仅安装一座取水头沉箱；
进行所述半潜驳船运输步骤时，由拖轮将装有一座取水头沉箱的半潜驳船由预制场码头拖带至下潜坑，半潜驳船顺取水沉管的安装轴线方向并且船首朝向海侧，船尾朝向岸侧，再通过四角抛八字锚就位；
进行所述半潜驳船下潜步骤时，起重船先就位并系挂吊缆，再安装测量GPS；起重船就位时，起重船顺取水沉管的安装轴线方向在半潜驳船的船首前方通过四角抛八字锚就位；就位完成后，起重船向前移动船位，使扒杆从半潜驳船的船首塔楼之间进入半潜驳船，当起重船的主挂钩垂线与取水头沉箱的顶面圆心重合时停止移船，放下主挂钩，系挂吊缆；安装测量GPS时，将测量GPS安放到测量杆的顶端，通过无线信号与起重船的电脑连接好，再利用起重船的小吊钩将测量杆吊放到取水头沉箱的预埋件上，将测量杆调整到垂直位置后，通过预埋螺栓固定在预埋件上；半潜驳船注水下潜，当取水头沉箱的出水口上的进水阀门没入水下时，由潜水员拉动拉绳即可打开进水阀门对取水头沉箱进行注水；需要停止注水时，潜水员只需放松绳子，由于取水头沉箱的内外存在水头差，在外部水压力的作用下，进水阀门即可自动关闭；当取水头沉箱内的注水高度达到0.7m时停止注水，半潜驳船继续下潜，起重船的主挂钩跟随松放；当半潜驳船下沉到取水头沉箱的吃水深度为7.5m时停止下潜，起重船起钩，将取水头沉箱吊离半潜驳船，同时，收紧后锚移动船位，退出半潜驳船，之后，半潜驳船上浮收锚移船出下潜坑，由拖轮拖回预制场码头，进行第二座取水头沉箱的上驳、运输和下潜；
进行所述取水头吊运步骤时，由起重船进行沉箱浮运，吊运过程中保持取水头沉箱的吃水深度为11.4m并确保取水头沉箱内的注水高度为5m，起重船通过绞锚缆移动船位至安装位置；
进行所述取水头定位步骤时，包括依次进行的起重船定位和取水头初定位；
进行起重船定位时，起重船吊着取水头沉箱进入基槽范围后停船抛锚，并精确调整船位准备取水头沉箱安装；
进行取水头初定位时，起重船的电脑通过无线信号接收取水头沉箱顶部的测量GPS的信号，将取水头沉箱的精确位置反映在定位软件上，测量员反馈信息给船长，由船长指挥卷扬机操作工绞缆进行初定位，使取水头沉箱的轴线与取水沉管的安装轴线保持对齐，待取水头沉箱的顶面圆心的测量点缓缓靠近设计安装圆心时，停止移船；
进行所述取水头下沉安装步骤时，潜水员潜入水下，实地探摸取水头沉箱的位置，由潜水员在水下指挥起重船移船及松放主挂钩，取水头沉箱下放的同时继续注水，当取水头沉箱完全没入水面以下时，取水头沉箱内的注水高度应达到7.8m，此时停止注水；在安装取水头沉箱过程中，测量员密切注意取水头轴线位置是否与设计轴线吻合，且确保取水头沉箱的进水口顶面圆心与设计圆心吻合，测量员与潜水员共同反馈信息给起重船的船长，由起重船的船长指挥起重船继续下放取水头沉箱，直至取水头沉箱平稳着床，起重船松钩，潜水员水下解除起吊卸扣，继续注水直至取水头沉箱内的水满，完成安装；
进行所述取水头解除封闭步骤时，由潜水员水下拆除进水格栅上的定型钢板及出水口的钢封门，由起重船吊出水面放回到半潜驳船存放。
上述的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其中，所述取水头沉箱上设两个测量点，该两个测量点分别设在取水头沉箱的顶面圆心和出水口的顶面中心并且均位于取水沉管的安装轴线上。
上述的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其中，进行取水头吊运步骤时，在所述取水头沉箱的顶面布设八个吊点。
上述的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其中，所述取水头沉箱的仓内底面上放置四台与所述抽水管连接的潜水泵。
本发明的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，有效利用在建工程码头作为预制场地，利用现有船机设备进行出运和安装，既保证了取水头沉箱出运安全，又确保了取水头沉箱的安装精度满足设计及规范要求，并有效提高了工程质量，还能减少工程造价，缩短施工工期。
附图说明
图1是本发明的电厂海上取水头沉箱的安装工艺的流程图；
图2是取水头沉箱的轴向剖面图；
图3是封闭后的取水头沉箱的轴向剖面图；
图4是取水头沉箱的测量点和吊点布置图；
图5是半潜驳船和起重船就位的位置图；
图6是起重船吊装取水头沉箱的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图6，本发明的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，包括以下步骤：取水头预制、取水头上驳、半潜驳船运输、半潜驳船下潜、取水头吊运、取水头定位、取水头下沉安装和取水头解除封闭。
进行取水头预制步骤时，是在预制场码头预制两座取水头沉箱；每座取水头沉箱10为具有顶板和底板的圆筒形并且外径为21.4m，高度为13.85m，壁厚为0.7m，重量为2800t；取水头沉箱10的顶面以下2.5m处沿圆周面开有一圈高度为2m且用钢筋混凝土支柱11支撑并分隔的环形进水窗口，每个进水窗口中均设置进水格栅12；取水头沉箱10的底面以上2.2m处有一个面积为5.2m×5.2m并倾斜75°的方形出水口13；取水头沉箱10内还设置井字形横梁14并在横梁14的相交处设置立柱15；预制时，在混凝土支柱11中预埋环形预埋件，在预制完成后，用定型钢板16将进水格栅12密封，同时，将出水口13用钢封门17封闭，在取水头沉箱顶板上的检修孔18用钢板进行封堵，并连接四根抽水管；还在出水口13的钢封门17上均布安装六个进水阀门，这六个进水阀门的盖板上均连接一根拉绳；所有临时封闭的钢板与混凝土接触面均采用橡胶条封边，增加气密性，防止漏水；为防止临时封闭的钢板漏水或注水过多情况的发生，取水头沉箱10的仓内底板上放置四台各自与四根抽水管连接的潜水泵进行抽水，用以降低取水头沉箱10内部的水位。潜水泵的电源由起重船提供，取水头沉箱10内部多余的水量通过设置在检修孔18临时封堵钢板上的抽水管排出。
进行取水头上驳步骤时，将预制完成的取水头沉箱装在半潜驳船上，取水头沉箱以其下部出水口朝向船尾的方式置于半潜驳船的中心位置，每次仅安装一座取水头沉箱；
进行半潜驳船运输步骤时，由拖轮将装有一座取水头沉箱的半潜驳船由预制场码头拖带至下潜坑，半潜驳船顺取水沉管的安装轴线方向并且船首朝向海侧，船尾朝向岸侧，再通过四角抛八字锚就位；
进行半潜驳船下潜步骤时，起重船先就位并系挂吊缆，再安装测量GPS；起重船就位时，起重船顺取水沉管的安装轴线方向在半潜驳船的船首前方通过四角抛八字锚就位；就位完成后，起重船向前移动船位，使扒杆从半潜驳船的船首塔楼之间进入半潜驳船，当起重船的主挂钩垂线与取水头沉箱的顶面圆心重合时停止移船，放下主挂钩，系挂吊缆；安装测量GPS时，将测量GPS安放到测量杆的顶端，通过无线信号与起重船的电脑连接好，再利用起重船的小吊钩将测量杆吊放到取水头沉箱的预埋件上，将测量杆调整到垂直位置后，通过预埋螺栓固定在预埋件上；半潜驳船注水下潜，当取水头沉箱的出水口上的进水阀门没入水下时，由潜水员拉动拉绳即可打开进水阀门对取水头沉箱进行注水；需要停止注水时，潜水员只需放松绳子，由于取水头沉箱内外存在水头差，在外部水压力的作用下，进水阀门即可自动关闭；当取水头沉箱的注水高度达到0.7m时停止注水，半潜驳船继续下潜，起重船的主挂钩跟随松放；当半潜驳船下沉到取水头沉箱的吃水深度为7.5m时停止下潜，起重船起钩，将取水头沉箱吊离半潜驳船，同时，收紧后锚移动船位，退出半潜驳船，之后，半潜驳船上浮收锚移船出下潜坑，由拖轮拖回预制场码头，进行第二座取水头沉箱的上驳、运输和下潜；
进行取水头吊运步骤时，由起重船进行沉箱浮运，吊运过程中保持取水头沉箱的吃水深度为11.4m并确保取水头沉箱内的注水高度为5m，起重船通过绞锚缆移动船位至安装位置；
进行取水头定位步骤时，包括依次进行的起重船定位和取水头初定位；
进行起重船定位时，起重船吊着取水头沉箱进入基槽范围后停船抛锚，并精确调整船位准备取水头沉箱安装；
进行取水头初定位时，起重船的电脑通过无线信号接收取水头顶部的测量GPS的信号，将取水头沉箱的精确位置反映在定位软件上，测量员反馈信息给船长，由船长指挥卷扬机操作工绞缆进行初定位，使取水头沉箱的轴线与取水沉管的安装轴线保持对齐，待取水头沉箱的顶面圆心的测量点缓缓靠近设计安装圆心时，停止移船；
进行取水头下沉安装步骤时，潜水员潜入水下，实地探摸取水头沉箱的位置，由潜水员在水下指挥起重船移船及松放主挂钩，取水头沉箱下放的同时继续注水，当取水头沉箱完全没入水面以下时，取水头沉箱内注水高度应达到7.8m，此时停止注水；在安装取水头沉箱过程中，测量员密切注意取水头轴线位置是否与设计轴线吻合，且确保进水口顶面圆心与设计圆心吻合，测量员与潜水员共同反馈信息至起重船船长，船长指挥起重船继续下放取水头沉箱，直至取水头沉箱平稳着床，起重船松钩，潜水员水下解除起吊卸扣，继续注水直至取水头沉箱内的水满，完成安装；
进行取水头解除封闭步骤时，由潜水员水下拆除进水格栅上的定型钢板及出水口的钢封门，由起重船吊出水面放回半潜驳船存放。
本发明的电厂海上取水头沉箱的安装工艺中的三个阶段，即下潜阶段、吊运阶段及下沉安装阶段，每个阶段对应的没水深度及取水头沉箱内的注水高度必须严格控制，否则将对施工安全及沉箱结构安全造成不可逆的不利影响。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (4)
1.一种电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其特征在于，所述安装工艺包括以下步骤：取水头预制、取水头上驳、半潜驳船运输、半潜驳船下潜、取水头吊运、取水头定位、取水头下沉安装和取水头解除封闭；
进行所述取水头预制步骤时，是在预制场码头预制两座取水头沉箱；每座取水头沉箱为具有顶板和底板的圆筒形并且外径为21.4m，高度为13.85m，壁厚为0.7m，重量为2800t；取水头沉箱的顶面以下2.5m处沿圆周面开有一圈高度为2m且用钢筋混凝土支柱支撑并分隔的进水窗口，每个进水窗口中均设置进水格栅；取水头沉箱的底面以上2.2m处有一个面积为5.2m×5.2m并倾斜75°的方形出水口；取水头沉箱内还设置井字形横梁并在横梁的相交处设置立柱；预制时，在混凝土支柱中预埋环形预埋件，在预制完成后，用定型钢板将进水格栅密封，同时，将出水口用钢封门封闭，在取水头沉箱顶板上的检修孔用钢板进行封堵，并连接抽水管；还在所述出水口的钢封门上均布安装若干进水阀门，这些进水阀门的盖板上均连接一根拉绳；
进行所述取水头上驳步骤时，将预制完成的取水头沉箱装在半潜驳船上，取水头沉箱以其下部出水口朝向船尾的方式置于半潜驳船的中心位置，每次仅安装一座取水头沉箱；
进行所述半潜驳船运输步骤时，由拖轮将装有一座取水头沉箱的半潜驳船由预制场码头拖带至下潜坑，半潜驳船顺取水沉管的安装轴线方向并且船首朝向海侧，船尾朝向岸侧，再通过四角抛八字锚就位；
进行所述半潜驳船下潜步骤时，起重船先就位并系挂吊缆，再安装测量GPS；起重船就位时，起重船顺取水沉管的安装轴线方向在半潜驳船的船首前方通过四角抛八字锚就位；就位完成后，起重船向前移动船位，使扒杆从半潜驳船的船首塔楼之间进入半潜驳船，当起重船的主挂钩垂线与取水头沉箱的顶面圆心重合时停止移船，放下主挂钩，系挂吊缆；安装测量GPS时，将测量GPS安放到测量杆的顶端，通过无线信号与起重船的电脑连接好，再利用起重船的小吊钩将测量杆吊放到取水头沉箱的预埋件上，将测量杆调整到垂直位置后，通过预埋螺栓固定在预埋件上；半潜驳船注水下潜，当取水头沉箱的出水口上的进水阀门没入水下时，由潜水员拉动拉绳即可打开进水阀门对取水头沉箱进行注水；需要停止注水时，潜水员只需放松绳子，由于取水头沉箱的内外存在水头差，在外部水压力的作用下，进水阀门即可自动关闭；当取水头沉箱内的注水高度达到0.7m时停止注水，半潜驳船继续下潜，起重船的主挂钩跟随松放；当半潜驳船下沉到取水头沉箱的吃水深度为7.5m时停止下潜，起重船起钩，将取水头沉箱吊离半潜驳船，同时，收紧后锚移动船位，退出半潜驳船，之后，半潜驳船上浮收锚移船出下潜坑，由拖轮拖回预制场码头，进行第二座取水头沉箱的上驳、运输和下潜；
进行所述取水头吊运步骤时，由起重船进行沉箱浮运，吊运过程中保持取水头沉箱的吃水深度为11.4m并确保取水头沉箱内的注水高度为5m，起重船通过绞锚缆移动船位至安装位置；
进行所述取水头定位步骤时，包括依次进行的起重船定位和取水头初定位；
进行起重船定位时，起重船吊着取水头沉箱进入基槽范围后停船抛锚，并精确调整船位准备取水头沉箱安装；
进行取水头初定位时，起重船的电脑通过无线信号接收取水头沉箱顶部的测量GPS的信号，将取水头沉箱的精确位置反映在定位软件上，测量员反馈信息给船长，由船长指挥卷扬机操作工绞缆进行初定位，使取水头沉箱的轴线与取水沉管的安装轴线保持对齐，待取水头沉箱的顶面圆心的测量点缓缓靠近设计安装圆心时，停止移船；
进行所述取水头下沉安装步骤时，潜水员潜入水下，实地探摸取水头沉箱的位置，由潜水员在水下指挥起重船移船及松放主挂钩，取水头沉箱下放的同时继续注水，当取水头沉箱完全没入水面以下时，取水头沉箱内的注水高度应达到7.8m，此时停止注水；在安装取水头沉箱过程中，测量员密切注意取水头轴线位置是否与设计轴线吻合，且确保取水头沉箱的进水口顶面圆心与设计圆心吻合，测量员与潜水员共同反馈信息给起重船的船长，由起重船的船长指挥起重船继续下放取水头沉箱，直至取水头沉箱平稳着床，起重船松钩，潜水员水下解除起吊卸扣，继续注水直至取水头沉箱内的水满，完成安装；
进行所述取水头解除封闭步骤时，由潜水员水下拆除进水格栅上的定型钢板及出水口的钢封门，由起重船吊出水面放回到半潜驳船存放。
2.根据权利要求1所述的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其特征在于，所述取水头沉箱上设两个测量点，该两个测量点分别设在取水头沉箱的顶面圆心和出水口的顶面中心并且均位于取水沉管的安装轴线上。
3.根据权利要求1所述的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其特征在于，进行取水头吊运步骤时，在所述取水头沉箱的顶面布设八个吊点。
4.根据权利要求1所述的电厂海上取水头沉箱的安装工艺，其特征在于，所述取水头沉箱的仓内底面上放置四台与所述抽水管连接的潜水泵。
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