坪頭水電站壓力管道安裝綜述

文世國，李宗榮，魏驚蟄，孔買群

(中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 655000)

1 前 言

坪頭水電站引水隧洞采用一管三機聯合供水方式：引水上平段(管)0-040.200以下為壓力管道，主要由上平段、1號豎井上彎段、1號豎井段、1號豎井下彎段、中平洞段、2號豎井上彎段、2號豎井段、2號豎井下彎段、下平洞段和岔管、支管段組成。壓力管道主管內徑4.4m，總長645.37m，其中上平段長120.2m，1號豎井及連接段長119.32m，中平段長75.55m，2號豎井及連接段長167.05m，下平段長163.25m，平段和豎井間采用半徑為15m的彎段相連，壓力鋼管設有加勁環和止水環，加勁環間距約為1.6m。全部屬于洞內埋管，在每個支管后面各設3個止推環，間距500mm。

2 壓力管道安裝流程

電站壓力管道均埋于地下洞段，埋管無法直接使用吊車就位，上平段、中平段、下平段采用叉車運輸至工作面，其余叉車無法到位洞段采用有軌運輸。鋼管安裝前先進行安裝部位施工準備材料交接驗收→測量出控制點→然后安裝始裝節→其余管節→焊接→探傷→分段驗收→混凝土澆筑→灌漿→進行補漆→竣工驗收。壓力管道具體安裝流程見圖1。

2.1 壓力管道安裝前施工準備

坪頭電站壓力管道安裝可劃分為平段和豎井段，其中平段包含岔管段和支管段。

(1)施工技術準備。資料員收到施工圖紙后，對照圖紙目錄清點份數并整理，然后登記。按照項目總工程師或項目技術負責人批準的范圍和份數分

圖1 壓力鋼管安裝流程示意

發，接受人簽字。項目總工程師安排有關人員進行圖紙審核，組織專業技術人員編制工藝文件，包括項目質量計劃、施工組織設計、施工技術措施、安全技術措施等，按程序報送批準；項目技術負責人組織專業技術人員召集全體作業人員開會進行技術交底，使作業人員熟悉設備安裝方法、特點、設計意圖、技術要求及施工措施，做到心中有數，科學施工。

(2)施工設施準備。壓力鋼管安裝之前，質檢人員會同業主、監理工程師、土建施工單位等對土建工程進行安裝前的檢查與驗收，土建工程應符合國家標準DL5017-93《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》的規定。

根據施工圖紙的要求，用全站儀控制測量，檢查壓力鋼管基礎的安裝尺寸及高程，其誤差應符合安裝圖紙及規范要求。

質檢人員、作業人員會同監理工程師進行壓力鋼管接貨驗收，同時作好驗收記錄。

壓力鋼管現場公路運輸使用15t平板拖車。考慮到鋼管運輸安全問題，鋼管以軸線垂直地面的方式裝車運輸至鋼管臨時堆放點。平段鋼管使用叉車將鋼管從臨時堆放點運送至安裝工作面；豎井段使用平板拖車運輸至豎井井口，使用卷揚機卸車。

2.2 壓力管道安裝

(1)平段鋼管安裝。上平段安裝運輸路線：鋼管臨時堆放點→5(6)號支洞→工作面；

中平段安裝運輸路線：鋼管臨時堆放點→中平洞施工支洞→工作面；

下平段安裝運輸路線：鋼管臨時堆放點→進廠交通洞→下平洞施工支洞→工作面。

作業人員根據施工圖紙和相應的作業工藝卡放樣，確定安裝高程，并設置明確的標志。質檢人員根據施工圖紙要求和相應的作業工藝卡的要求，檢查放樣是否符合安裝要求。經檢查符合標準后首先進行始裝節安裝。始裝節是每條鋼管最先安裝的基準節，對整條鋼管的安裝質量有直接影響。始裝節安裝應符合DL5017-93中表5.1.2的規定，同時始裝節安裝的里程偏差應不超過±5mm。始裝節兩端管口垂直度偏差應不超過±3mm。管口圓度偏差不應大于5D/1 000，最大不應大于10mm。

始裝節安裝時，利用千斤頂及手拉葫蘆調整鋼管安裝位置，在安裝偏差符合設計圖紙和規范要求后，即可進行鋼管的外支撐加固，鋼管加固應牢固可靠。為確保鋼管在混凝土澆筑時不產生變形和位移，在洞壁和管壁之間用14號槽鋼分八支十六個定位點來支撐，并且每個支撐點打錨桿固定。鋼管外支撐加固見圖2。

待始裝節安裝并校核合格后，開始進行其余管節安裝。將待安裝管節慢慢下放并靠近始裝節，用千斤頂將鋼管頂起并在底部用型鋼支撐管節，用手拉葫蘆配合調整管節位置，符合要求后，進行環縫對接；環縫對接利用內壓縫臺車，臺車上設置有可旋轉的頂杠和千斤頂。鋼管安裝位置符合規范要求后即可進行鋼管對接環縫定位焊，定位焊長度為80～100mm，間距控制在600～800mm之間。環縫定位焊接完成后即可進行鋼管加固，鋼管加固要牢固可靠，為確保鋼管在混凝土澆筑時不產生變形和位移，在洞壁和管壁之間用角鋼∠100×10分八個點來支撐。鋼管對接過程中要隨時檢測鋼管的高程、樁號及中心變化。其余管節安裝應符合DL5017-93中的表5.1.2的要求。管口圓度偏差不應大于5D/1000，最大不應大于10mm。

圖2 鋼管外支撐加固示意

壓力鋼管安裝檢驗合格后，作業人員按焊接工藝卡要求的規范和順序焊接，需要預熱的焊縫按DL5017-93中的表6.3.12執行。焊接質量應符合DL5017-93中的表6.4.1的要求。焊接完成，檢驗合格后，由探傷人員根據圖紙要求和探傷工藝卡要求對焊縫進行探傷檢查。探傷方法和探傷比例應符合設計要求和DL5017-93中的表6.4.4的要求，并根據GB3323-87(射線探傷)和GB11345-89(超聲波探傷)的要求對焊縫評定等級和確定缺陷。最后組織分段驗收，移交給土建方進行混凝土澆筑灌漿。

(2)豎井段鋼管安裝。坪頭水電站2號豎井及連接段長167.05m，鋼管安裝難度大，保障施工安全很重要，采用卷揚機自上向下吊裝就位安裝鋼管。

首先在豎井下彎段進行部分混凝土回填，預埋軌道插筋為始裝節安裝及固定提供條件。下彎段預先回填混凝土及預埋插筋(見圖3)。

豎井段鋼管運輸安裝路線為：鋼管臨時堆放點→壓力管道→下彎段始裝節→其余鋼管→上彎段。

待下彎段預先回填混凝土上鋼管運輸軌道完成即可進行始裝節安裝，安裝前與平段安裝一樣完成技術、設施準備工作。

始裝節安裝并測量符合設計圖紙及規范后將鋼管與周圍錨桿進行短鋼筋相連焊接加固，安裝驗收完成后進行相連平段部分鋼管安裝，分段驗收，進行

圖3 下彎段預先回填混凝土及插筋布置示意

混凝土澆筑。待澆筑完成后，混凝土將始裝節完全固定，然后開始進行豎井其余鋼管安裝。

豎井其余鋼管使用平板拖車運輸至豎井井口，使用卷揚機卸車，將鋼管緩慢放下與始裝節對接壓縫，壓縫檢測合格后進行焊接，并在鋼管周邊增加外支撐點加固。

在上彎段鋼管豎井井口門架范圍，需預先鋪設軌道。叉車將鋼管運輸到安裝面后，利用卷揚機牽引小車緩慢將鋼管下滑到位，利用千斤頂調節牙縫對接。

2.3 壓力管道質量控制

鋼管安裝時存在一定的偏差，安裝完成后允許偏差應符合表1規定。質量控制要點及內容見表2。

表1 鋼襯安裝允許偏差

坪頭電站岔管采用高強鋼制造，按照設計規范需進行壓水試驗。試驗程序一般分為以下3步:

(1)充水。正式充水前要作好初始記錄(包括氣候條件、鋼管及鎮墩的應變和移位情況等)。

(2)開啟上封頭處頂部的排氣閥充分排氣，直到排氣閥開始溢水，方能關閉排氣閥。一般應停留足夠的時間，記錄所有監測數據，包括是否有射水、漏水或滲水等異常(如有問題應及時消除)。

(3)用高壓泵進行加壓試驗。一般應根據試驗壓力事先確定詳細的分級加壓方案(包括分級數、分級壓力值、每級停留時間、測量項目以及出現異常時應采取的緊急對策等)；岔管試壓時，緩緩升壓至工作壓力，保持10min，對鋼管進行檢查，情況正常繼續升至試驗壓力，保持5min，再下降至工作壓力，保持30min，并用0.5～1.0kg小錘在焊縫兩側各15～20mm處輕輕敲擊。整個試驗過程中應無滲水和其它異常情況。試驗中做出詳細的試驗記錄。

表2 壓力鋼管安裝質量控制

試驗結束后，在管內水排盡后割除試驗用封頭(設計要求保壓狀態下澆筑混凝土，封頭可以最后割除)，整理、分析全部觀測資料，寫出報告存檔。

3 結束語

水電站鋼管工程是一個系統工程，涉及到水電站建設的規劃、設計和施工等多個環節，壓力鋼管安裝的高質量、快進度，與水電站的運行聯系緊密，熟悉壓力鋼管的安裝有利于工程質量控制，有利于提高施工管理效率，能夠使我們更好地進行施工規劃，進一步優化施工進度。坪頭水電站壓力管道在規定時間內全部安裝完成，通過檢查符合設計規范，質量達到設計要求。