藏木水電站工程壓力鋼管制作安裝技術

曾　元, 王純高, 王寬貴, 何啟忠

(1. 中國葛洲壩集團機械船舶有限公司， 湖北宜昌 443002;2. 中國葛洲壩集團第六工程有限公司， 云南昆明 650000)

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藏木水電站工程壓力鋼管制作安裝技術

曾元1, 王純高2, 王寬貴1, 何啟忠1

(1. 中國葛洲壩集團機械船舶有限公司， 湖北宜昌 443002;2. 中國葛洲壩集團第六工程有限公司， 云南昆明 650000)

【摘要】藏木水電站地處西藏自治區海拔3 300 m的雅魯藏布江干流上，是雅魯藏布江上第一座大型水電站。由于地處高原，藏木水電站具有海拔高、缺氧、氣候干燥、晝夜溫差大等特點。文章主要論述在壓力鋼管制作時將兩個單節鋼管對接拼裝成一個大節的安裝技術，然后用定制的超低特種平板運輸車將鋼管運輸至大壩，確保了鋼管安裝運輸時順利通過通往大壩的4#公路隧道。拼裝成大節的鋼管節省了現場安裝使用纜機的頻率，減少了現場拼裝和焊縫的焊接時間，從而大大縮短了現場安裝工期，提高了安裝效率。

【關鍵詞】壓力鋼管；制作;安裝

1工程概況

藏木水電站位于西藏自治區山南地區加查縣境內，是雅魯藏布江干流中游桑日～加查峽谷段5級電站的第4級，上游銜接街需電站，下游為加查電站，壩址距山南～林芝的省道S306線約7 km，距加查縣城約17 km。加查縣城距山南地區行署澤當鎮約140 km，距拉薩約325 km。

右岸大壩標金屬結構及機電安裝工程中包括10#～15#廠房擋水壩段6條壓力鋼管制作和安裝。每條管線分下平段、下彎段、斜段和上彎段4大部分，布置單節長度2～2.5 m的管節39節，鋼管直徑6.1 m，采用Q345R鋼板，壁厚18～32 mm[1]。

2壓力鋼管制作安裝技術

藏木水電站地處西藏自治區海拔3 300 m的雅魯藏布江干流上，是雅魯藏布江上第一座大型水電站。由于地處高原，藏木水電站具有海拔高、缺氧、氣候干燥、晝夜溫差大等特點，現場施工人員克服種種困難，順利完成了施工任務。我單位承建的藏木水電站右岸大壩金屬結構制作及安裝工程，包括大型壓力鋼管的制作。針對特殊的施工條件，對其放樣、下料、壓弧、卷板、單件拼裝、整體組裝及焊接等關鍵工藝進行優化，在沒有數控設備下料和壓力機的情況下，采用CAD軟件放樣，半自動切割機下料，根據施工場地現有的設備，自主設計專業壓弧裝置，彎管制作中通過合理的排版降低了材料消耗，既減少了采購先進施工設備的成本，又達到了提高效率的要求。在壓力鋼管拼裝制作時將兩個單節鋼管對接拼裝成一個大節，然后用定制的超低特種平板運輸車將鋼管運輸至大壩，確保了鋼管安裝運輸時順利通過通往大壩的4#公路隧道。拼裝成大節的鋼管節省了現場安裝使用纜機的頻率，減少了現場拼裝和焊縫的焊接時間，從而大大縮短了現場安裝工期，提高了安裝效率。

3壓力鋼管制造安裝工藝方法及主要技術措施

3.1 鋼管制造工藝方法及主要技術措施

3.1.1施工準備

3.1.1.1技術準備

收到壓力鋼管施工設計圖紙后，首先進行技術性審圖和工藝性審圖，并根據審圖結果編制《工藝大綱》、《材料需用量計劃》、《外協外購件清單》、《檢驗計劃》以及《零件工藝卡》、《裝焊工藝卡》等工藝文件，繪制鋼管瓦片拼料圖。

3.1.1.2鋼材準備

(1)鋼板的規格、尺寸、材質由技術或工藝員編制的鋼管拼料圖及下料工藝卡確定，并提出詳細的訂貨采購清單經機電物資部、專業總工審批后申請采購。

(2)每批鋼材入庫驗收時，應向監理人提交產品質量證明書，并接受監理人的檢查，沒有產品合格證件的鋼材不得使用。

(3)我方將對所有鋼板進行抽樣檢驗。每批鋼板抽樣數量為2 %，且不少于2張。必要時根據監理人的指令隨機抽樣，增加附加檢驗量。

(4)鋼板應按鋼種、厚度分類堆放，墊離地面，應架設防雨棚，防止腐蝕、污染和變形。

3.1.1.3焊材準備

(1)焊材(焊絲、焊條、保護氣體)的牌號、規格、生產廠家應根據焊接工藝評定結果予以確定。

(2)焊材應根據生產計劃分批訂貨，不得使用有銹、藥皮受潮的焊絲與焊條。

3.1.1.4涂裝材料準備

(1)到貨涂料應按監理人的指示進行抽樣檢驗合格后方可使用。

(2)每批到貨的涂料附有制造廠的產品質量證明書和使用說明書。

(3)倉庫內存放的涂料分類堆放整齊，各類涂料、固化劑、稀釋劑間的間距應大于或等于1 m并避免日光直接照射。

3.1.2鋼管制造工藝流程

(1)瓦片制作工藝流程見圖1。

(2)鋼管安裝單元組焊工藝流程見圖2。

圖1　瓦片制作工藝流程

圖2　壓力鋼管安裝單元組焊工藝流程

3.1.3瓦片制造工藝細節說明

3.1.3.1材質確認與復驗

鋼板投料前，下料人員應根據材料入庫檢驗單、下料工藝卡對待下料鋼板的材質、外形尺寸等進行確認。按照招標文件技術條款以及施工設計圖紙的技術要求進行鋼板等的檢查與材料復驗。

3.1.3.2鋼板劃線、下料切割和坡口制備

(1)鋼板劃線采用人工劃線，劃線后的標記應符合DL5017的規定。鋼板劃線的極限偏差應符合表1規定。

表1　鋼板劃線的極限偏差[2]　mm

(2)鋼管瓦片排料及劃線時，還應符合下列要求：①直管環縫間距不應小于500 mm；②相鄰管節縱縫間距應大于板厚的5倍，且不小于100 mm；③同一管節上相鄰縱縫間距不應小于500 mm。

(3)鋼板切割主要采用數控和半自動切割機下料。

(4)切割面的熔渣、毛刺和缺口用砂輪磨去，所有板材加工后的邊緣不得有裂紋、夾層和夾渣等缺陷。

(5)鋼板加工后坡口尺寸的極限偏差應符合圖紙或GB 985、GB 986的規定。

(6)坡口加工完畢立即涂刷無毒且不影響焊接性能和焊接質量的坡口防銹涂料。

(7)鋼管管壁上灌漿孔在瓦片下料時使用空氣等離子切割機制備。

3.1.3.3瓦片卷制

(1)瓦片采用50×2 200型三輥卷板機壓頭和卷板。在卷板機上利用車間內配置的32 t龍門吊配合壓頭，用一個特制胎具輔助卷板，防止鋼板初始卷制壓弧時因自重引起反向折彎。

(2)瓦片卷制過程中采用弧長不小于1.5 m的內弧樣板檢查。瓦片卷制、矯正合格后吊至瓦片檢查平臺上，在直立狀態下檢查，樣板與瓦片之間的間隙應符合圖紙或DL 5017-93規范要求。

(3)瓦片卷制合格后用32 t龍門吊吊至瓦片存放區存放待用。

3.1.4鋼管單管節制造工藝說明

3.1.4.1管節組圓

單節組裝時，用32 t龍門吊將瓦片擺放到專用組裝平臺上，采用專用工具進行縱縫對裝，不得用錘擊或其它損壞鋼板的器具校正。單節組裝完畢，其管節圓度、縱縫反變形、棱角度、錯邊量和對縫間隙等應符合工藝要求。

縱縫組裝采用手工電弧焊點固焊，點焊長度、部位要求按照工藝要求和實際情況而定。

3.1.4.2管節縱縫焊接

管節縱縫焊接按文獻[3]的規定執行。

3.1.4.3棱角度矯正處理

縱縫焊接完畢，對棱角度不符和要求的縱縫用專用棱角度矯正架進行機械矯正，使縱縫全長范圍內棱角變形(內凹或外凸值)不超過DL 5017的規定。禁止使用火焰法矯正縱縫棱角度。

3.1.4.4管節圓度調整

單節焊接探傷完畢，使用剛度較大的、具有6支點的調圓架及組圓平臺上的千斤頂調整管節圓度。鋼管橢圓度經檢查達到規范要求后，方可安裝加勁環。

3.1.4.5阻水環及加勁環組裝

阻水環及加勁環裝配前人工在管節上劃出安裝線，安裝時要嚴格控制以下幾個方面：分塊接頭間隙與錯位；內弧與管壁之間局部間隙不大于3 mm；加勁環垂直于管壁；加勁環對接焊縫應與鋼管縱縫錯開100 mm以上。

按施工設計圖紙要求進行附件的裝配焊接。加勁環焊接工藝見文獻[3]。

3.1.4.6安裝單元組焊

單節組裝完成后，將2～3個單節組焊成軸線長度約4～6 m的安裝單元；采用專用工具進行安裝單元環縫對裝。安裝單元組裝完畢，其管節圓度、錯邊量和對縫間隙等應符合工藝要求。

環縫組裝采用手工電弧焊點固焊，點焊長度、部位要求按照工藝要求和實際情況而定。

安裝單元環縫焊接按文獻[3]的規定執行。

3.1.5附件(含加勁環、止水環等)的制作工藝說明

3.1.5.1加勁環、止水環的制作

(1)加勁環、止水環瓣片采用半自動切割機下料，坡口用火焰切割后，使用砂輪機打磨成形。

(2)加勁環、止水環下料切割后，使用1.5m長內弧樣板檢查，間隙不大于2mm。

3.1.5.2灌漿孔制作

灌漿孔在瓦片下料前劃出加工位置，使用空氣等離子切割機制孔工藝。鋼管灌漿孔補強板和絲塞用數控切割下料，然后在車床上加工。管節成形后便可裝焊到鋼管外壁上，并在內螺紋上涂鈣基潤滑脂，加上旋塞以保護螺紋。

3.1.5.3排水管制作

(1)阻水環排水角鐵制作：阻水環排水角鐵在卷板機上卷制后裝于鋼管上，并根據圖紙在角鐵上加工出相應的孔。

(2)鋼管外橫向排水管制作：鋼管外橫向排水管用火焰煨制后裝焊于圖紙指定的位置。

(3)鋼管排水管制作：按照圖紙機加工出鋼法蘭，待鋼管管節制成后在鋼管上劃出鋼法蘭的加工位置，然后機加工出與鋼法蘭相配合的孔，最后將鋼法蘭裝焊上。

(4)所有排水管焊接均要按照工藝要求進行焊接和熱處理。

3.1.5.4吊耳板裝配、焊接

鋼管吊裝、翻身用吊耳板按照工藝設計120°方位裝配焊接3個吊耳板。吊耳板應不傷及母材(焊于加勁環上)，焊接位置應保證起吊時不損傷鋼管和產生過大的局部應力。

3.1.6車間涂裝施工

一個鋼管單元制作完成經監理工程師確認后，即可進行涂裝作業。鋼管制造廠設計有一個涂裝車間，配有一套除銹和噴涂設備，可以進行一個鋼管單元的防腐作業。

表面處理主要采用機械噴射法處理，油漆涂裝主要采用機械法施噴。

3.1.7內支撐制作及裝配

(1)鋼管內支撐采用有6個可調節支撐點的輻射型結構，每個管節裝配兩套。

(2)內支撐與管壁之間不允許焊接。安裝就位后相鄰安裝單元中的內支撐之間使用角鋼連接整體，以增強其側向穩定性。

(3)待鋼管防腐處理后，進行內支撐的裝配。與管壁接觸處墊橡皮，以防止損壞油漆漆膜。

(4)鋼管裝車前，須將內支撐用鋼板卡固定于管口處，防止運輸和吊裝翻身過程中，發生移位或脫落的意外事故。

3.1.8臨時存放保管

鋼管制作成品并經監理工程師驗收確認后，鋼管管節水平放置于堆放平臺上臨時堆存、保管，防止管節變形。

3.2鋼管安裝工藝方法及主要技術措施

3.2.1鋼管安裝工藝流程

每條壓力鋼管均在管槽內按照從下游向上游的順序推進安裝。鋼管安裝工藝流程見圖3。

圖3　鋼管安裝施工工藝流程注：①按設計和規范要求對需要預熱和后熱的鋼管環縫焊接進行焊前預熱、后熱處理和焊后消應；②埋管外部混凝土終前，不得拆除內撐。

3.2.2施工準備

(1)鋼管運輸前進行路線勘察，檢查公路沿途有無障礙并做相應處理。

(2)完成支架埋件安裝，敷設鋼管安裝支架和支撐等輔助設施。

(3)安裝前應完成施工電源、工具房(含焊機)布置。

(4)鋼管加固用插筋在混凝土施工時按要求埋設。采用φ25錨筋，埋深大于1.0 m，外露長度約0.5 m。

(5)放置壓力鋼管安裝用測量控制點并做必要的保護，校驗安裝用的測量儀器。

3.2.3安裝主要施工方法與技術要求

3.2.3.1鋼管及鋼襯安裝定位

(1)壓力鋼管以下彎段下游的安裝單元為首裝節，左沖砂底孔鋼襯以上塊混凝土中間一個安裝單元為首裝節(上游第三個安裝單元)，右沖砂底孔鋼襯以下游第一個安裝單元為首裝節，排沙廊道鋼襯以三通為首裝節，首裝單元安裝后其里程、高程、中心位置偏差不應超過±5 mm。首裝節安裝檢查合格加固后復測，并經監理工程師確認后方可進行其余管節的安裝和加固；

(2)其余管節(非首裝單元)安裝中心的偏差和管口圓周度應遵守DL 5017-93的規定，管口中心極限偏差小于25 mm，管口圓度小于5D/1 000，但最大不應超過40 mm或遵循圖紙要求。

3.2.3.2鋼管加固焊接

鋼管調整合格后，按監理人審批的加固方案進行可靠牢固，以免因澆筑混凝土時混凝土發生鋼管移位。

為防止首裝節變位影響整體鋼管安裝精度，將首裝單元加勁環采用14#槽鋼與預埋的φ25插筋搭焊加固，其它管節主要采用L70角鋼搭焊加固，局部增加槽鋼加固。所有管節加固搭接采用雙面焊接，焊縫長度不小于200 mm。

鋼管底部和支撐埋件采用鋼板和型鋼可靠加固。

3.2.3.3安裝環縫組裝

(1)環縫相鄰的單元調整加固并經檢查合格后方可進行環縫的組裝。環縫組裝前根據制造時所測的管口周長值確定環縫錯牙值，并盡量將錯牙平均分配在整個環縫周長內。每條環縫對稱壓縫和點固焊接。

(2)管節單元安裝、環縫對裝應符合圖紙或DL 5017-2007的要求。

3.2.3.4焊接

環縫焊接時采用6人對稱焊接，每條焊縫焊接必須連續完成，不得中斷。

3.2.3.5管內支撐拆除

鋼管外混凝土終凝后才能安排內支撐的拆除施工，內支撐拆除過程中嚴禁損傷鋼管表面。

3.2.3.6其它

(1)排水管等附件安裝根據圖紙要求進行裝焊，焊接時嚴格按照工藝要求執行。

(2)環縫、油漆破損處防腐涂裝按DL 5017-2007執行[3]。

4結束語

藏木水電站壓力鋼管在制作安裝過程中，根據對現場運輸手段、道路條件和吊裝能力的深入分析和研究，在制作廠將兩個單節鋼管對接拼裝成一個大節，然后用定制的超低特種平板運輸車將鋼管運輸至大壩，確保了鋼管安裝運輸時順利通過通往大壩的4#公路隧道。拼裝成大節的鋼管節省了現場安裝使用纜機的頻率，減少了現場拼裝和焊縫的焊接時間，從而大大縮短了現場安裝工期，提高了安裝效率，為混凝土施工贏得了更多的寶貴時間。

參考文獻

[1]趙云德，姚秀全，王海軍.彭水水電站14 m直徑壓力鋼管制造安裝總體方案優化[J].四川水力發電,2008,27(6):15-17.

[2]吳永健.老撾HLG水電站壓力鋼管制作安裝施工[J].四川水利, 2013,34(5):30-32.

[3]DL/T 5017-2007 水利水電工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].

[作者簡介]曾元(1988～)，男，主要從事水利水電金屬結構制安施工技術及質量管理。

【中圖分類號】TV547+.2

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2015-11-17