黃登水電站泄洪放空底孔鋼襯制作安裝技術與應用

張世磊++梁金亮++李賀威++王宗

[摘 ?要]對正在施工中的黃登水電站泄洪放空底孔鋼襯的結構特點、運輸及制安方案進行了簡要介紹，并對泄洪放空底孔鋼襯在安裝過程中的施工經驗進行了總結。

[關鍵詞]黃登水電站 ?鋼襯 ?安裝

中圖分類號：D322 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）27-0011-03

1、概述

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內，采用堤壩式開發，是云南瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級開發方案的第五級水電站，以發電為主。上游與托巴水電站，下游與大華橋水電站相銜接，水庫正常蓄水位1619m，相應庫容14.18億立方米，總庫容15.00億立方米;電站裝機容量1900MW。

黃登水電站大壩壩段內布置有兩條泄洪放空底孔，1#、2#兩個泄洪底孔分別布置在8#、11#壩段，進口尺寸11m×5m（高×寬），進口底板高程為1540.0 m。孔口內均設置有鋼襯，鋼襯均為矩形斷面，鋼襯壁厚24mm，鋼襯上游為底孔檢修閘門門槽（5.0m×11.0m），下游為底孔弧形工作閘門（5.0m×8.0m）相連;鋼襯控制斷面尺寸5.0m×10.0m（寬×高）。泄洪放空底孔鋼襯分節制作安裝方式，共分17節，單節最大重量27.8t，鋼襯設縱橫向肋板及錨筋，肋板壁厚24mm，鋼板材質均為Q345C，錨筋直徑為φ36，Ⅲ級鋼筋。

2、鋼襯單節拼裝及內支撐的裝焊

鋼襯頂板、底板、側板單件制作完成后，運輸至黃登水電站鋼襯制作基地進行單節拼裝，制作流程如下所示：

1>、鋼襯單片運輸至鋼襯制作基地后，需進行尺寸、焊縫質量復檢，合格后方可進行單節鋼襯的拼裝;

2>、鋼襯單節拼裝所在平臺面，需進行調平，其平面度允許偏差不大于2mm;

3>、分別將鋼襯兩側板及底板、頂板立于鋼平臺上，兩側采用花籃螺栓及型鋼等定位裝置固定，利用鉛垂線保證襯板與平臺垂直，襯板垂直度需控制在2mm以內，后加裝內支撐，調整相對尺寸，內支撐端部與沿鋼襯內壁設置的工字鋼墊板相焊，工字鋼與鋼襯內壁點焊固定;

4>、按設計圖紙畫出各部件的裝配線，調整合格后焊接頂、底板與兩側板間的角焊縫，兩端管口的四條角焊縫預留出100～200mm不焊，以便摞節環縫壓裝;

5>、拼裝時嚴格控制對應邊、對角線、上下口平面度等幾何形體尺寸。所有分節鋼襯完成整體組裝后，嚴格控制相鄰分節鋼襯的拼裝尺寸;

6>、拼裝好的單節鋼襯用頭部帶有液壓千斤頂的旋轉式調方工裝調方，鋼襯調至要求尺寸后，用內支撐全部頂緊，不得松動;

7>、拼裝好并檢驗合格的鋼襯，應在平臺上采用整裝整焊;在施焊過程中，盡量將立焊、仰焊變為較易焊接的平焊位。整個焊接過程應嚴格遵循經審定的焊接工藝規程，以保證焊接質量;

8>、在鋼襯表面上將孔號、鋼襯節號、水流方向、軸線等標記清楚;

9>、焊接完成后，焊縫表面進行外觀檢查;在焊接完成24 h以后進行無損檢測。檢測比例按設計和規范執行。如下表1所示：

10>、防腐涂漆作業時，鋼襯現場環縫兩側需各預留100mm，以涂刷不會影響焊接質量的車間底漆，內支撐頂點部位先不做除銹涂裝處理，待鋼襯安裝完成且內支撐具備拆除條件后，與安裝環縫的防腐同步進行;

11>、鋼襯四周加勁肋上焊接有錨筋，錨筋規格為Φ32mm、長度1500mm。受鋼襯運輸條件限制，鋼襯頂部與兩側面的錨筋在黃登水電站大壩左岸卸料平臺鋼襯預拼裝場地焊接，鋼襯底部錨筋在鋼襯吊裝就位后及時完成焊接。

3、鋼襯的運輸、吊裝

3.1 鋼襯的運輸

1>、鋼襯單元節拼焊完成后，采用平板拖車，按照業主所提供的運輸路線倒運至鋼襯安裝現場。

左岸：鋼襯加工廠（羅松場河棄渣場）→羅松場河棄渣場公路→黃登大橋→左岸壩頂公路（A段）→左岸壩頂平臺（1625.0m）→安裝工作面。

右岸：鋼襯加工廠（羅松場河棄渣場）→羅松場河棄渣場公路→右岸下游低線公路→右岸壩頂平臺（1625.0m）→安裝工作面。

2>、鋼襯運輸采用40t平板拖車運輸，運輸時采用運輸拖架，鋼襯底部墊墊木，兩側用倒鏈固定于車上，纜機覆蓋范圍內，鋼襯水平運輸情況見圖所示：

3.2 鋼襯的吊裝

1>、鋼襯的吊裝采用2臺纜機抬吊進行吊裝就位。

2>、鋼襯安裝從上、下游向中間安裝，上、下游兩側分別設始裝節;在鋼襯中部連接處設置湊合節。

3>、鋼襯吊裝前，需對單節鋼襯的管節號、尺寸偏差及鋼襯表面標記線，并檢查內支撐有無松動現象，此外，應對吊裝吊具等設備進行檢查。

4>、鋼襯吊裝就位時，應緩慢、平穩，防止碰撞已裝單元節、鋼支撐及鋼襯錨筋;另外，在現場焊接時，采取防雨、保溫等措施。

5>、單節鋼襯安裝完成外側必須進行加固;周邊混凝土澆筑前內部支撐必須全部安裝完成。

4、鋼襯安裝

4.1 鋼襯安裝工藝流程

如下圖所示：

4.2 鋼襯安裝平臺的鋪設

4.2.1預埋件的埋設

1>、進行圖紙審核，制定施工組織設計、質量保證措施以及安全文明施工條例等技術文件，報監理工程師審批。

2>、清點埋件數量，檢查埋件構件在運輸、存放過程中是否有損傷，檢查各孔構件的安裝標記，保證埋件不錯裝。

3>、檢查埋件的幾何尺寸，如有超差制定措施，經監理人批準修復后進行安裝。

4>、設置控制點線，控制點線由專業測量單位測量設置，測量點線的設置要能滿足埋件里程、高程及樁號偏差的控制。

5>、安裝用各種工器具準備齊全，測量工具經相關部門校驗并在有效使用期內。

4.2.2安裝平臺的施工

1>、安裝平臺的結構形式，如下圖4所示

鋼襯安裝部位支撐跨距按5米布置，支撐托架采用Ⅰ20工字鋼作為垂直立撐和上橫梁，斜撐采用14槽鋼.上橫梁同時作為鋼襯安裝移動軌道，其安裝高程按工字鋼頂部低于鋼襯底部理論安裝高程約50mm左右布置。

2>、安裝平臺的安裝

混凝土澆筑完并初凝后，根據鋼襯安裝位置控制線進行安裝平臺的安裝工作。安裝過程中，根據鋼襯分節位置將平臺支撐底座與預埋鐵板凳進行焊接，且底座之間采用型鋼進行連接。安裝完成后需經檢查驗收合格后方可進行鋼襯的吊裝作業。

4.3 鋼襯的安裝要求

4.3.1 始裝節鋼襯的調整、驗收

始裝節作為鋼襯安裝的基準節，在滿足相關規范要求的前提下，嚴格控制鋼襯的安裝偏差。始裝節加固牢靠，防止與其它鋼襯管節壓縫時產生位移。

4.3.2 其余鋼襯管節的調整、壓縫

其余鋼襯管節吊裝就位后，根據所放置的鋼襯安裝點線，進行調整、壓縫工作。水平段安裝縫采用專門制作的內部移動式壓縫工裝壓縫，其他部位則采用壓碼進行壓縫。安裝縫定位焊符合相關規范要求。鋼襯用千斤頂、倒鏈、雙頭調節絲桿等相互配合進行調整。鋼襯調整合格后進行對稱加固，底板上支腿與安裝支架焊為一體，并用型鋼對側板進行加固。

4.3.3 湊合節安裝要求

湊合節作為鋼襯管道的合攏管節，可根據湊合節兩端鋼襯的形位偏差，選擇整體湊合。整體湊合是將湊合節制作成整節鋼襯進行吊裝、壓縫，湊合節節長根據現場實測間距確定。現場合攏縫壓縫后，坡口間隙按2mm控制。合攏縫間隙不大于5mm，如需堆焊，則制訂專項堆焊措施報相關單位批準。

4.3.4 鋼襯中心安裝偏差的調整

根據鋼襯測量成果，隨時進行鋼襯中心偏差的調整，保證鋼襯實測中心與理論中心的偏差在允許范圍內。安裝焊縫在焊接面，校測鋼襯位置和管口尺寸，經監理人檢查認可后，方可施焊。

4.3.5 鋼襯安裝質量要求

①鋼襯的直線段、漸變段與設計軸線的平行度誤差不大于0.2%。

②鋼襯安裝中心的偏差遵守DL/T5017的規定;鋼襯頂底偏差不超過2mm，邊墻偏差不超過3mm，其對角線偏差不超過4mm。

③鋼襯始裝節的里程偏差不超過±5mm，彎管起點的里程偏差不超過±10mm。始裝節兩端管口垂直度偏差不超過±3mm。

④與閘門門框相連的鋼襯端部的極限偏差在水平和垂直方向均在+5mm及-2mm范圍內。

⑤鋼襯管安裝后，每米范圍的波浪（即彎曲變形）數不超過2處，波峰間距大于400mm，波峰小于2.0mm，波峰的傾斜度小于1/50。

5、鋼襯的焊接

5.1、焊縫分類

一類焊縫： 無

二類焊縫：鋼襯的縱縫、環縫。橫肋對接焊縫。

三類焊縫：不屬于一、二類的其他焊縫。

5.2、焊接方法及焊接順序

廠內鋼板的對接采用埋弧自動焊，縱橫肋及鋼襯的角焊縫采用CO2氣體保護焊焊接，現場安裝采用CO2氣體保護焊或手工電弧焊焊接。

對于CO2半自動氣體保護焊采用CHW-50C6焊絲;對于手工電弧焊采用J507焊條;對于埋弧焊焊接選用H10Mn2焊絲，配套焊劑為SJ101。

坡口及其兩側清理→定位加固焊焊接→正式焊接→檢驗

5.3、焊材保管及焊接試驗

焊接材料設專人保管、烘烤和發放。焊接材料在存放和運輸過程中，需防潮，存放的庫房內通風良好，室溫不低于5℃，相對濕度不高于60%，材料距地面和墻面的距離大于300mm，倉庫管理部門定時記錄室溫和相對濕度。

焊接材料實行三級管理，設備物資部門設一級庫、焊接作業區設二級庫、施焊人員配備保溫筒使用。

1>、手工電弧焊焊材保管

手工電弧焊焊材E5015：烘焙溫度300～350℃，烘焙時間1小時。焊材烘焙后保存在100～150℃的恒溫箱內，藥皮應無脫落和明顯的裂紋。

現場使用時將焊條裝入保溫筒，焊條在保溫筒內時間不宜超過4小時，超過后需重新烘焙，但重復烘焙次數不宜超過兩次。烘烤焊條，禁止突然將焊條放入高溫爐內，或從高溫爐內突然取出冷卻，防止焊條驟冷驟熱而產生藥皮開裂脫落現象。

2>、焊絲保管

焊絲需碼放在空氣流通好、干燥的庫房內。

3>、焊接試驗、工藝評定

焊接試驗與工藝評定是焊接前必不可少的重要環節。在進行焊接工藝進行評定前，先對鋼襯板材進行焊接試驗，以驗證焊接接頭的抗裂紋性能和工藝性能，并確定是否預熱及其具體的溫度。

用業主提供的鋼板進行焊接試驗和焊接工藝評定，焊接試驗覆蓋各種焊接位置及對應的焊接方法、焊接材料，焊接工藝評定按手工電弧焊和CO2氣體保護焊立向上焊接的對接試板進行焊接工藝評定。

進行焊接工藝評定時，先按照預先選取的焊接工藝參數和焊接位置焊接試件，并經外觀檢驗及內部質量檢查（采用超聲波無損探傷檢查）合格后交由專業機構進行彎曲、拉伸、沖擊等機械性能試驗。

根據焊接工藝評定確定坡口形式、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、施焊分層分道等參數。

5.4、焊前清理及定位焊要求

為避免焊接缺陷（如氣孔等）的產生，擬焊面及坡口兩側各50mm范圍內的氧化皮、鐵銹、油污及其它雜物需清除干凈，每一道焊完后也應及時清理。

定位焊長度一般取80mm，間距約300mm，厚度為6mm。施焊前檢查定位焊質量，如有裂紋、氣孔及夾渣等缺陷時需清除。

5.5、焊接工藝要求

1）鋼板對接焊接

本工程項目采用定尺鋼板，在對板料排料后需進行對接的鋼板采用非對稱“x”形坡口，大坡口在基層側，背縫清根后再進行過渡層和復層的焊接。

2）單片鋼襯板焊接

單片襯板焊接在拼裝平臺上進行，主要采用CO2氣體保護焊焊接。焊接時先焊加勁肋角焊縫，再焊加勁與面板的貼角焊縫。焊接時由偶數名焊工由中間往四周對稱焊接進行施焊。

3）單節鋼襯組拼焊接

單節鋼襯組拼焊接在組拼胎模上進行。

單節鋼襯組拼焊接時先焊接面板之間的組合焊縫，然后焊接加勁肋對接焊縫，最后焊接加勁肋與面板的組合焊縫。四角的組合焊縫同時安排4名焊工焊接，單條焊縫采取跳躍分段焊接;加勁肋對接焊縫焊接時對稱進行以防鋼襯受熱不對稱引起變形。

4）鋼襯工地安裝焊縫焊接

鋼襯工地安裝焊縫涉及平焊、立焊和仰焊等多個焊接位置的焊縫焊接，安裝加固經復測合格后先進行加固定位焊，加固定位焊縫在基層側，定位焊縫需嚴格按正式焊縫的要求進行焊接。正式焊縫焊接時，先焊外側基層焊縫，清根后焊內側焊縫，焊接時遵循對稱和分段退步焊的原則。

鋼襯焊接時需做好防風和防雨措施，在孔身段設置移動式防雨篷將焊縫部位進行保護，內側焊縫焊接時將管口一端進行封閉防止穿堂風和擋住外來大風。

5.6、焊縫檢驗及缺陷處理

焊縫焊接完成后，先通過目視、檢驗尺等對其進行外觀檢查。鋼襯焊接完成后，鋼板內壁的殘留物和焊縫需及時清除和磨平。

在焊接完成24h以后進行內部質量無損檢測。鋼板一類焊縫100%超聲波探傷檢查，對超聲波探傷有疑問處，以及“丁”字接頭對接焊縫易產生焊接缺欠的部位用衍射時差法超聲檢測（TOFD）或射線檢測（RT）進行復驗。

無損檢測人員需經過專業培訓，通過國家專業部門考試，并取得無損檢測資格證書。評定焊縫質量由II級或II級以上的無損檢測人員擔任。

如需缺陷處理，需明確具體部位及處理措施并經監理人員批準方可實施，消缺處理不得超過兩次，如出現二次返修焊縫，需重報切實可行的處理措施并經監理批準后方可實施。

6、附件拆除

安裝完畢，拆除鋼襯上的工卡具、吊耳、內支撐和其他臨時構件時，嚴禁使用錘擊法，用碳弧氣刨或氧—乙炔火焰在其離管壁3mm以上處切除，嚴禁損傷母材。切除后鋼襯內壁用砂輪磨平，并認真檢查有無微裂紋，發現裂紋用砂輪磨去，并復驗確認裂紋已消除為止。

鋼襯內支撐在混凝土澆筑14天后拆除，內支撐拆除符合DL/T5017及《招標文件》中技術條款的有關要求。

7、安裝焊縫、內支撐頂點及油漆損壞部位補涂

在安裝焊縫兩側各100mm范圍、內支撐頂點部位以及涂層損壞處，鋼襯表面按規定進行除銹及補刷涂料。

8、灌漿孔封堵

混凝土澆筑及接縫灌漿完成后，旋下保護孔塞。灌漿孔封堵前進行臨時保護。封堵時按照事先制定好的封堵工藝進行，封堵時先擰下灌漿孔孔塞，將灌漿孔內的灰漿等雜物清除干凈，用氣噴燈或其它加熱設備將灌漿孔內的水汽烤干并預熱，然后旋上孔塞，以補強板作外層墊板，封焊灌漿孔，焊接過程中注意觀察，若發現有水汽，繼續烘烤，確認可焊接后方可繼續焊接。將塞焊部位焊縫打磨平整，用著色滲透探傷檢查焊縫表面有無裂紋，合格后進行灌漿孔部位的清理除銹，補刷涂料。

9、鋼襯驗收

鋼襯安裝完成后，按設計及設計規范要求對鋼襯進行安裝驗收。

10、結語

根據黃登泄洪放空底孔鋼襯現場施工情況，采用由兩端向中間進行安裝，鋼襯中間設計湊合節，有效的加快了施工進度，安裝各檢測項目均滿足設計規范要求，焊縫一次合格率100%，完全滿足黃登水電站底孔過水要求。