廈門抽水蓄能電站尾水管里襯安裝施工技術

鄒偉侃

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

1 概述

福建廈門抽水蓄能電站裝機容量為4×350 MW。水泵水輪機型式為立軸金屬蝸殼水泵水輪機，轉輪名義直徑4 497 mm，額定轉速428.6 r/min。尾水管里襯由21小節組成，分成10段出廠,其中第1節與推力環整體到貨，第10節分兩瓣到貨。里襯本體材質為Q345R，板厚為50 mm、22 mm和26 mm，環筋材質為Q235B。

尾水管錐管段進口直徑為2 570.9 mm，安裝高程為EL 190.70 m（配割后），擴散段出口直徑為5 000 mm，擴散段底板混凝土高程為EL.183.00 m。具體各節參數如表1所示。

表1 尾水管外形尺寸

2 工藝流程圖

尾水管由廠家運輸至現場交貨，安裝工藝流程見圖1。

圖1 尾水管安裝工藝流程圖

3 尾水管安裝工藝

3.1 方案交底、施工準備

方案交底是所有施工的前提條件。交底可通過優秀經驗影像、照片、動畫等形式多樣化交底，確保交底質量。過程工序交底也可通過現場展板、明白卡等途徑讓施工人員查閱加深印象。

施工準備主要為各種儀器、工器具校驗合格，合理布置施工電源和施工設備。施工橋機已取得相關部門認證。

3.2 尾水管到貨檢查

清點到貨設備及配件，建立臺賬，與圖紙比對查漏補缺。尾水管主體到貨后先檢查外觀有無明顯變形及運輸磕損，核對管口圓度、直徑、平面度、坡口尺寸、管節長度、對縫管口直徑與周長偏差等。配件主要核對數量及規格，確保無錯漏。

3.3 尾水管大段組焊

為提高后期施工效率，降低施工質量控制難度，結合尾水管單節尺寸及重量，在安裝間將尾水管的擴散段兩兩組成大段，肘管段前兩節組成大段。預留肘管段的彎折管節（第4節）作為調整節，最后焊接。

組焊大段主要控制管口垂直度、錯牙、間隙以及焊接質量。組焊壓縫可從管口兩腰部分別向上下側進行，可以有效減少錯牙、保證間隙均勻度。仍存在局部錯牙超標情況，應采用二分法分段壓縫。擴散段壓縫完成后需使用水準儀復測管口底板水平合格后再進行定位焊。

在管口吸附鋼板尺，架設水平儀可以快速測量底板水平與管口垂直度，提高施工效率。

3.4 布設測量控制點

布設測量控制點和大段組焊可同步進行。測量控制點一般布設在上游機坑和下游邊墻位置，作為尾水管安裝的基準點。除此之外，在尾水管底板上亦需焊接放線支架，做好保護，設置警示標志，掛設尾水管中心、里程線架。

布設測量控制點時在機坑邊墻增加斷面控制點，可在機坑內安裝尾水管時以此為基準，使用水平儀一次測量斷面里程、高程、垂直度、方位、水平度。

3.5 預埋件埋設

由于尾水管預埋件一般為矩陣排布，可以在一根放樣線上標記出中心長度，兩端埋設完成后，拉緊放樣線，快速定位其余埋件位置中心。若使用加固筋定位應先焊鋼筋側，再焊埋件側，確保埋件不位移。

3.6 尾水管就位調整

3.6.1 定位節吊裝與安裝

尾水管的安裝，采用逆發電水流方向逐節順序安裝[1]。由于尾水管第9-10節大段、7-8節大段布置在廠房下游邊墻外的尾水支洞內，廠房橋機不能一次吊裝就位。目前施行的方法有兩種：

（1）在肘管安裝位置底部鋪設軌道，利用自制的鐵靴加卷揚機將肘管牽引到安裝位置，如圖3所示，就位后采用支墩、拉環、拉緊器等進行永久加固，需安裝臨時槽鋼運輸軌道，將末端尾水管擴散段拉入尾水支洞內[2]。

圖2 鐵鞋運輸定位節吊裝示意圖[2]

圖3 小坦克運輸定位節就位示意圖

該種施工方法需要將支腿焊接在尾水管加勁環上，通過下游卷揚機牽引力將尾水管牽引至工作面。因其槽鋼是扣在工鋼軌道上的，由卷揚機牽引移動，故牽引效率較高，過程不出現卡阻現象。由于支腿一般為4個，在施工完成后加勁環表面的槽鋼難以回收重復利用，回收率較低，且需要在下游作牽引支墩，后期需從尾水支洞運輸，受尾水支洞影響較大。

（2）在尾水管混凝土支墩上布置兩根槽鋼軌道，最末端與尾水管出口斷面平齊，槽鋼軌道間距與尾水管擴散段上的鋼支墩間距相同，在尾水管鋼支墩上安裝運輸小坦克，通過廠房橋機將擴散段吊放到機坑內的運輸軌道上。再用電動手拉葫蘆將其向下游拖移到位，其吊裝及運輸方式如圖4所示（本項目采用方式）。

通過手拉葫蘆牽引力帶動小坦克使定位節向前位移。由于小坦克與金屬支墩為螺栓連接，故回收重復利用率為100%。由于小坦克采用滾動式前行，一旦滾輪與槽鋼側面摩擦，則需要調整滾輪方向，施工效率相對第一種較慢。

吊裝就位后，拆除小坦克，依據測量放樣點，架設12線水平儀，以巖壁錨桿上掛手拉葫蘆，底部千斤頂螺栓調節調整管節出口的中心線、垂直度、底板高程、斷面里程等參數滿足設計要求，考慮到混凝土澆筑上浮因素，一般高程以負偏差為宜。然后借助全站儀測量精確尺寸。

完成后充分利用混凝土支墩、拉緊器、千斤頂、手拉葫蘆等對定位節進行加固，加固示意圖如圖4 所示。

3.6.2 其他管節安裝

尾水管第7-8節大段依照第9-10節大段同樣施工方法安裝完成后，需要拆除軌道后再依次進行其余大段安裝。使用廠房橋機直接吊裝就位后，采用與大段組焊時相同的壓縫方法。用千斤頂、拉緊器等工具調整肘管，使其中心、高程、方位、對接焊縫錯邊、間隙等滿足要求后加固牢固。在所有尾水管組對完成后，使用全站儀復核機組中心數據，若發生數據偏移，通過調節第4節拉緊器螺栓及使用千斤頂及時調整尾水管整體高程，確保尾水管進口數據及機組中數據符合設計要求。

4 尾水管的焊接工藝

尾水管進口數據及機組中數據符合設計要求后按圖紙要求對拉緊器和螺栓進行焊接，焊縫高度為6 mm，同時檢查所有拉緊器力矩為設計要求2/3左右，防止產生焊接整體內應力。在焊接完成后再按照100%設計力矩檢查拉緊器緊固程度。

焊接前清理焊縫區及兩側離焊縫區邊緣100 mm的范圍，應清除表面鐵銹、氧化渣、油垢、油漆等影響焊縫質量的異物，直至露出金屬光澤。檢查溫濕度符合焊接要求后，由2～4名焊工以對稱、分段、退步的方式同時焊接（圖5）[3]。

圖5 尾水管焊接示意圖

打底和蓋面焊使用Φ3.2焊條，其余使用Φ4.0焊條。焊接過程焊工焊接速度需要基本保持一致，對大于4倍焊條直徑的焊縫采用多層、多道焊接的方法，層間接頭需錯開30～50 mm。正縫焊接2/3，剩余蓋面層時在背縫進行清根焊接，最后進行正縫蓋面，可有效減少焊接變形。焊接完成后檢查記錄焊縫收縮量，用于后續機組安裝指導。焊后選用ASME相關標準按照圖紙焊縫等級進行檢查，同一位置返修應不超過兩次。

5 量測管路的安裝

量測管路安裝對接縫與一般管路安裝要求相同，與尾水管接頭位置為量測管路復雜環境區，因此固定塊安裝、焊接質量需要嚴格把控。其管路安裝過程中需要留有套筒和保溫材料安裝空間，在鋼筋綁扎時需要格外注意保溫減震材料的防護，防止破壞保溫減震材料。

6 外包混凝土澆筑

混凝土澆筑前排氣孔蓋板不可焊接，蓋在孔口保證澆筑過程不冒漿即可。在混凝土澆筑過程中，使用百分表對進水管口進行監測。安排人員監測混凝土投料、振搗及混凝土澆筑上升過程中各項尺寸數據，根據監測結果調整混凝土澆筑速度及順序，確保尾水管不發生有害位移。

7 排氣孔封堵、內支撐拆除

排氣孔和內支撐均應在確保尾水管外包混凝土空腔檢查合格后進行，防止空腔灌漿鼓包現象。

排氣孔封堵焊接過程嚴格控制焊接電流，因為焊接過程放熱極易使得焊縫出現裂紋。焊接時先在焊接區域使用氣體火焰對焊縫稍微加熱，可大量減少焊接裂紋。

內支撐拆除時，嚴禁用金屬錘擊，需采用氣體火焰割除，用角磨機進行清除并磨光焊疤，凡凹坑深度大于板厚10%或大于2 mm的位置應進行補焊，補焊后進行磨光檢查無裂紋。

8 打磨補漆

油漆涂刷前與焊前要求相同，清除異物，注意打磨不可使用磨光片，應該使用砂輪片增加表面粗糙度，適當調整油漆濃稠度，在涂刷頂部焊縫表面時，需要少量多次涂刷，避免油漆產生橘皮，流掛。

9 結語

通過對廈門抽水蓄能電站1～3號機尾水管安裝焊接完成后各項尺寸進行復測，相關數據均滿足要求，證明采用上述尾水管安裝工藝，在保證了安裝質量的前提下，其較常規施工工藝相比，工期短，質量控制難度降低。