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(lián)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(nèi)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(shè)有加勁環(huán)和止水環(huán)，加勁環(huán)間距約為1.6m。全部屬于洞內(nèi)埋管，在每個支管后面各設(shè)3個止推環(huán)，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(zhǔn)備材料交接驗收→測量出控制點→然后安裝始裝節(jié)→其余管節(jié)→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(zhǔn)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(shù)準(zhǔn)備。資料員收到施工圖紙后，對照圖紙目錄清點份數(shù)并整理，然后登記。按照項目總工程師或項目技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)的范圍和份數(shù)分

圖1 壓力鋼管安裝流程示意

發(fā)，接受人簽字。項目總工程師安排有關(guān)人員進行圖紙審核，組織專業(yè)技術(shù)人員編制工藝文件，包括項目質(zhì)量計劃、施工組織設(shè)計、施工技術(shù)措施、安全技術(shù)措施等，按程序報送批準(zhǔn)；項目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織專業(yè)技術(shù)人員召集全體作業(yè)人員開會進行技術(shù)交底，使作業(yè)人員熟悉設(shè)備安裝方法、特點、設(shè)計意圖、技術(shù)要求及施工措施，做到心中有數(shù)，科學(xué)施工。

(2)施工設(shè)施準(zhǔn)備。壓力鋼管安裝之前，質(zhì)檢人員會同業(yè)主、監(jiān)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(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)DL5017-93《壓力鋼管制造安裝及驗收規(guī)范》的規(guī)定。

根據(jù)施工圖紙的要求，用全站儀控制測量，檢查壓力鋼管基礎(chǔ)的安裝尺寸及高程，其誤差應(yīng)符合安裝圖紙及規(guī)范要求。

質(zhì)檢人員、作業(yè)人員會同監(jiān)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(xiàn)場公路運輸使用15t平板拖車?？紤]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(yè)人員根據(jù)施工圖紙和相應(yīng)的作業(yè)工藝卡放樣，確定安裝高程，并設(shè)置明確的標(biāo)志。質(zhì)檢人員根據(jù)施工圖紙要求和相應(yīng)的作業(yè)工藝卡的要求，檢查放樣是否符合安裝要求。經(jīng)檢查符合標(biāo)準(zhǔn)后首先進行始裝節(jié)安裝。始裝節(jié)是每條鋼管最先安裝的基準(zhǔn)節(jié)，對整條鋼管的安裝質(zhì)量有直接影響。始裝節(jié)安裝應(yīng)符合DL5017-93中表5.1.2的規(guī)定，同時始裝節(jié)安裝的里程偏差應(yīng)不超過±5mm。始裝節(jié)兩端管口垂直度偏差應(yīng)不超過±3mm。管口圓度偏差不應(yīng)大于5D/1 000，最大不應(yīng)大于10mm。

始裝節(jié)安裝時，利用千斤頂及手拉葫蘆調(diào)整鋼管安裝位置，在安裝偏差符合設(shè)計圖紙和規(guī)范要求后，即可進行鋼管的外支撐加固，鋼管加固應(yīng)牢固可靠。為確保鋼管在混凝土澆筑時不產(chǎn)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(jié)安裝并校核合格后，開始進行其余管節(jié)安裝。將待安裝管節(jié)慢慢下放并靠近始裝節(jié)，用千斤頂將鋼管頂起并在底部用型鋼支撐管節(jié)，用手拉葫蘆配合調(diào)整管節(jié)位置，符合要求后，進行環(huán)縫對接；環(huán)縫對接利用內(nèi)壓縫臺車，臺車上設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的頂杠和千斤頂。鋼管安裝位置符合規(guī)范要求后即可進行鋼管對接環(huán)縫定位焊，定位焊長度為80～100mm，間距控制在600～800mm之間。環(huán)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(chǎn)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(jié)安裝應(yīng)符合DL5017-93中的表5.1.2的要求。管口圓度偏差不應(yīng)大于5D/1000，最大不應(yīng)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(yè)人員按焊接工藝卡要求的規(guī)范和順序焊接，需要預(yù)熱的焊縫按DL5017-93中的表6.3.12執(zhí)行。焊接質(zhì)量應(yīng)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(jù)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(yīng)符合設(shè)計要求和DL5017-93中的表6.4.4的要求，并根據(jù)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(yù)埋軌道插筋為始裝節(jié)安裝及固定提供條件。下彎段預(yù)先回填混凝土及預(yù)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(jié)→其余鋼管→上彎段。

待下彎段預(yù)先回填混凝土上鋼管運輸軌道完成即可進行始裝節(jié)安裝，安裝前與平段安裝一樣完成技術(shù)、設(shè)施準(zhǔn)備工作。

始裝節(jié)安裝并測量符合設(shè)計圖紙及規(guī)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(yù)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(jié)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(jié)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(yù)先鋪設(shè)軌道。叉車將鋼管運輸?shù)桨惭b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(diào)節(jié)牙縫對接。

2.3 壓力管道質(zhì)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(yīng)符合表1規(guī)定。質(zhì)量控制要點及內(nèi)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(shè)計規(guī)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(zhèn)墩的應(yīng)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(guān)閉排氣閥。一般應(yīng)停留足夠的時間，記錄所有監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括是否有射水、漏水或滲水等異常(如有問題應(yīng)及時消除)。

(3)用高壓泵進行加壓試驗。一般應(yīng)根據(jù)試驗壓力事先確定詳細的分級加壓方案(包括分級數(shù)、分級壓力值、每級停留時間、測量項目以及出現(xiàn)異常時應(yīng)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(xù)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(cè)各15～20mm處輕輕敲擊。整個試驗過程中應(yīng)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(zhì)量控制

試驗結(jié)束后，在管內(nèi)水排盡后割除試驗用封頭(設(shè)計要求保壓狀態(tài)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(jié)束語

水電站鋼管工程是一個系統(tǒng)工程，涉及到水電站建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計和施工等多個環(huán)節(jié)，壓力鋼管安裝的高質(zhì)量、快進度，與水電站的運行聯(lián)系緊密，熟悉壓力鋼管的安裝有利于工程質(zhì)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(guī)劃，進一步優(yōu)化施工進度。坪頭水電站壓力管道在規(guī)定時間內(nèi)全部安裝完成，通過檢查符合設(shè)計規(guī)范，質(zhì)量達到設(shè)計要求。