水電站壓力鋼管安裝過程中的鋼管變形控制

鄧勇++張小山

摘 要：本文筆者結(jié)合個人在水電站壓力鋼管安裝上的實踐經(jīng)驗與相關(guān)參考文獻(xiàn)，對造成水電站壓鋼管安裝過程中發(fā)生鋼管變形的原因展開粗淺的探討，并提出對鋼管變形控制的幾點(diǎn)個人建議與施工工藝技術(shù)措施，以期為進(jìn)一步提高水壓力鋼管安裝的質(zhì)量與精確度提供有益的參考建議。

關(guān)鍵詞：水電站 壓力鋼管 安裝 變形 施工技術(shù)

中圖分類號：TV732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0058-02

在水電站壓力鋼管的實際安裝過程中，鋼管與鋼管軸線往往會因為溫度變化頻繁、受熱點(diǎn)不均勻、底部支撐不穩(wěn)等原因發(fā)生變形、偏移的問題，使得整個壓力鋼管安裝工作更加舉步維艱。所以，在水電站壓力鋼管的安裝過程中，如何準(zhǔn)確把握外部環(huán)境的變化，采取適合的施工工作，做好鋼管變形控制則對整個水電站的正常使用而言都有著至關(guān)重要的作用。以下筆者即對水電站壓力鋼管安裝過程中的鋼管變形控制展開粗淺的探討，以供參考。

1 工程概述

本文筆者以某水電站的壓力鋼管安裝為例進(jìn)行分析。已知該水電站的工程施工地域氣候為溫帶大陸性氣候，晝夜溫差較大，工程所在地區(qū)山丘起伏，植被較少，該水電站的壓力管線布置形式采用的是單機(jī)單管、全壓力鋼管布置，且內(nèi)壁與外壁均已經(jīng)涂抹了厚漿型環(huán)氧瀝青防腐涂料。在實際安裝施工過程中，鋼管軸線與鋼管多次發(fā)生變形、偏移問題，使得整個安裝施工舉步維艱。

2 水電站壓力鋼管安裝過程中鋼管發(fā)生變形的原因

2.1 受到溫度與風(fēng)力的影響而造成鋼管變形

正是因為該水電站所處環(huán)境晝夜溫差較大，且日照時間較長，風(fēng)速較大，也就使得水電站的鋼管在安裝過程中受到了較大的影響。據(jù)相關(guān)安裝工作人員的實踐調(diào)查分析，可以清楚地看到在一天之內(nèi)壓力鋼管無論是在縱向，還是在軸向方向都發(fā)生了一定程度上的變形移位，最大變形移位甚至可達(dá)到10cm。尤其是當(dāng)鋼管直接暴露在地面之上，受到太陽直射時鋼管的變形往往會隨著日照方向的改變而相應(yīng)地發(fā)生變化，可以說鋼管在不同方向之上都存在著起拱變形問題。也正因如此，也就在一定程度上決定了水電站壓力鋼管在安裝過程中所發(fā)生的扭曲變形往往也是不盡相同的。

2.2 受到鋼管自重、長度、底板支撐的影響而造成鋼管變形

在水電站施工過程中，由于工程所需本水電站的鋼管都較長、較重的，所以在壓力鋼管的安裝過程中往往普通的鋼支撐根本無法滿足整個水電站的施工需求，以至于在實際施工過程中當(dāng)鋼管安裝到一定長度以后，就會發(fā)生局部傾倒、偏移、塌陷等問題。而造成這一問題的根本則在于鋼管基礎(chǔ)為素混凝土基礎(chǔ)，如果鋼管安裝長度不斷增加，鋼管重量就不斷增大，素混凝土墊層的強(qiáng)度太低不能支撐鋼管的重量，會導(dǎo)致鋼支撐壓裂墊層造成鋼管塌陷、倒塌；按照設(shè)計要求，兩支座之間的鋼管可以自由伸縮，因此鋼管墊塊與鋼管之間不能直接連接，在澆筑墊層底板的時候必須將澆筑段外的鋼支撐切除，而如此操作之后，鋼管重量集中分布在少數(shù)幾個鋼支撐上，同樣會造成鋼管塌陷、偏移、傾倒。

3 水電站壓力鋼管安裝施工過程中對鋼管變形的具體控制措施

3.1 使用油氈與閉空板防護(hù)模式

在鋼管的實際安裝過程中，由于晝夜溫差較大而致使鋼管出現(xiàn)較大縮幅度的問題十分常見，還會造成墊板混凝土與鋼管之間產(chǎn)生十分劇烈的摩擦，以至于鋼管發(fā)生持續(xù)性的損傷。所以，為了解決這一問題，在實際施工過程中，可以采取在壓力鋼管底部添加一層油氈的防護(hù)措施，并在伸縮節(jié)室墻體與鋼管之間鋪一層閉空板，從而最大限度地降低鋼管和混凝土之間的伸縮摩擦，使得支座與伸縮節(jié)之間的壓力鋼管在自由收縮上變得更加流暢，開拓出更大的操作空間，進(jìn)而降低溫度變化對鋼管變形所產(chǎn)生的影響。

3.2 使用U形支托架

正是因為在實際的安裝過程中，外部環(huán)境會給鋼支撐安裝方案帶來較大的影響與更為艱巨的施工技術(shù)難題。所以，為了解決這一問題，更好地滿足工程設(shè)計需求，在實際鋼管安裝過程中可以使用U形支托架置于鋼管底部，用以固定。這是因為鋼制的U形支托架是由鋼板與型鋼焊接而成的，在一個始裝節(jié)設(shè)置兩個U形支托架，其余每個管節(jié)設(shè)置一個U形支托架，U形支托架與鋼管是斷開的，所以U形支托架的擺放不會影響到新增鋼筋網(wǎng)的實際鋪設(shè)，而鋼管卻可以在U形支托架的弧托之內(nèi)進(jìn)行自由伸縮，也就很好地解決了鋼管施工過程中施工技術(shù)難題。同時，使用U形支托架對鋼管進(jìn)行固定，還能夠很好地控制伸縮節(jié)上下游的鋼管中心，且因為U形支托架底板受力面積較大，可直接把U形支托架澆筑到墊板之內(nèi)，既不需要進(jìn)行二次施工，也不會出現(xiàn)壓裂墊層，大大滿足了鋼管安裝施工設(shè)計需求，解決了鋼管在安裝過程中的偏移、傾倒問題。

3.3 做好與土建混凝土澆筑的協(xié)調(diào)配合

可以說水電站壓力鋼管在安裝過程中受到溫度影響不可避免地就會發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼管位置偏移，此時，就必須要與混凝土澆筑工作做好相應(yīng)的配合，及時跟上鋼管的安裝進(jìn)度進(jìn)行澆筑，從而避免因為壓力鋼管本體遭受長時間溫度變化影響而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形問題。

4 水電站壓力鋼管安裝施工工藝技術(shù)

在水電站壓力鋼管的安裝施工順序選擇上，應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場的實際條件，逐次逐節(jié)地施行安裝工作。

在對定位節(jié)實施安裝的過程中，首先應(yīng)該結(jié)合全站儀，對鋼管的安裝中心、鋼管的樁號、鋼管的高程實施檢測，并充分利用千斤頂、手拉葫蘆調(diào)整鋼管的安裝位置，確保所安裝的鋼管位置符合圖紙的實際設(shè)計需求之后，加固鋼管的外支撐。為了確保在加固的過程中澆筑鋼管不會發(fā)生變形、移位問題，可以選用14#槽鋼分8～16個點(diǎn)對洞壁、管壁進(jìn)行支撐。必須要確保定位節(jié)順利安裝完成以后，方可對其余管段實施安裝工作。

完成定位節(jié)的安裝工作以后，應(yīng)該緩慢放下處于上游側(cè)的第二節(jié)鋼管，并使其逐漸與定位節(jié)靠近，用千斤頂頂起鋼管，并用型鋼支架在底部支撐起管節(jié)，使用手拉葫蘆配合調(diào)整安裝管節(jié)中的各項安裝尺寸后，方可進(jìn)行環(huán)縫對接工作。需要注意的是在環(huán)縫對接的施工過程中，必須要合理運(yùn)用千斤頂、頂桿對環(huán)縫對接進(jìn)行調(diào)整，直至符合設(shè)計施工需求后，才可實施下一步的電焊工作。在電焊過程中應(yīng)該將電焊長度控制在80～100mm，間距則應(yīng)該控制在600～800mm。環(huán)縫點(diǎn)焊完成以后則可以對鋼管進(jìn)行加固，可使用角鋼L 100×100×10，分8個點(diǎn)分別對洞壁和管壁予以支撐，從而保證澆筑鋼管的過程中不會出現(xiàn)移位、變形問題。環(huán)縫組裝完成以后，還要做好相關(guān)資料的整理、記錄工作，報送監(jiān)理人進(jìn)行審批，做好鋼管組裝質(zhì)量的檢查和驗收。

5 結(jié)語

在水電站壓力鋼管施工過程中，一旦出現(xiàn)溫度變化過大、地基不穩(wěn)、墊層下陷等問題就會對整個壓力鋼管安裝質(zhì)量、壓力鋼管安裝的精確度產(chǎn)生巨大的影響，使得整個安裝工作都變得舉步維艱。所以，在今后的施工過程中，水電站壓力鋼管安裝人員更應(yīng)該不斷地總結(jié)自身的施工經(jīng)驗，加強(qiáng)對壓力鋼管安裝環(huán)境因素的控制，制定出最為科學(xué)合理的鋼管變形控制措施，采用適合的施工技術(shù)工藝，從而確保整個水電站壓力鋼管安裝工作的順利實施。

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