白鶴灘水電站超大型壓力鋼管定位節(jié)在下彎段安裝的應(yīng)用

趙晨熹，楊廣渝

（長江三峽技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展有限公司，615400，涼山）

壓力鋼管定位節(jié)是每條壓力鋼管最先安裝的基準節(jié)，其安裝質(zhì)量能直接影響整條管道。白鶴灘水電站左岸引水隧洞下平段施工支洞施工現(xiàn)場條件復雜，若將定位節(jié)設(shè)置在下平段將會影響到下平段管節(jié)運輸、地下廠房車輛通行，定位節(jié)上方下彎段其余管節(jié)安裝安全風險較大。本文以白鶴灘水電站左岸壓力鋼管安裝定位節(jié)設(shè)置在下彎段中部為例，闡述超大型壓力鋼管定位節(jié)在下彎段的應(yīng)用，希望對類似工程有借鑒作用。

一、工程概況

白鶴灘水電站左岸壓力管道采用單洞單機豎井式布置，共設(shè)置8條引水隧洞。壓力管道自上平段末端起全部采用鋼板襯砌，包括上平段、上彎段、豎井段、下彎段及下平段。8條引水隧洞壓力鋼管總節(jié)數(shù)706節(jié)，材質(zhì)包括Q345R低合金鋼、600 MPa及800 MPa級高強鋼，鋼板厚 24～68 mm，工程總量19279.7 t。壓力鋼管內(nèi)徑8.6～10.2 m，8條壓力鋼管均采用垂直進廠，與機組蝸殼延伸段相接。壓力管道內(nèi)徑大，所承受的水壓力高，設(shè)計最大內(nèi)水壓力約354 m，HD值最大達3611 m2，為超大型壓力鋼管。壓力鋼管材質(zhì)采用Q345R低合金鋼、600 MPa及800 MPa級高強鋼。為了保證鋼管的抗外壓穩(wěn)定安全，鋼管全長均設(shè)置加勁環(huán)，材質(zhì)為Q345R。壓力鋼管制造分節(jié)長度為1.241～3.0 m，管節(jié)最大內(nèi)徑10.2 m。

定位節(jié)是壓力鋼管最先安裝的基準節(jié)，以往的工程中壓力鋼管定位節(jié)一般設(shè)置于下平段或下平段與下彎段湊合節(jié)上游相鄰管節(jié)，但白鶴灘水電站左岸引水下平段施工支洞設(shè)置于壓力鋼管①～⑥水輪機第73～78節(jié)，⑦～⑧水輪機第74～79節(jié)，若將定位節(jié)設(shè)置到下平段，繼續(xù)施工將影響下平段施工支洞，阻礙地下廠房車輛通行。若設(shè)置于下平段與下彎段湊合節(jié)上游相鄰管節(jié)，下彎段下游鋼管先期安裝后，將影響下平段鋼管運輸，所以將定位節(jié)安裝位置調(diào)整到下彎段。同時，為了減少下彎段下游管節(jié)臨時存放安全風險，下彎段定位節(jié)調(diào)整到下彎段中部。調(diào)整后定位節(jié)編號為①～⑥水輪機第67節(jié),⑦～⑧水輪機第68節(jié)。定位段安裝順序如圖1。

圖1 下彎段定位段及安裝順序

二、施工順序及方法

1.施工順序

壓力鋼管定位節(jié)的施工順序如圖2所示

圖2 壓力鋼管定位節(jié)施工順序圖

2.施工方法及過程控制

為實現(xiàn)壓力鋼管安裝高危作業(yè)的本質(zhì)安全，左岸壓力鋼管安裝積極采用機械化施工手段，投入若干卷揚機（5 t、10 t），保證壓力鋼管廠外運輸及吊裝安全。主要起重運輸設(shè)備參數(shù)見表1。（1）翻身場卷揚機、天錨、地錨布置

表1 卷揚機參數(shù)

根據(jù)鋼管安裝現(xiàn)場條件，在下彎段布置兩組鋼管拖運地錨，用于下彎段鋼管運輸。其中鋼管拖運輔助地錨使用6根直徑為36 mm、長為6.0 m、外露0.5 m的圓鋼，天錨端頭開口打倒楔子，孔內(nèi)灌注水泥膨脹劑，外露部分使用鋼板塊連成整體。拖運地錨使用 30 mm×200 mm×2500 mm 鋼板預(yù)埋到一期混凝土中或者同防傾倒地錨一同布置，鋼管拖運地錨按中心對稱、間距6 m布置。在壓力管道與下平段施工支洞交叉處兩側(cè)附近布置3臺10 t卷揚機（2臺牽引拖運鋼管鐵鞋、1臺牽引鋼管中心位置以防傾倒）和1臺5 t卷揚機 （鋼絲繩穿線牽引），用于下彎段鋼管拖運。每臺卷揚機使用6根直徑為25 mm地錨固定，卷揚機前方2根、后方4根。固定地錨圓鋼長度3 m、入巖2.5 m、外露0.5 m，用鋼板或槽鋼與卷揚機連接固定。設(shè)置導向地錨若干，每組地錨使用4根直徑為25 mm圓鋼，固定地錨圓鋼長度3 m、入巖2.5 m、外露0.5 m，用鋼板塊連接成整體。另外2組導向地錨使用30 mm×200 mm×2000 mm鋼板預(yù)埋到一期混凝土中，作為導向受力點。使用無損檢測手段對每根錨桿進行無損檢測，保證其施工質(zhì)量。

（2）下彎段軌道、卷揚機和天錨布置

根據(jù)下彎段擴挖尺寸，在鋼管定位節(jié)安裝前首先對擴挖位置進行回填。按照梯步落差300 mm，臺階式澆筑回填至引水洞理論開挖線，回填過程中預(yù)埋牽引地錨、導向地錨以及軌道預(yù)埋插筋等。當一期混凝土澆筑完成后，在軌道預(yù)埋插筋基礎(chǔ)上安裝軌道基礎(chǔ)板，軌道在下彎段末端的踏面高程與臺車上軌道踏面高程相同。每條引水隧洞下彎段軌道安裝長度約70 m，8條壓力管道共計560 m。下彎段軌道布置見圖3所示。下彎段軌道、卷揚機和天錨布置方式同上節(jié)所述。下彎段鋼管安裝防傾倒及拖運地錨見圖4。

（3）翻身場卸車翻身

壓力鋼管使用40 t半掛拖車倒車運輸?shù)椒D(zhuǎn)間后，使用布置在下平段#2施工支洞斜坡段的4臺卷揚機進行鋼管的卸車、翻身、吊裝至運輸臺車上等。主要步驟如下：①左右中心天錨卸車并焊接鐵鞋；②上下中心天錨將壓力鋼管吊離地面約200 mm，上中心天錨鋼絲繩繼續(xù)緩慢起升，下中心天錨鋼絲繩緩慢下落，左右中心天錨輔助將鋼管翻身到水平狀態(tài)；③鋼管旋轉(zhuǎn)到安裝方向；④將鋼管吊裝到萬向運輸自動化對裝臺車上并加固。

（4）施工支洞鋼管運輸

壓力鋼管定位節(jié)在電動運輸臺車上加固牢靠后，使用電動運輸臺車將定位節(jié)運輸?shù)礁鲏毫艿琅c下平段施工支洞交叉處，將移動式軌道靠攏，并與臺車上軌道及下彎末端軌道對接。使用卷揚機配合地錨，具備安裝條件。

（5）定位節(jié)安裝加固

壓力鋼管從下平段#2施工支洞運輸?shù)浇徊嫣幒?，使用卷揚機配合地錨將壓力鋼管拖運到安裝位置，進行定位節(jié)的安裝調(diào)整。安裝要點是嚴格控制中心、高程、里程和加固質(zhì)量。首先根據(jù)定位節(jié)安裝中心、里程、高程控制點，利用手拉葫蘆、拉緊器、千斤頂?shù)裙ぞ邔摴苤行?、里程、高程以及傾斜度大致調(diào)整到安裝位置，使用全站儀測量上、下、左、右管口實際數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的偏差，如不合格繼續(xù)進行調(diào)整，直到同時滿足定位節(jié)管口上下游幾何中心誤差≤±5 mm、管口垂直度偏差≤±3 mm、管口里程偏差≤5.0 mm三項指標。鋼管調(diào)整合格后，在鋼管四周利用型鋼（四周采用[10槽鋼，底部采用I20a工字鋼）與預(yù)埋插筋進行加固焊接。定位節(jié)采用I20a工字鋼和[18槽鋼，雙圈加固，每圈加固8個點，確保鋼管加固牢靠。

圖4 定位節(jié)軌道布置圖

圖4 下彎段鋼管拖運及安裝地錨布置圖（單位：cm）

三、安裝情況統(tǒng)計

結(jié)合現(xiàn)場實際將壓力鋼管定位節(jié)設(shè)置到下彎段，總體優(yōu)化了鋼管施工工期，平均安裝時間12天。

四、結(jié) 語

白鶴灘水電站左岸引水隧洞#1～#8壓力鋼管定位節(jié)若設(shè)置到傳統(tǒng)位置，將阻礙下彎段管節(jié)運輸及堵塞地下廠房交通。經(jīng)研究采用將定位節(jié)調(diào)整到下彎段的方法，克服了施工難度較大、安全風險較高的問題，安全、高效且質(zhì)量優(yōu)異地完成了定位節(jié)的安裝工作，優(yōu)化了壓力鋼管安裝整體工期。域包含土建及金結(jié)施工，施工項目主要包括：下游閘墩混凝土澆筑、支撐大梁混凝土施工、錨索安裝與張拉、啟閉機平臺施工、鋼筋、埋件及弧形閘門安裝等。根據(jù)分層布置規(guī)劃，導流底孔下游閘墩脫開區(qū)域共分6層澆筑。另外根據(jù)導流底孔設(shè)計圖紙和相關(guān)設(shè)計要求，啟閉機平臺混凝土封頂前，門葉、支鉸、門槽埋件須吊裝就位；啟閉機平臺采用C40混凝土，凝期為28天，達到凝期方可進行液壓啟閉機與閘門連接及聯(lián)合調(diào)試；支撐大梁采用C40混凝土，凝期為28天，達到凝期方可進行錨索張拉、支鉸座安裝及二期混凝土澆筑等施工；導流底孔工作弧門安裝必須完成招標文件要求節(jié)點工期。