水电站斜井压力钢管安装

水 电站斜井压力钢管 安装

曾元 谢路超

中国葛洲坝集团机电建设有限公司 四川省成都市 610073

摘要：结合工程实际案例，浅要概述本工程项目斜井压力钢管安装方案,从钢管安装工艺、质量管理、安全管理方面对斜井钢管安装控制措施做出研究,希望对相同或相似工程施工有一定参考作用。

关键词:斜井钢管；安装、质量、安全；控制措施

一、工程概况

安徽绩溪抽水蓄能电站位于安徽省绩溪县伏岭镇境内，距绩溪县城29km。电站由上水库、输水系统、地下厂房、地面开关站及下水库等建筑物组成。地下厂房内安装6台单机容量为300MW的混流可逆式水轮发电机组，总装机容量为1800MW。上水库为混凝土面板堆石坝，最大坝高117.7m，上水库有效库容约867万m³；下水库为混凝土面板堆石坝，最大坝高65.1m，下水库有效库容约903万m³。

安徽绩溪抽水蓄能电站压力钢管分为高压引水隧洞引水压力钢管（下称引水压力钢管）和尾水压力钢管两部分。输水系统连接上、下水库，为3洞6机布置方式。3条引水隧洞压力钢管布置情况基本相同，从上游往下游依次分为上平段、上斜段、中平段、下斜段、下平段、引水岔管、支管。压力钢管材料主要为500Mpa（Q345R）级、600Mpa级、800Mpa级钢板。

二、斜井压力钢管安装方案

2.1 安装前应具备的条件

(1) 安装相关隧洞开挖已结束，隧洞断面不允许存在欠挖情况，隧洞断面满足设计要求，且喷锚支护工作结束。

(2) 测量放点完成，根据设计蓝图由测量队放出有关三角网点、水准网点和钢管的基准线。在始装节和各管段的转点、终点应埋设铁标测量点，并在十字方向提供参考点。在钢管分段安装过程中，每个安装段都必须事先做好点线设置。

(3) 运输轨道满足运输需求。根据安装单位提出的布置要求，土建单位完成施工支洞与主洞交叉处起吊吊点、导向地锚、卷扬机室扩挖施工，地基混凝土浇筑、排水、排烟、除湿等设施具备钢管焊接条件。

(4) 洞内运输用的卷扬机已安装就位，各吊点（环）、起吊设备、滑轮（滑轮组）等已安装准备完成并安全验收合格。

(5) 钢管安装采用分段安装、分段回填混凝土循环施工方法。循环长度控制在24m，回填混凝土时在钢管端部预留1.0m不回填以便后续钢管环缝对接。

(6) 监测仪器的安装，应在钢管安装验收合格后，混凝土回填之前，进行安装。

2.2 斜井压力钢管安装

钢管安装顺序按照自下向上安装。

2.2.1 通过施工支洞实施安装部分

通过施工支洞安装段为斜井及其相应弯段钢管，斜井钢管定位节位于斜井下弯段终点处（定位节为直管，见图2-1），定位节及部分下弯段钢管由下施工支洞运输至安装部位。

图2-1 定位节布置示意图

2.2.2 工艺流程

斜井钢管安装工艺流程图见图2-2。

图2-2 斜井钢管安装工艺流程图

2.2.3 斜井钢管安装

安装定位节之前，先将几节下弯管利用卷扬机牵引至安装部位处，牵引时钢丝绳绕过反向滑轮反挂于钢管上游部，启动卷扬机，将钢管牵引至安装部位附近，并将钢管用型钢固定牢固。待几节弯管均牵引至安装部位处并固定好后，安装定位节，调整中心位置，合格后回填砼。当定位节混凝土强度达到75%以上时，将固定于下弯段处的钢管依次下放至设计位置处进行安装。当固定住的钢管均已安装并回填砼完毕后，再进行斜井其余下弯管、直管以及上弯管的安装。钢管每安装4个大节钢管，回填砼一个浇筑单元。

在斜井安装、焊接过程中采用三个台车，分别为装配台车，焊接台车，检验、涂装台车。当下弯段的钢管安装完成后，在开始安装斜井直段钢管时，将台车分别放在钢管内，同钢管一起从上部放到安装工作面。上施工支洞处的10t卷扬机作为三个台车的动力卷扬机。三个台车采用10t卷扬机牵引的方式独立运行。当台车运行到位后，将台车分开锁定在管内壁的吊耳上（在每大节钢管管口处焊接有安装吊耳，在钢管安装焊接完成后将其割除），严禁将三个台车串连在一起或锁定在一个位置上。在三个台车内部均设计有爬梯，可以作为三个台车之间的通道。严禁未将台车锁定便开始其他工作。上施工支洞处的10t卷扬机牵引载人台车进行人员上下和物资运输，严禁人货混装。载人台车单次最多运输8人，钢丝绳采取双绳保护措施，台车上设有紧急刹车装置，在意外情况发生时能保障迅速制动，载人台车上部设防护顶棚，防止小石坠落等特殊情况。

斜井定位节安装完毕后，在钢管下游侧安装一个钢结构的挡板。挡板中间开设一个推拉式的小门，工人通行。挡板应将钢管全部遮住，其主要作用为：

（1）防风。隧洞贯通后的风很大，安装挡板可以削弱大风对斜井施工人员的影响，同时，避免了因大风造成的钢管管壁迅速降温。

（2）隔离。防止斜井内不慎的坠落物伤到平段的施工人员。

钢管在钢管加工厂进行双节拼装，然后运输至安装现场进行安装。现场安装采用轨道运输方式；钢管利用倒链、千斤顶等辅助工器具将环缝调整到位，压缝采用千斤顶配合平横梁的形式（在已安装好的钢管道里放置一个装配台车，在台车中间立一个立柱，立柱上架设一个平衡粱，平衡粱可以围绕立柱根据钢管情况360°旋转）；对缝间隙、错台调整合格后进行定位焊，然后进行安装初检验、合格后加固，加固方式见

图2-3。钢管加固应对称进行，防止变形，加固后进行复测、验收，实现对接环缝焊接及无损检测，合格后进行混凝土浇注，浇注时控制浇注速度，并且应对称下料。同时应有专人进行监控，发现有变形时立刻停止浇注，并进行处理，同时调整浇注方法。

图2-3 钢管加固方式图

2.2.4 钢管焊接及质量控制措施

钢管环缝焊接采用多层多道、对称、分段退步的焊接工艺。焊接人员分2～3班连续施焊，每班安排6名焊工。焊接顺序及焊工布置见图2-4。

图2-4 焊接顺序及焊工布置示意图

注：1：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ……表示焊工工位及整体焊接方向。

2：1、2、3、4…………表示每个焊工的焊接顺序及运条方向。

严格按照评定合格的焊接工艺实施，不得随意改动焊接参数。单侧焊完后用碳弧气刨进行背面清根，将焊在清根侧的定位焊缝金属清除。清根后用砂轮机修整刨槽，磨除渗碳层后，再进行背缝焊接。每焊完一条环缝，由安装技术人员检查钢管安装里程、中心、高程变化，当发现有较大的有害变形趋势时，即采取改变焊接顺序或焊接方向等措施，减少变形或反向变形。

大间隙封底焊的焊法：先长肉（堆焊）至设计间隙时再正常施焊。普遍大间隙，一定要全部堆焊结束并作适当打磨后再施焊，堆焊工艺与焊接工艺相同。

焊完拆除钢管上的工卡具时，严禁采用锤击法。用割枪或气刨将工卡具距离母材2～4mm处切割或气刨去除，然后用砂轮机打磨光滑。焊缝内部或表面发现有裂纹时，将进行分析，找出原因，制定措施，再清除裂纹并进行补焊。在母材上严禁电弧擦伤，若有擦伤，需进行砂轮打磨处理后进行探伤检查。

当焊接人员在进行背缝焊接的过程中，施工人员可站在钢管外部的临时平台上进行作业。在钢管上下管口第一道加劲环处焊接角铁，一圈六根（临时平台均可在上面焊接）。角钢上铺设木板，木板用铁丝固定搭设临时工作平台，平台的另一端尽可能焊接在洞壁的锚杆上。平台搭设好后，在平台下部挂一道安全网，防止人员及工具坠落。当施工人员在进行正缝焊接的过程中，施工人员可在钢管内的焊接检验台上施工。

高强钢材质钢管焊接的焊工必须是经过高强钢焊接考试合格的焊工，持证上岗。

根据高强钢焊接工艺规程进行焊缝预热和后热处理，600MPa预热温度80℃～100℃，无需后热，800MPa预热温度100℃～120℃，后热温度150℃～200℃，后热时间为2h。加热过程中应缓慢加热并随时监测温度，达到要求温度时停止加热，缓冷时要随时观察降温速度，及时调整保温被层数；正缝焊接前，采用加热板加热，焊接时，根据焊缝处实测的温度确定背缝的加热板是否加热。背缝焊接时同样操作。加热板采用磁铁固定在管壁上；定位焊施焊时要对以焊缝为中心150mm范围内进行预热，背缝清根时彻底清除，不允许保留在焊缝内。

工程质量验收严格按《水利水电工程施工质量评定规程》、《水利水电建设工程单元工程质量等级评定标准》、《水利水电建设及工程验收规程》的要求，对各工序的单元工程进行验收评定。

三、钢管安装安全保证措施

认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，在思想上充分重视安全管理、在行动上落实安全管理。

建立健全安全管理体系，层层落实安全管理责任，严格落实一岗双责、齐抓共管要求，强化安全管理工作。认真执行项目部根据国家和当地政府有关安全生产的政策、法令、法规、规范，并结合我公司多年压力钢管安装施工实践经验总结出的一套行之有效的安全管理办法。

（1）实行安全一票否决权，禁止违章作业、违章指挥。

（2）每项工程施工前，都要制订专门的安全防护措施，做好施工组织工作。防护措施要具体落实到每个施工人员。

（3）施工班组每周召开一次安全会议，各部门每月召开一次安全会议，组织学习有关安全文件、知识，查找不安全因素并提出消除方案，予以消除。各作业班组在班前班后对该班的安全作业情况进行检查和总结并及时处理作业中的问题。

（4）对于大件运输、吊装，制定详细的方案，清理路障，检查并维护好起吊设备，运输前检查大件设备的捆扎是否牢靠，标志是否明显，运输过程中，设小型车辆开道，并由专人监护指挥。

（5）危险的孔洞应设置围栏等防护设施，危险场所应设置醒目的标志，以引起工作人员的注意。

（6）根据现场作业种类和特点并按照国家的劳动保护法发给施工人员相应的劳保用品。坚持进入施工现场的人员戴好安全帽，高空作业人员系好安全带或安全绳。

（7）遵守有关防火规定，施工现场及生活营地配备足够的灭火器材，消防器材管理要责任到人，消防设备器材随时检查保养。

（8）特种作业人员必须经培训合格、持证上岗，熟悉本工种操作规程。

（9）起吊吊装作业严格执行“十不吊”原则。

（10）卷扬机运行严格遵守国家有关的安全规程。

（11）做好施工用电管理和通风管理。

结束语：

斜井压力钢管安装施工环境差、危险性大、技术难度高，是水电站金属结构施工的一个重点部位，要严格按照审批的方案施工，落实好各项安全管控措施，要不断更新设备、改进优化施工方案，保证更加安全、高效的完成工程斜井施工。

参考文献：[1]崔永.厚壁、陡坡段压力钢管制作和安装技术探讨及分析[J].价值工程，2017，36（26）：137-139.

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