发电引水洞斜洞段压力钢管安装施工技术及质量控制

发电引水洞斜洞段压力钢管安装施工技术及质量控制

杨卫

中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西咸阳712000

摘要：本文结合青海石头峡水电站发电引水隧洞斜洞段压力钢管的施工方法简要的论述了发电引水隧洞斜洞段压力钢管安装施工技术及质量控制措，仅供参考

关键词：斜洞压力钢管施工技术质量控制

1.工程概况

青海石头峡水电站位于青海省东北部的门源县苏吉滩乡，电站装机90MW。发电引水隧洞布置在坝左岸，由进水口、引水隧洞、调压井、斜洞段压力钢管组成。其中斜洞段压力钢管安装长度118.89m（每节钢管长度6m，钢管材料为16Mn钢，钢板厚22mm)，隧洞衬为50cm厚的C20钢筋混凝土，比降i=1/1.19。

2.发电引水洞斜洞段压力钢管安装施工技术

本工程斜洞段压力钢管在综合加工厂制作而成，载重汽车运输至斜洞段上方的平洞段，使用起吊设备将斜洞段的压力钢管放置在带有轨道的拖车上，10T卷扬机牵引至安装位置，采用两个20T的千斤顶将钢管前端顶起，放置在支撑上，再采用另外的两个20T的千斤顶将钢管后端顶起与前端持平，将运输拖车从钢管底部拉出。压力钢管就位后，使用倒链调整直至钢管与已安装成钢管的对周边全部对齐，然后将钢管底部和两侧用槽钢支撑固定。经监理工程师验收合格后，将钢管内外缝焊接，用超声波钢构应力消除仪消除焊接时产生的应力，压力钢管安装一定长度后，请有资质的人员检测焊缝是否合格，检测合格后方可进行下一道工序施工。

2.1主要施工工艺流程

施工准备--轨道铺设--拖车就位--钢管放置--卷扬机牵引运输钢管--钢管卸车--钢管就位---钢管焊接---超声波检测。

2.2钢管出厂检测

压力钢管在综合加工厂制作。钢板进场后对原材料进行检测，检测合格后方可使用，钢板下料采用等离子切割机或半自动火焰切割机，钢管采用50*2600m卷板机卷制，卷制过程根据标准样板对圆度进行测量控制。卷制完成合格后用埋弧自动焊机进行纵缝焊接。所有焊缝经超声波检测合格后钢管表面再进行喷砂除锈处理和喷涂处理。喷涂过程严格按照技术要求及相关规范进行，喷涂完成后经质量人员检测合格后方可出厂。

2.3轨道铺设

斜洞段及斜洞上平段铺设两条轨道，轨道间距为2.5m，轨道使用[10槽钢对接背焊。轨道加固使用26mm厚16MnR钢板制作的M型支撑加固，每隔20cm设置一个支撑点，轨道上放置一台2.5*2.6m的拖车。（拖车具体尺寸见详图）

2.4卷扬机及导向轮布置

（1）卷扬机布置

卷扬机布置在斜洞上平洞内，使用8根φ30的圆钢作为地锚固定，卷扬机采用φ22的钢丝绳，钢丝绳长根据斜洞长度确定。安装时，采用装载机将卷扬机挑至指定部位并按照要求调整好卷扬机的角度。然后在卷扬机底座上设置配重，张拉地锚固定。拖车每次运输1节钢管，单节钢管和小车最大重量为8.5T，摩擦系数取0.15，斜坡为50°，要使小车及钢管在斜坡段保持静止时，卷扬机经过计算需配置10T的卷扬机。

（2）导向滑轮布置

在轨道的中心设置导向滑轮组。导向滑轮组固定在地锚上，地锚采用8根φ30的圆钢深锚地下1m，用22mm厚的80*80cm的钢板和8根地锚钢筋焊接牢固。然后在钢板上焊接一个吊环，将滑轮组固定在吊环上。

2.5钢管运输

压力钢管的洞外运输使用载重汽车运输至斜洞上平洞，洞内运输采用起吊设备将压力钢管放置在拖车上，然后采用两个5T的倒链将钢管固定牢靠，然后使用卷扬机牵引拖车将钢管运输至安装位置。为防止拖车由上平洞到斜洞段行走时地面对钢丝绳产生磨损，在上平段和斜洞段相接处放置一根托架滚轮，并焊接固定，滚轮放置高度低于轨道10cm。详见附图《斜洞段钢管运输安装示意图》。

斜洞段钢管安装示意图

2.6钢管卸车

在已安装完成的钢管前端使用槽钢做一个门式支撑平台，槽钢与钢管外壁平行。当卷扬机将钢管牵引至安装位置后，将固定在钢管上的倒链去除，再采用两个20T的千斤顶将钢管前端顶起放置在支撑上平台上，移出千斤顶，另外再使用两个千斤顶将钢管后端顶起，直至与前面的钢管持平，将拖车退出，使钢管就位。

2.7钢管定位

拖车退出后，先在钢管底部与已经安装成的钢管进行局部电焊，用来固定安装的钢管，然后在安装的钢管加劲环上焊接一个吊环，使用10T的倒链将钢管的前端管口与已安装完成的钢管管口对齐，对齐的过程中使用压缝器或千斤顶从下往上将管口压圆，并每隔50cm焊接一条5cm的焊缝。

2.8钢管焊接

（1）钢管采用手工电弧焊焊接。施焊过程中严格按监理批准的经评定合格的焊接工艺施焊。

（2）钢管环缝焊接采用多层多道、对称、分断退步的焊接方法。焊接人员分两班连续施焊。焊接顺序及焊工布置见图：

（3）严格按照焊接工艺实施。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，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的位置、中心、高程是否存在变化，当发现有较大偏差时，立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。

（4）间隙大的封底焊法：先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。

（5）拆除钢管上的工卡具，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。

3.质量保证措施

（1）安装前按设计的管节图管段编号对安装管段进行核对，认真查看出厂验收资料，对相邻管节周长标记进行复查是否符合规范要求，调整钢管轴线的位置，相邻纵缝距离不得小于500mm，在确定准确无误后方可进行安装。

（2）始装节是每条钢管最先安装的基准节，对整条钢管的安装质量有直接影响。始装节安装应符合规范要求，同时始装节安装的里程偏差应不超过±5mm。始装节两端管口垂直度偏差应不超过±3mm。管口圆度偏差不应大于5D/1000，最大不应大于10mm。

（3）其它管节安装应符合规范要求，管口圆度偏差不应大于5D/1000，最大不应大于10mm。

（4）焊缝内部或表面发现有裂纹时，应进行分析，找出原因，制订措施后，方可焊补。

（5）焊缝内部缺陷应用碳弧气刨或砂轮将缺陷修磨成便于焊接的凹槽，焊补前要认真检查。如缺陷为裂纹，则应用磁粉或渗透探伤，确认裂纹已经消除，方可焊补。

（6）测量控制点应设置牢固，并用红铅油标示清楚，分别设在始装节两端、弯管起止端的左右中心及下中心处。其它管节则每隔10m左右设置一个控制点。

4.结束语

发电引水隧洞斜洞段压力钢管安装施工技术复杂，安全管理难度大，质量要求高，所以在施工的过程中，必须加强管路，采用有效的控制措施，才能确保斜洞段压力钢管安装在保证安全和质量情况下完全满足设计要求。青海石头峡发电站引水隧洞斜洞段压力钢管安装经过验收全部合格。工程质量赢得了各方一致好评。