彭水电站1洞最后10节压力钢管瓦片安装技术.docx

彭水电站1#洞最后10节压力钢管瓦片安装技术
张建军 程文兵
（中国水利水电第七工程局机电安装分局，四川彭山 620860）

【摘　要】∶彭水水电站压力钢管直径14m，为目前我国水电工程之最。采用洞内设组圆平台，瓦片进洞组焊成整圆后再翻身运输就位安装的方案。由于1#洞平台位置的最后10节钢管没有地方平地组圆，在对比分析了多种安装方案之后，最终选用了瓦片直接就位安装的方案。本文记录了施工过程，供同行参考。
【关键词】∶彭水水电站 压力钢管 洞内组圆 瓦片安装
1 概述
彭水电站引水隧洞采用一洞一机布置型式，五条引水隧洞平行布置，隧洞中心间距35m。五条隧洞的压力钢管均布置在下平段。管内径自接厂房蜗壳的9.74m通过锥管渐变过度到接下弯的14m。一条施工支洞（代号3-2#，断面为6×8m2，城门洞型）在5条洞的锥管渐变段处与下平段呈79°斜交相连，只能满足运输瓦片的要求。5条引水隧洞共有2~2.4m长压力钢管单节143节，总长328.47m，总重4259T。
压力钢管在现场钢管制造厂加工成瓦片，组焊加劲环，防腐及检验后储存。利用15吨东风汽车经下平段施工支洞运输到设在1、2#钢管洞内的组装平台上进行单节组装、纵缝焊接、调圆、内支撑安装，翻身后再用台车通过设置在施工支洞和压力钢管洞内的钢轨分别运至安装位置进行压力钢管的安装。
在1、2#号钢管洞内各设置1个压力钢管组装平台，均设置在钢管主洞与施工支洞交接处到下弯与下平交接处之间的主洞内。将支洞顶部阔挖满足钢管横向运输要求，先利用平台组圆完成平台以外的管节安装，2#洞平台位置的钢管利用1#洞平台组圆，1#洞平台位置的10节钢管最后采取特殊的瓦片安装方式，通过设计专门的工装来确保质量。
2瓦片的运输和吊装
瓦片的运输和吊装：瓦片使用15T东风车运输到安装现场，使用1台25T汽车吊现场卸车后直接吊装就位安装，最上面一张瓦片由于汽车吊扒杆角度问题不能一次就位，需要用焊在已装钢管顶部的临时吊梁悬挂滑车组与汽车吊进行空中接力吊装就位。
3最后10节钢管的瓦片安装办法
1#洞剩余10节钢管全部由5张瓦片构成，因为直接就位在空中安装，所以以前设计的调圆架形式的米字型内支撑无法使用，因此需考虑可站人、压缝和焊接探伤的新形式内支撑，设计一个6米长的可移动式管内安装台车来替代以前的内支撑。该台车上部为一圆型的架管结构，周边距管壁300mm，架管横竖杆件的间距为1米，设有剪刀撑，类似于土建的承重排架。整个上部结构坐落在一个矩形的工字钢框架上，下装4个行走轮。这样，这个6米长的圆形架管结构就具备了管内行走功能，可以满足一节压缝、一节焊接和一节超声探伤的“三节同时施工，呈流水线平行作业”的要求。先用钢管运输台车做支撑平台，将上游侧的头三节钢管的下中心位置的2张瓦片安装就位，焊接好底部支撑后将台车移走，将带行走轮的矩形工字钢框架在瓦片上摆放就位，之后在框架上搭设架管结构，形成管内压缝安装台车。利用安装台车逐节逐瓦片进行安装压缝，同时进行焊接和探伤。

剩余10节瓦片安装的加固必须高度重视，以防瓦片掉落伤人。考虑底部仍用20#工字钢做承重支撑，腰部45度角方向用φ108的钢管做支撑兼加固，再往上每间隔2~3米用φ20的圆钢或∠50*5以上角钢将加劲环与土建打入岩壁内的系统锚杆焊连，焊接采取双面焊，焊角不小于8mm，搭接焊长度不短于100mm。每安装完一张瓦片（因为此时钢管未形成整圆，也未焊接连接纵缝和环缝），都必须用150mm长的拉板将该瓦片与已安装好的瓦片或钢管进行焊连，（每隔1米必须有一道拉板，拉板厚度16mm以上，焊角不小于10mm，拉板焊接由专业焊工操作，严格执行预热要求）方可允许继续安装下一块瓦片。一节钢管的5块瓦片全部压缝完毕后，必须测量管口周长，作为下一节继续挂装的参考依据；同时必须测量管口圆度，上下中心和左右中心处各测一对直径，若圆度相差太大，则通过在左右中心处岩壁上顶压机进行调圆，完毕后用108的钢管做支撑加固。管口平面度因为是以已装钢管为基准，所以问题不大，但每隔3节仍须测量一次，进行适当修正后挂装下一节瓦片。每安装完一节钢管，都必须按前述的加固要求使钢管与系统锚杆可靠连接后才允许安装下一节。
钢管测量验收满足要求后，先进行纵环缝的加固焊，每隔300～500mm必须在坡口内加固焊接100mm，厚度必须大于8mm（应力大的部位适当加长和加大厚度），以防焊接时崩裂。再按照“先纵缝后环缝”的原则进行焊接，焊接时每班8到10人，均匀分布，连续作业。应采用多层多道、分段倒退的原则进行小电流施焊。环缝应逐条焊接，不得跳焊。施焊过程中严格按照焊接工艺评定确定的预热、保温和后热温度进行加温。
每一节钢管的纵缝焊接完成后，应超声探伤和缺陷处理完成后再进行环缝的焊接。
混凝土浇注前应用管内安装台车结合少量承重排架将浇筑部位顶紧。
4 结语
彭水电站1#洞平台位置最后10节钢管由于没有地方平地组圆我们通过上述的瓦片直接就位安装的办法，通过精心组织施工，严格过程控制，在规定的工期内，保质保量保安全的圆满完成了任务，该施工过程可以为同类型电站提供借鉴。
采用瓦片安装的钢管，必须高度重视其支撑和加固工作，外部洞壁必须有打系统锚杆，每就位一块瓦片，都必须将其与锚杆牢固焊连，防止掉落，确保安全
每装完一节，都必须对管口进行圆度和各类几何尺寸测量，若不对应及时调整，避免误差累积，才能确保质量。
要避免在抢工期的过程中不按工艺规定的顺序施工，比如纵环缝焊接顺序，必须按照先纵缝后环缝的顺序进行，若颠倒就会发生焊接应力的错误分布（纵缝比环缝的应力大），导致纵缝出裂纹的几率增大，甚至处理困难。只能在遵守工艺的情况下精心安排工期，才能又好又快。

作者简介

张建军，男，1970年生。现任水电七局机电安装分局彭水项目部副经理。从事焊接和金属结构技术工作14年，工程师。

程文兵，男，1970年生。现任水电七局机电安装分局彭水项目部，铆工技师。