新疆新能大山口二級水電站工程壓力鋼管施工

王 成

（新疆北方建設(shè)集團(tuán)有限公司 新疆奎屯 833200）

1 工程概況

新能大山口二級水電站工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內(nèi)，選用3臺單機(jī)容量1.65萬kW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量4.95萬kW。多年平均發(fā)電量2.38億kW．h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)4803 h。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物等級為4級，臨時(shí)性水工建筑物級別為5級。最大發(fā)電水頭35.8 m。大山口二級水電站主要建筑物由首部樞紐、引水工程、發(fā)電廠房及尾水渠三部分組成。其中：大山口二級水電站首部樞紐主要建筑物包括開敞式溢流堰、泄洪沖沙閘等；引水工程由引水發(fā)電洞、調(diào)壓井、壓力管道組成；發(fā)電廠房由主廠房、副廠房、升壓站及尾水建筑物組成。

引水發(fā)電壓力管道采用一管三機(jī)方案，壓力鋼管采用主管連接四通無梁岔管布置，主管管徑8.552 m,支管管徑分別為6.862 m，4.632 m，管內(nèi)設(shè)計(jì)流量210m3/s，三條支管垂直進(jìn)入副廠房，通過蝶閥，蝸殼和機(jī)組相連接。壓力鋼管為地下埋管，以鋼筋砼，拋石砼及鋼襯聯(lián)合承載，設(shè)計(jì)選用Q235C鋼板。壓力鋼管總長為300 m，共重約550 t，共分100節(jié)，鋼管壁厚16～38 mm。壓力鋼管施工由新疆北方建設(shè)集團(tuán)中標(biāo)承建，管道制作由具有多年豐富施工經(jīng)驗(yàn)的新疆匯通水利金屬結(jié)構(gòu)廠制作安裝。

壓力管道制作安裝工作于2012年7月開始至10月完成。

2 項(xiàng)目的組織管理

北方公司在大山口二級水電站設(shè)立項(xiàng)目部，由項(xiàng)目部統(tǒng)一負(fù)責(zé)整個(gè)施工的現(xiàn)場生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量、安全、進(jìn)度、材料及財(cái)務(wù)方面的管理協(xié)調(diào)。項(xiàng)目部人員都是具有多年豐富施工經(jīng)驗(yàn)的人員組成，進(jìn)行現(xiàn)場加工制作安裝的技術(shù)工人也是熟練施工人員，如焊工、電工、鉚工、起吊工、金屬結(jié)構(gòu)防腐工種等也是有著多年的現(xiàn)場加工制造經(jīng)驗(yàn)，能夠滿足現(xiàn)場施工的需要。管理人員加技術(shù)工人合計(jì)32人。

項(xiàng)目部針對壓力鋼管的施工特點(diǎn)設(shè)置各專業(yè)管理部門及制造安裝施工隊(duì)伍。制造隊(duì)伍在烏魯木齊西山廠房完成壓力鋼管安裝單元節(jié)的制造及鋼岔管的壓制成型，在施工現(xiàn)場完成鋼岔管大節(jié)組隊(duì)及鋼管安裝節(jié)的安裝，鋼岔管的安裝及伸縮節(jié)的安裝。鋼管及鋼岔管的制作下設(shè)下料班組，瓦片壓頭及瓦片卷制班組，吊裝運(yùn)輸班組，制造單元節(jié)拼裝班組，加勁環(huán)組裝班組，安裝單元節(jié)組裝班組，焊接班組，涂料涂裝班組。鋼岔管及鋼岔管安裝隊(duì)下設(shè)鋼管吊裝班組，鋼管組隊(duì)班組，焊接班組。

同時(shí)，項(xiàng)目部密切與業(yè)主方 （新能集團(tuán)大山口二級項(xiàng)目部），設(shè)計(jì)方（新疆水利水電勘察設(shè)計(jì)院），監(jiān)理方（武漢長科大山口二級水電站監(jiān)理部）緊密聯(lián)系，對施工中出現(xiàn)的問題及時(shí)提出，邀請各方共同解決。

3 壓力鋼管的制作工藝

3.1 壓力鋼管生產(chǎn)工藝流程圖

壓力鋼管生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作材料采購→下料與焊縫坡口加工→瓦片的成型與運(yùn)輸→單節(jié)鋼管成型→單節(jié)鋼管縱縫焊接→單節(jié)鋼管外觀檢驗(yàn)與無損探傷→支撐環(huán)的組對及檢驗(yàn)→安裝單元節(jié)的組對→安裝單元節(jié)的焊接→安裝單節(jié)外觀檢驗(yàn)與無損探傷→安裝單元節(jié)防腐→檢查與驗(yàn)收→施工場地內(nèi)運(yùn)輸。

3.2 壓力鋼管制造工藝方案

本工程典型鋼管內(nèi)徑為Φ8500，Φ6800，Φ4600，工程工藝設(shè)計(jì)鋼管由整板（2張或3張）進(jìn)行下料，然后采用瓦片的壓頭，卷制，對圓，焊接，在烏魯木齊西山廠房完成瓦片的制造。然后運(yùn)至工地制造現(xiàn)場。在工地完成鋼岔管安裝的單元節(jié)制造。瓦片在廠房卷制完成后用汽車運(yùn)至工地，鋼管瓦片由相應(yīng)弧度的弧形托架支撐運(yùn)輸。工地現(xiàn)場搭設(shè)一個(gè)對接平臺，一個(gè)加勁環(huán)組裝平臺，一個(gè)鋼岔管安裝單元節(jié)組對平臺，一個(gè)安裝節(jié)焊接工區(qū)，一個(gè)防腐涂裝區(qū)。工地制造廠及安裝制造廠吊裝主要采用15 t，50 t吊車及25 t龍門吊配合吊裝。

1）壓力鋼管生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作：針對此項(xiàng)工程特點(diǎn)設(shè)立專門的項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)，配置專業(yè)施工管理、經(jīng)營核算、材料供應(yīng)、技術(shù)、質(zhì)檢、生產(chǎn)作業(yè)的各類人員。對從事本項(xiàng)工程的特殊工種施工人員如焊工，電工，起重工必須持有相關(guān)專業(yè)資格證書和上崗證，并從事相應(yīng)崗位工作，確保施工過程的生產(chǎn)工作全過程可控。

技術(shù)人員，質(zhì)檢人員應(yīng)充分理解招投標(biāo)文件，通用與專用合同條款，技術(shù)條款，設(shè)計(jì)圖紙，施工規(guī)范等工程文件，制訂此項(xiàng)工程的生產(chǎn)工藝技術(shù)文件，用來規(guī)范指導(dǎo)施工中的環(huán)節(jié)與施工工序，使工序質(zhì)量得到有效控制，質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)要求。并與設(shè)計(jì)及監(jiān)理保持溝通，做到信息傳遞及時(shí)，流暢。

材料員按照施工進(jìn)度計(jì)劃編制材料采購計(jì)劃，計(jì)劃應(yīng)包括所需主材，耗材，輔材。選擇三家以上質(zhì)量可靠的專業(yè)生產(chǎn)廠家或代理商進(jìn)行分供方評定，選定最優(yōu)方簽訂采購合同。每批進(jìn)貨材料必須提供制造廠產(chǎn)品質(zhì)量證明書，合格證。進(jìn)貨材料應(yīng)與產(chǎn)品質(zhì)量證明書相符，嚴(yán)禁使用無合格證及質(zhì)量證明書的材料。

2）壓力鋼管的放樣，下料與焊縫坡口加工：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙分別編制直管，彎管和岔管的排料單，排料時(shí)注意鋼管分片位置應(yīng)滿足同一管節(jié)及相鄰管節(jié)焊縫間距要求。

①岔管鋼板的分塊：岔管管節(jié)的環(huán)縫間距不應(yīng)小于10倍的管壁厚度或300 mm或3.5(rt)1/2，其中r—鋼管半徑t—管壁厚度。岔管管節(jié)的縱縫與腰線和頂、底母線所夾的中心角不得小于15°，二者間距不得小于300 mm。標(biāo)準(zhǔn)直管段焊縫坡口在12 m坡邊機(jī)上進(jìn)行加工。使用數(shù)控切割機(jī)切割，應(yīng)預(yù)留刨邊余量，刨邊機(jī)加工焊縫坡口。彎管及岔管下料采用坐標(biāo)法放樣，由數(shù)控機(jī)床進(jìn)行下料，并在鋼板上劃出上下中心線，大小腰線及水流方向，并距切割線100 mm處樣沖標(biāo)記檢查點(diǎn)和檢查線，總分切割后上刨邊機(jī)制備焊縫坡口，環(huán)縫弧線采用半自動切割機(jī)制備焊縫坡口。加勁環(huán)的下料采用地規(guī)劃線，半自動切割機(jī)切割。加勁環(huán)切割后采用風(fēng)動鉚槍校圓。坡口加工完畢后，立刻涂刷無毒可焊性車間底漆。

②制造單元節(jié)的成型。制造單元節(jié)由整片鋼板下料，壓頭，卷制，對圓和焊接。

端頭壓制工藝采用4000 kN框式壓力機(jī)對刨加工后的鋼板兩端頭進(jìn)行壓制預(yù)彎。壓制模具設(shè)計(jì)采用弧胎形式，根據(jù)板料回彈系數(shù)，板厚，制弧半徑等參數(shù)計(jì)算出公模、母模壓制曲率。瓦片卷制采用W11-30×3000型卷板機(jī)，鋼板進(jìn)入卷板機(jī)卷軸，調(diào)整好卷制位置后進(jìn)行卷制。卷制過程中使用弧長不小于1.5 mm的卡戶樣板同步檢測。對圓在專用平臺上進(jìn)行，劃出與設(shè)計(jì)圖紙相符的圓和相應(yīng)板后的外圓同心圓地樣，同時(shí)在圓內(nèi)外各平均設(shè)置8個(gè)撐圓點(diǎn)，將兩瓦片按地樣線撐圓并對成整圓，再距鋼管上口300 mm安裝米字支撐。對立放在專用平臺上的制造單元節(jié)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。鋼管的縱縫焊接采用埋弧自動焊接，在縱縫焊接區(qū)專用滾胎臺車上進(jìn)行縱縫焊接。焊接后進(jìn)行焊縫外觀檢查和無損探傷，無損探傷應(yīng)在焊接完成24 h后進(jìn)行，缺陷處按焊接工藝要求處理。組裝加勁環(huán)分為8大片組焊而成，將組對好的制造單元節(jié)起吊至加工平臺上，進(jìn)行組對，合格后與管壁點(diǎn)焊固定，完成焊接。

③安裝單元節(jié)的組對及其檢驗(yàn)。安裝單元節(jié)的組對應(yīng)按照里程的排列和各自的結(jié)構(gòu)圖的順序組對，保證制作、安裝施工交叉進(jìn)行。組拼時(shí)，相鄰管節(jié)的縱縫間距應(yīng)錯(cuò)開500 mm以上為宜。在環(huán)縫對口時(shí)如存在周長差，應(yīng)在全周長上均勻分布。組對時(shí)應(yīng)保證整個(gè)安裝單元節(jié)的直線度?？梢拦芸?00 mm檢查進(jìn)行調(diào)整檢測，并輔以拉鋼琴線的方法予以復(fù)測調(diào)整。安裝單元節(jié)的環(huán)縫焊接包括制造單元節(jié)的對接縫環(huán)縫和加勁環(huán)與管壁的連接角焊縫。安裝單元節(jié)的環(huán)縫焊接采用懸臂式自動焊，在自動焊滾胎上進(jìn)行。環(huán)縫焊接完畢后清理干凈，起吊至探傷區(qū)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和無損探傷實(shí)驗(yàn)。

④安裝單元節(jié)的防腐及其檢驗(yàn)。將檢驗(yàn)合格的安裝單元節(jié)起吊至噴砂除銹場地，用方木鋪設(shè)平穩(wěn)，噴砂除銹前應(yīng)將鋼管表面的焊渣，焊疤，毛刺，油脂等污物清除干凈，采用噴射方法，所用磨料應(yīng)清潔干燥，噴射用的壓縮空氣須過濾，除去油水。噴砂除銹應(yīng)嚴(yán)格按照鋼管生產(chǎn)防腐工藝執(zhí)行。將噴砂檢驗(yàn)合格的安裝單元節(jié)起吊至涂裝區(qū)進(jìn)行涂裝處理，包括內(nèi)壁噴鋅和外壁涂裝。嚴(yán)格按照防腐工藝和設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行。涂裝完成后，由專職防腐檢驗(yàn)員進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收。合格后，將安裝單元節(jié)起吊至成品存放區(qū)。存放區(qū)應(yīng)用方木鋪墊平穩(wěn)，安裝單元節(jié)的吊裝采用立式，管節(jié)外壁還應(yīng)焊接兩處釣耳板，安裝時(shí)使用。

⑤管節(jié)制造質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收。鋼管管節(jié)和附件全部制作成后，施工方向監(jiān)理單位提交鋼管管節(jié)和附件的驗(yàn)收申請報(bào)告，同時(shí)提交管節(jié)和附件清單，鋼材，焊接材料，連接件和涂裝材料的質(zhì)量證明書，使用說明書或檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告．焊接程序和工藝報(bào)告，焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果，缺陷修整和焊縫缺陷處理記錄，鋼管管節(jié)和附件的尺寸偏差檢查記錄，涂裝質(zhì)量檢查記錄。最后在監(jiān)理單位審查同意后，組織對鋼管管節(jié)和附件的檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后由監(jiān)理單位簽發(fā)質(zhì)量合格證。

4 壓力鋼管的安裝工藝

4.1 壓力鋼管安裝工藝流程圖

施工前準(zhǔn)備，設(shè)置測量基準(zhǔn)點(diǎn)，始裝節(jié)鋼管安裝及檢驗(yàn)，其余段安裝及檢驗(yàn)，伸縮節(jié)安裝及檢驗(yàn)，安裝環(huán)縫焊接，焊縫外觀及無損探傷，灌漿孔的封堵及補(bǔ)漆，應(yīng)力消除，完工驗(yàn)收。

4.2 壓力鋼管安裝工藝流程

1）安裝前應(yīng)具備的條件。首先安裝單元節(jié)制造完畢，監(jiān)理驗(yàn)收合格，才可用于安裝。場地清理干凈，安裝前期測量完畢。

2）壓力鋼管安裝順序。依照土建單位提供的工作面，擬先安裝1號，2號，3號機(jī)穿墻管及小支管，然后依次安裝主管及鋼岔管，最后安裝合攏縫。

3）壓力鋼管安裝的工藝措施。本壓力鋼管始裝節(jié)為與下彎段相接的第一節(jié)鋼管，安裝順序?yàn)橄葘⑹佳b節(jié)的管口按測控網(wǎng)測定的里程點(diǎn)位置初步調(diào)整好，依據(jù)上，下，左，右中心線用千斤頂調(diào)整其高程和縱向中心。初步調(diào)整好后，在對里程，高程，縱向中心線進(jìn)行綜合細(xì)調(diào)，保證安裝中心線的偏差符合規(guī)范要求。第二節(jié)鋼管安裝單元節(jié)吊裝就位后，將下游端口與始裝節(jié)的上游端口合攏，調(diào)整其高程，里程，縱向中心線。調(diào)整完畢后，對管節(jié)進(jìn)行固定和環(huán)縫的對口調(diào)整。調(diào)整好后，在鋼管外壁點(diǎn)焊加固，點(diǎn)焊長度要求8 mm,間距300 mm，由具有上崗資格證的焊工點(diǎn)焊。鋼岔管按工藝及設(shè)計(jì)要求將制作為4個(gè)單元，分別為主岔管，左岔管，右岔管及肋板。鋼管外支撐采用L100角鋼支撐，支撐在鋼管下半圓處，并與支撐基礎(chǔ)連接牢固。安裝節(jié)安裝調(diào)整，組對完畢并自檢合格后，會同監(jiān)理共同檢查驗(yàn)收。

4）安裝環(huán)縫焊接及其檢驗(yàn)。安裝焊縫的焊接采用手工電弧焊，先焊接鋼管的內(nèi)側(cè)，外側(cè)碳弧清根打磨干凈，最后用外側(cè)施焊的焊接方法。每道安裝環(huán)縫由一組4名焊工完成，4名焊工按中心對稱布置，焊接時(shí)采用退步焊，保證鋼管均勻受熱，防止焊接收縮影響鋼管的安裝精度。焊接過程中，要對安裝節(jié)的高程，縱向中心，傾斜度及伸縮量進(jìn)行觀測，焊接完成后，對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行下道工序的施工。安裝焊縫焊接完成后，進(jìn)行焊縫外觀檢驗(yàn)和無損探傷檢驗(yàn)。

5）安裝節(jié)內(nèi)外壁防腐。安裝節(jié)焊接及檢驗(yàn)完畢合格后，開始內(nèi)外壁防腐工作，主要是焊縫兩側(cè)和鋼管內(nèi)外壁由于安裝損傷的部位。防腐工作由專職防腐人員按照防腐規(guī)范的要求進(jìn)行。完成后，進(jìn)行自檢，自檢合格后，會同監(jiān)理對鋼管全部涂裝進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收。

6）壓力鋼管的質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收。在鋼管安裝過程中，施工單位應(yīng)會同監(jiān)理人對現(xiàn)場施工的每條焊縫進(jìn)行檢查驗(yàn)收。不合格的焊縫應(yīng)進(jìn)行返工和重新檢驗(yàn)。驗(yàn)收記錄應(yīng)經(jīng)監(jiān)理人簽認(rèn)。鋼管的現(xiàn)場涂裝工作結(jié)束后，施工單位會同監(jiān)理單位對鋼管，表面的涂裝質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，檢查范圍包括焊縫兩側(cè)的現(xiàn)場涂裝部位和管節(jié)出廠前涂裝面的損壞部位。不合格的涂裝面應(yīng)進(jìn)行返工處理，重新檢驗(yàn)合格后驗(yàn)收記錄應(yīng)經(jīng)監(jiān)理簽字認(rèn)可。

7）壓力鋼管的應(yīng)力消除。鋼岔管的應(yīng)力消除委托水利部水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測中心完成。

5 壓力鋼管的完工驗(yàn)收

當(dāng)工程完成合同范圍內(nèi)的全部單位工程以及有關(guān)的工作項(xiàng)目，已具備符合合同要求的完工資料后，施工單位向監(jiān)理單位提交驗(yàn)收申請報(bào)告，監(jiān)理單位收到申請后，審核認(rèn)為工程已具備完工驗(yàn)收條件的，提交發(fā)包人進(jìn)行工程驗(yàn)收，發(fā)包人在收到完工驗(yàn)收申請報(bào)告后的56 d內(nèi)簽署工程移交證書，頒發(fā)給施工單位。

新疆新能集團(tuán)大山口二級水電站土建三標(biāo)壓力鋼管工程，在壓力鋼管尺寸和規(guī)模方面位列當(dāng)?shù)卦俳ㄍ愃姽こ讨星傲校渲谱骱桶惭b方案具有一定特色，在施工中，在制作、施工工藝本著結(jié)合實(shí)際，簡單實(shí)用，保證質(zhì)量的前提下，加快了工程進(jìn)度，保證了安全，其施工管理中有許多可總結(jié)借鑒之處，給我單位在今后的項(xiàng)目施工管理中提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。