螺旋式調(diào)壓井運輸通道下壓力鋼管安裝工法

(中國水電顧問集團雙柏開發(fā)有限公司，云南 雙柏 675107)

1 工程概況

大灣電站屬Ⅲ等中型工程，水庫正常蓄水位748.00m，死水位741.00m，汛期運行水位742.00m，水庫庫容2460萬m3，電站裝機49.8(2×24.9)MW。電站以單一發(fā)電為主，無防洪、灌溉、航運、供水等其他綜合利用要求。

壓力管道為地下埋藏式，采用一條主管，經(jīng)一個“Y”形岔管分為兩條支管分別向廠房內(nèi)2臺機組供水的聯(lián)合供水布置方式，由上平段、斜井及下平段組成。鋼管材質(zhì)為Q345R,主管直徑5.2m,支管直徑3.4m,板厚16～20mm，主管軸線長度150.89m，岔支管軸線長度20.67m，工程量474.91t。

結(jié)合電站建筑物布置特點，已有的下平段3號支洞斷面為4m×6m城門洞形，只能運輸支管段鋼管(直徑3.4m)。其余主管(直徑5.2m)必須利用螺旋式調(diào)壓井作為唯一運輸通道，加上調(diào)壓井入口“瓶頸”制約(洞口段4m×6m城門洞形，洞身段6m×6m螺旋式城門洞形)，為保證壓力鋼管順利運輸，鋼管節(jié)加工長度2.4m，直徑5.2m，每節(jié)鋼管都要兩次翻身才進入調(diào)壓井洞身，難度極大。安裝單位巧妙運用卸車天錨、導向地錨配合卷揚機及滑車系統(tǒng)，順利完成了安裝工程。

2 總體規(guī)劃及臨時設(shè)施布置

為保證鋼管施工進度，鋼管制作步驟：?在鋼管廠內(nèi)完成下料、切割、壓頭、卷板等工序，制成瓦塊后運至工地拼裝場；?在工地拼裝場內(nèi)完成鋼管的組裝、焊接、防腐等工序，鋼管節(jié)長度2.4m；?工地拼裝場設(shè)在廠房上游左岸約300m處，面積68m×24m=1632m2，用16t汽車吊配合人工拼裝。

3 主要施工設(shè)備

壓力鋼管制作安裝工程投入的主要設(shè)備見下表。

壓力鋼管制造安裝工程投入的主要設(shè)備表

4 壓力鋼管制作

4.1 工藝流程

鋼管瓦片制造及拼裝程序如下：鋼板進料及堆放→鋼板檢查及驗收→劃線→切割及開坡口→瓦片壓頭及卷板→瓦片拼裝對圓→縱縫焊接及檢查→縱縫矯正→調(diào)圓及加勁環(huán)組焊→聯(lián)段→環(huán)縫焊接及檢查→附件的組裝→除銹防腐→標識→出廠檢查驗收。

4.2 鋼管運輸

4.2.1 運輸方式

每節(jié)鋼管分兩片瓦加工完成后，運輸至電站現(xiàn)場拼裝；電站現(xiàn)場拼裝完成的成品鋼管，支管段經(jīng)過3號支洞、下平段、岔管段安裝就位，其余部位的鋼管全部經(jīng)底坡i=13%、斷面6m×6m城門洞形螺旋式調(diào)壓井，運輸至上平段，再利用事先埋設(shè)的各卸車天錨、導向地錨及卷揚機系統(tǒng)，配合鋼軌拖拉就位；成品鋼管選用1輛改裝的20t載重汽車運輸。

4.2.2 運輸措施

鋼管運輸時，將鋼管管口朝天放置在車箱內(nèi)的水平托架上，并用鋼絲繩和手鏈葫蘆進行牢固捆扎；采用鋼索捆扎吊運鋼管時，在鋼索與鋼管間加設(shè)軟墊。

5 壓力鋼管安裝

5.1 安裝順序

根據(jù)電站壓力鋼管布置特點，按以下順序進行安裝：岔支管段→下平段主管→下彎管段→斜管段→上彎管段→上平主管段。

壓力鋼管整體安裝從岔管定位朝調(diào)壓井方向進行。

5.2 前提條件

洞內(nèi)軌道安裝完畢,支墩具備足夠的強度及穩(wěn)定性，隧洞全程全斷面采用卷揚機拖運試洞架方式檢驗合格；各種導向地錨、卷揚機組成的牽引系統(tǒng)(調(diào)壓井阻抗室與上平段交叉處、鋼管上彎位置、下平洞支洞內(nèi)、岔管安裝位置)布置完畢，并調(diào)試合格；調(diào)壓井及上平段底板混凝土澆筑完畢。

5.3 運輸就位

5.3.1 支管段

支管段鋼管從鋼管加工廠裝車，20t載重車運輸直接經(jīng)3號支洞卸車，卷揚機配合鋪裝好的軌道拖運就位(見圖1)。

圖1 下平段3號支洞卷揚機布置

5.3.2 岔管段

“Y”形岔管段尺寸較大，在鋼管廠加工好的分塊瓦片，運抵電站現(xiàn)場，待支管段鋼管安裝就位后，將瓦片分塊經(jīng)調(diào)壓井、上平段、上彎段、斜井段、下彎段、下平段、岔管段，由岔管頂預(yù)埋的4號、5號、6號、7號卸車天錨相互配合，將分塊瓦片吊裝就位(見圖2)。

圖2 岔管段安裝擴挖及卸車天錨布置

5.3.3 下平段

運輸線路為：調(diào)壓井→上平段→上彎段→斜井段→下彎段→下平段。

20t載重汽車將鋼管平放(管口朝天)從拼裝現(xiàn)場運至調(diào)壓井洞口，采用龍門架卸車翻身將鋼管立放(管口側(cè)向)，置于改裝好的輪式臺車上通過調(diào)壓井支洞入口束窄段(4m×6m城門洞形)后，利用1號卸車天錨將鋼管平放，運至調(diào)壓井與主洞交匯處，利用2號卸車天錨將鋼管卸放到自動焊接臺車上。待兩節(jié)鋼管在臺車上聯(lián)段焊接完成后卸放在軌道上并牽引至上彎管位置，利用3號卸車天錨將鋼管卸放在滑移軌道上，采用軌道、卷揚機牽引系統(tǒng)(輔以導向地錨)，將鋼管溜放滑移至下彎位置，再利用下平段支洞處布置的卷揚機將鋼管牽引就位。

5.3.4 上平段及斜井段

運輸線路為：調(diào)壓井→上平段→上彎段→斜井段。

同樣采用20t載重車運輸至調(diào)壓井洞口采用龍門架卸車翻身，利用輪式臺車運至調(diào)壓井與主洞交匯處，利用卸車天錨與卷揚機組成的牽引系統(tǒng)，輔之以導向地錨，將鋼管卸放、拖運就位(見下頁圖3、圖4)。

圖3 調(diào)壓井支洞進口1號卸車天錨布置

5.4 組裝、調(diào)整、定位

5.4.1 定位節(jié)安裝

安裝單節(jié)作為定位節(jié)，根據(jù)制作排料圖，計算出定位節(jié)上、下管口的里程和高程；在安裝前利用經(jīng)緯儀與測距儀，結(jié)合土建的控制點，測放出定位節(jié)上、下管口的控制線點，按照控制線點并采用激光指向儀的激光光束調(diào)整定位節(jié)的安裝精度，定位節(jié)的里程偏差不超過±5mm，兩端管口垂直度偏差不超過±3mm。

定位節(jié)位置尺寸調(diào)整完畢后，在定位節(jié)用角鋼進行加固；加固完畢進行復(fù)測，合格后移交土建回填灌漿。

圖4 調(diào)壓井阻抗室2號卸車天錨及上平段3號卸車天錨布置

5.4.2 鋼管安裝

以定位節(jié)為基準依次從上游向下游(或下游向上游)安裝。首先在組焊臺車上對兩節(jié)鋼管間的安裝環(huán)縫進行壓縫和定位焊，然后在鋼管加勁環(huán)上用∠75×75×8角鋼進行加固，加固完畢進行復(fù)測，最后進行安裝環(huán)縫的焊接，焊接結(jié)束且探傷合格后移交土建回填混凝土。

5.4.3 岔管安裝

岔管的安裝在洞內(nèi)進行，安裝前需完成側(cè)墻、頂拱擴挖及天錨卷揚機系統(tǒng)布置。

a.安裝順序。先進行基本錐(含月牙梁)的安裝，再進行各過渡錐的安裝。

b.安裝工藝和方法。安裝前根據(jù)測量控制點，大致確定岔管安裝位置和高度，制作托架，在托架上進行岔管基本錐(含月牙梁)的組裝；岔管基本錐(含月牙梁)的組裝按在加工廠進行岔管整體預(yù)組裝時設(shè)置的組裝定位線進行調(diào)整控制；岔管基本錐(含月牙梁)組裝完成后，用千斤頂和手拉葫蘆調(diào)整岔管位置和高度，在管口懸掛垂球，調(diào)整岔管基本錐(含月牙梁)位置和高度，令管口豎向軸線重合，并與測放的中心、斷面控制點相吻合。合格后用工字鋼進行加固；岔管基本錐(含月牙梁)安裝完成后，進行其余過渡錐的安裝；岔管整體安裝且加固結(jié)束后，再次測量安裝偏差，超出規(guī)范要求則需重新調(diào)整，直至達到規(guī)范要求，并做好記錄。

5.4.4 鋼管湊合節(jié)安裝

鋼管湊合節(jié)采用對接式；湊合節(jié)現(xiàn)場切割前征得監(jiān)理人同意；湊合節(jié)的安裝采取合理的施工工藝。

5.5 安裝偏差

鋼管的直管、彎管和岔管等與設(shè)計軸線的平行度誤差不大于0.2%；鋼管安裝中心的偏差和管口圓周度遵守有關(guān)規(guī)范的規(guī)定；鋼管始裝節(jié)的里程偏差不超過±5mm，彎管始點的里程偏差不超過±10mm；始裝節(jié)兩端管口垂直度偏差不超過±3mm。

6 結(jié) 語

該工程安裝單位巧妙地運用龍門架、卸車天錨、導向地錨配合卷揚機及滑車系統(tǒng)，通過鋼管平立、側(cè)立兩次翻身，有效避開了調(diào)壓井入口“瓶頸”制約，并利用螺旋式調(diào)壓井作為主管運輸通道，順利完成了安裝工程。合理節(jié)約了投資，節(jié)省了工期。其經(jīng)驗可為其他類似電站鋼管安裝參考。