黃登水電站泄洪放空底孔鋼襯制作安裝技術(shù)與應(yīng)用

張世磊++梁金亮++李賀威++王宗

[摘 ?要]對(duì)正在施工中的黃登水電站泄洪放空底孔鋼襯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)輸及制安方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)泄洪放空底孔鋼襯在安裝過(guò)程中的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

[關(guān)鍵詞]黃登水電站 ?鋼襯 ?安裝

中圖分類號(hào)：D322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）27-0011-03

1、概述

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內(nèi)，采用堤壩式開發(fā)，是云南瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級(jí)開發(fā)方案的第五級(jí)水電站，以發(fā)電為主。上游與托巴水電站，下游與大華橋水電站相銜接，水庫(kù)正常蓄水位1619m，相應(yīng)庫(kù)容14.18億立方米，總庫(kù)容15.00億立方米;電站裝機(jī)容量1900MW。

黃登水電站大壩壩段內(nèi)布置有兩條泄洪放空底孔，1#、2#兩個(gè)泄洪底孔分別布置在8#、11#壩段，進(jìn)口尺寸11m×5m（高×寬），進(jìn)口底板高程為1540.0 m?？卓趦?nèi)均設(shè)置有鋼襯，鋼襯均為矩形斷面，鋼襯壁厚24mm，鋼襯上游為底孔檢修閘門門槽（5.0m×11.0m），下游為底孔弧形工作閘門（5.0m×8.0m）相連;鋼襯控制斷面尺寸5.0m×10.0m（寬×高）。泄洪放空底孔鋼襯分節(jié)制作安裝方式，共分17節(jié)，單節(jié)最大重量27.8t，鋼襯設(shè)縱橫向肋板及錨筋，肋板壁厚24mm，鋼板材質(zhì)均為Q345C，錨筋直徑為φ36，Ⅲ級(jí)鋼筋。

2、鋼襯單節(jié)拼裝及內(nèi)支撐的裝焊

鋼襯頂板、底板、側(cè)板單件制作完成后，運(yùn)輸至黃登水電站鋼襯制作基地進(jìn)行單節(jié)拼裝，制作流程如下所示：

1>、鋼襯單片運(yùn)輸至鋼襯制作基地后，需進(jìn)行尺寸、焊縫質(zhì)量復(fù)檢，合格后方可進(jìn)行單節(jié)鋼襯的拼裝;

2>、鋼襯單節(jié)拼裝所在平臺(tái)面，需進(jìn)行調(diào)平，其平面度允許偏差不大于2mm;

3>、分別將鋼襯兩側(cè)板及底板、頂板立于鋼平臺(tái)上，兩側(cè)采用花籃螺栓及型鋼等定位裝置固定，利用鉛垂線保證襯板與平臺(tái)垂直，襯板垂直度需控制在2mm以內(nèi)，后加裝內(nèi)支撐，調(diào)整相對(duì)尺寸，內(nèi)支撐端部與沿鋼襯內(nèi)壁設(shè)置的工字鋼墊板相焊，工字鋼與鋼襯內(nèi)壁點(diǎn)焊固定;

4>、按設(shè)計(jì)圖紙畫出各部件的裝配線，調(diào)整合格后焊接頂、底板與兩側(cè)板間的角焊縫，兩端管口的四條角焊縫預(yù)留出100～200mm不焊，以便摞節(jié)環(huán)縫壓裝;

5>、拼裝時(shí)嚴(yán)格控制對(duì)應(yīng)邊、對(duì)角線、上下口平面度等幾何形體尺寸。所有分節(jié)鋼襯完成整體組裝后，嚴(yán)格控制相鄰分節(jié)鋼襯的拼裝尺寸;

6>、拼裝好的單節(jié)鋼襯用頭部帶有液壓千斤頂?shù)男D(zhuǎn)式調(diào)方工裝調(diào)方，鋼襯調(diào)至要求尺寸后，用內(nèi)支撐全部頂緊，不得松動(dòng);

7>、拼裝好并檢驗(yàn)合格的鋼襯，應(yīng)在平臺(tái)上采用整裝整焊;在施焊過(guò)程中，盡量將立焊、仰焊變?yōu)檩^易焊接的平焊位。整個(gè)焊接過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格遵循經(jīng)審定的焊接工藝規(guī)程，以保證焊接質(zhì)量;

8>、在鋼襯表面上將孔號(hào)、鋼襯節(jié)號(hào)、水流方向、軸線等標(biāo)記清楚;

9>、焊接完成后，焊縫表面進(jìn)行外觀檢查;在焊接完成24 h以后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)比例按設(shè)計(jì)和規(guī)范執(zhí)行。如下表1所示：

10>、防腐涂漆作業(yè)時(shí)，鋼襯現(xiàn)場(chǎng)環(huán)縫兩側(cè)需各預(yù)留100mm，以涂刷不會(huì)影響焊接質(zhì)量的車間底漆，內(nèi)支撐頂點(diǎn)部位先不做除銹涂裝處理，待鋼襯安裝完成且內(nèi)支撐具備拆除條件后，與安裝環(huán)縫的防腐同步進(jìn)行;

11>、鋼襯四周加勁肋上焊接有錨筋，錨筋規(guī)格為Φ32mm、長(zhǎng)度1500mm。受鋼襯運(yùn)輸條件限制，鋼襯頂部與兩側(cè)面的錨筋在黃登水電站大壩左岸卸料平臺(tái)鋼襯預(yù)拼裝場(chǎng)地焊接，鋼襯底部錨筋在鋼襯吊裝就位后及時(shí)完成焊接。

3、鋼襯的運(yùn)輸、吊裝

3.1 鋼襯的運(yùn)輸

1>、鋼襯單元節(jié)拼焊完成后，采用平板拖車，按照業(yè)主所提供的運(yùn)輸路線倒運(yùn)至鋼襯安裝現(xiàn)場(chǎng)。

左岸：鋼襯加工廠（羅松場(chǎng)河棄渣場(chǎng)）→羅松場(chǎng)河棄渣場(chǎng)公路→黃登大橋→左岸壩頂公路（A段）→左岸壩頂平臺(tái)（1625.0m）→安裝工作面。

右岸：鋼襯加工廠（羅松場(chǎng)河棄渣場(chǎng)）→羅松場(chǎng)河棄渣場(chǎng)公路→右岸下游低線公路→右岸壩頂平臺(tái)（1625.0m）→安裝工作面。

2>、鋼襯運(yùn)輸采用40t平板拖車運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)采用運(yùn)輸拖架，鋼襯底部墊墊木，兩側(cè)用倒鏈固定于車上，纜機(jī)覆蓋范圍內(nèi)，鋼襯水平運(yùn)輸情況見圖所示：

3.2 鋼襯的吊裝

1>、鋼襯的吊裝采用2臺(tái)纜機(jī)抬吊進(jìn)行吊裝就位。

2>、鋼襯安裝從上、下游向中間安裝，上、下游兩側(cè)分別設(shè)始裝節(jié);在鋼襯中部連接處設(shè)置湊合節(jié)。

3>、鋼襯吊裝前，需對(duì)單節(jié)鋼襯的管節(jié)號(hào)、尺寸偏差及鋼襯表面標(biāo)記線，并檢查內(nèi)支撐有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，此外，應(yīng)對(duì)吊裝吊具等設(shè)備進(jìn)行檢查。

4>、鋼襯吊裝就位時(shí)，應(yīng)緩慢、平穩(wěn)，防止碰撞已裝單元節(jié)、鋼支撐及鋼襯錨筋;另外，在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，采取防雨、保溫等措施。

5>、單節(jié)鋼襯安裝完成外側(cè)必須進(jìn)行加固;周邊混凝土澆筑前內(nèi)部支撐必須全部安裝完成。

4、鋼襯安裝

4.1 鋼襯安裝工藝流程

如下圖所示：

4.2 鋼襯安裝平臺(tái)的鋪設(shè)

4.2.1預(yù)埋件的埋設(shè)

1>、進(jìn)行圖紙審核，制定施工組織設(shè)計(jì)、質(zhì)量保證措施以及安全文明施工條例等技術(shù)文件，報(bào)監(jiān)理工程師審批。

2>、清點(diǎn)埋件數(shù)量，檢查埋件構(gòu)件在運(yùn)輸、存放過(guò)程中是否有損傷，檢查各孔構(gòu)件的安裝標(biāo)記，保證埋件不錯(cuò)裝。

3>、檢查埋件的幾何尺寸，如有超差制定措施，經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)修復(fù)后進(jìn)行安裝。

4>、設(shè)置控制點(diǎn)線，控制點(diǎn)線由專業(yè)測(cè)量單位測(cè)量設(shè)置，測(cè)量點(diǎn)線的設(shè)置要能滿足埋件里程、高程及樁號(hào)偏差的控制。

5>、安裝用各種工器具準(zhǔn)備齊全，測(cè)量工具經(jīng)相關(guān)部門校驗(yàn)并在有效使用期內(nèi)。

4.2.2安裝平臺(tái)的施工

1>、安裝平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，如下圖4所示

鋼襯安裝部位支撐跨距按5米布置，支撐托架采用Ⅰ20工字鋼作為垂直立撐和上橫梁，斜撐采用14槽鋼.上橫梁同時(shí)作為鋼襯安裝移動(dòng)軌道，其安裝高程按工字鋼頂部低于鋼襯底部理論安裝高程約50mm左右布置。

2>、安裝平臺(tái)的安裝

混凝土澆筑完并初凝后，根據(jù)鋼襯安裝位置控制線進(jìn)行安裝平臺(tái)的安裝工作。安裝過(guò)程中，根據(jù)鋼襯分節(jié)位置將平臺(tái)支撐底座與預(yù)埋鐵板凳進(jìn)行焊接，且底座之間采用型鋼進(jìn)行連接。安裝完成后需經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行鋼襯的吊裝作業(yè)。

4.3 鋼襯的安裝要求

4.3.1 始裝節(jié)鋼襯的調(diào)整、驗(yàn)收

始裝節(jié)作為鋼襯安裝的基準(zhǔn)節(jié)，在滿足相關(guān)規(guī)范要求的前提下，嚴(yán)格控制鋼襯的安裝偏差。始裝節(jié)加固牢靠，防止與其它鋼襯管節(jié)壓縫時(shí)產(chǎn)生位移。

4.3.2 其余鋼襯管節(jié)的調(diào)整、壓縫

其余鋼襯管節(jié)吊裝就位后，根據(jù)所放置的鋼襯安裝點(diǎn)線，進(jìn)行調(diào)整、壓縫工作。水平段安裝縫采用專門制作的內(nèi)部移動(dòng)式壓縫工裝壓縫，其他部位則采用壓碼進(jìn)行壓縫。安裝縫定位焊符合相關(guān)規(guī)范要求。鋼襯用千斤頂、倒鏈、雙頭調(diào)節(jié)絲桿等相互配合進(jìn)行調(diào)整。鋼襯調(diào)整合格后進(jìn)行對(duì)稱加固，底板上支腿與安裝支架焊為一體，并用型鋼對(duì)側(cè)板進(jìn)行加固。

4.3.3 湊合節(jié)安裝要求

湊合節(jié)作為鋼襯管道的合攏管節(jié)，可根據(jù)湊合節(jié)兩端鋼襯的形位偏差，選擇整體湊合。整體湊合是將湊合節(jié)制作成整節(jié)鋼襯進(jìn)行吊裝、壓縫，湊合節(jié)節(jié)長(zhǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)間距確定?，F(xiàn)場(chǎng)合攏縫壓縫后，坡口間隙按2mm控制。合攏縫間隙不大于5mm，如需堆焊，則制訂專項(xiàng)堆焊措施報(bào)相關(guān)單位批準(zhǔn)。

4.3.4 鋼襯中心安裝偏差的調(diào)整

根據(jù)鋼襯測(cè)量成果，隨時(shí)進(jìn)行鋼襯中心偏差的調(diào)整，保證鋼襯實(shí)測(cè)中心與理論中心的偏差在允許范圍內(nèi)。安裝焊縫在焊接面，校測(cè)鋼襯位置和管口尺寸，經(jīng)監(jiān)理人檢查認(rèn)可后，方可施焊。

4.3.5 鋼襯安裝質(zhì)量要求

①鋼襯的直線段、漸變段與設(shè)計(jì)軸線的平行度誤差不大于0.2%。

②鋼襯安裝中心的偏差遵守DL/T5017的規(guī)定;鋼襯頂?shù)灼畈怀^(guò)2mm，邊墻偏差不超過(guò)3mm，其對(duì)角線偏差不超過(guò)4mm。

③鋼襯始裝節(jié)的里程偏差不超過(guò)±5mm，彎管起點(diǎn)的里程偏差不超過(guò)±10mm。始裝節(jié)兩端管口垂直度偏差不超過(guò)±3mm。

④與閘門門框相連的鋼襯端部的極限偏差在水平和垂直方向均在+5mm及-2mm范圍內(nèi)。

⑤鋼襯管安裝后，每米范圍的波浪（即彎曲變形）數(shù)不超過(guò)2處，波峰間距大于400mm，波峰小于2.0mm，波峰的傾斜度小于1/50。

5、鋼襯的焊接

5.1、焊縫分類

一類焊縫： 無(wú)

二類焊縫：鋼襯的縱縫、環(huán)縫。橫肋對(duì)接焊縫。

三類焊縫：不屬于一、二類的其他焊縫。

5.2、焊接方法及焊接順序

廠內(nèi)鋼板的對(duì)接采用埋弧自動(dòng)焊，縱橫肋及鋼襯的角焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊焊接，現(xiàn)場(chǎng)安裝采用CO2氣體保護(hù)焊或手工電弧焊焊接。

對(duì)于CO2半自動(dòng)氣體保護(hù)焊采用CHW-50C6焊絲;對(duì)于手工電弧焊采用J507焊條;對(duì)于埋弧焊焊接選用H10Mn2焊絲，配套焊劑為SJ101。

坡口及其兩側(cè)清理→定位加固焊焊接→正式焊接→檢驗(yàn)

5.3、焊材保管及焊接試驗(yàn)

焊接材料設(shè)專人保管、烘烤和發(fā)放。焊接材料在存放和運(yùn)輸過(guò)程中，需防潮，存放的庫(kù)房?jī)?nèi)通風(fēng)良好，室溫不低于5℃，相對(duì)濕度不高于60%，材料距地面和墻面的距離大于300mm，倉(cāng)庫(kù)管理部門定時(shí)記錄室溫和相對(duì)濕度。

焊接材料實(shí)行三級(jí)管理，設(shè)備物資部門設(shè)一級(jí)庫(kù)、焊接作業(yè)區(qū)設(shè)二級(jí)庫(kù)、施焊人員配備保溫筒使用。

1>、手工電弧焊焊材保管

手工電弧焊焊材E5015：烘焙溫度300～350℃，烘焙時(shí)間1小時(shí)。焊材烘焙后保存在100～150℃的恒溫箱內(nèi)，藥皮應(yīng)無(wú)脫落和明顯的裂紋。

現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)將焊條裝入保溫筒，焊條在保溫筒內(nèi)時(shí)間不宜超過(guò)4小時(shí)，超過(guò)后需重新烘焙，但重復(fù)烘焙次數(shù)不宜超過(guò)兩次。烘烤焊條，禁止突然將焊條放入高溫爐內(nèi)，或從高溫爐內(nèi)突然取出冷卻，防止焊條驟冷驟熱而產(chǎn)生藥皮開裂脫落現(xiàn)象。

2>、焊絲保管

焊絲需碼放在空氣流通好、干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)。

3>、焊接試驗(yàn)、工藝評(píng)定

焊接試驗(yàn)與工藝評(píng)定是焊接前必不可少的重要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行焊接工藝進(jìn)行評(píng)定前，先對(duì)鋼襯板材進(jìn)行焊接試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接接頭的抗裂紋性能和工藝性能，并確定是否預(yù)熱及其具體的溫度。

用業(yè)主提供的鋼板進(jìn)行焊接試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定，焊接試驗(yàn)覆蓋各種焊接位置及對(duì)應(yīng)的焊接方法、焊接材料，焊接工藝評(píng)定按手工電弧焊和CO2氣體保護(hù)焊立向上焊接的對(duì)接試板進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

進(jìn)行焊接工藝評(píng)定時(shí)，先按照預(yù)先選取的焊接工藝參數(shù)和焊接位置焊接試件，并經(jīng)外觀檢驗(yàn)及內(nèi)部質(zhì)量檢查（采用超聲波無(wú)損探傷檢查）合格后交由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行彎曲、拉伸、沖擊等機(jī)械性能試驗(yàn)。

根據(jù)焊接工藝評(píng)定確定坡口形式、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、施焊分層分道等參數(shù)。

5.4、焊前清理及定位焊要求

為避免焊接缺陷（如氣孔等）的產(chǎn)生，擬焊面及坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污及其它雜物需清除干凈，每一道焊完后也應(yīng)及時(shí)清理。

定位焊長(zhǎng)度一般取80mm，間距約300mm，厚度為6mm。施焊前檢查定位焊質(zhì)量，如有裂紋、氣孔及夾渣等缺陷時(shí)需清除。

5.5、焊接工藝要求

1）鋼板對(duì)接焊接

本工程項(xiàng)目采用定尺鋼板，在對(duì)板料排料后需進(jìn)行對(duì)接的鋼板采用非對(duì)稱“x”形坡口，大坡口在基層側(cè)，背縫清根后再進(jìn)行過(guò)渡層和復(fù)層的焊接。

2）單片鋼襯板焊接

單片襯板焊接在拼裝平臺(tái)上進(jìn)行，主要采用CO2氣體保護(hù)焊焊接。焊接時(shí)先焊加勁肋角焊縫，再焊加勁與面板的貼角焊縫。焊接時(shí)由偶數(shù)名焊工由中間往四周對(duì)稱焊接進(jìn)行施焊。

3）單節(jié)鋼襯組拼焊接

單節(jié)鋼襯組拼焊接在組拼胎模上進(jìn)行。

單節(jié)鋼襯組拼焊接時(shí)先焊接面板之間的組合焊縫，然后焊接加勁肋對(duì)接焊縫，最后焊接加勁肋與面板的組合焊縫。四角的組合焊縫同時(shí)安排4名焊工焊接，單條焊縫采取跳躍分段焊接;加勁肋對(duì)接焊縫焊接時(shí)對(duì)稱進(jìn)行以防鋼襯受熱不對(duì)稱引起變形。

4）鋼襯工地安裝焊縫焊接

鋼襯工地安裝焊縫涉及平焊、立焊和仰焊等多個(gè)焊接位置的焊縫焊接，安裝加固經(jīng)復(fù)測(cè)合格后先進(jìn)行加固定位焊，加固定位焊縫在基層側(cè)，定位焊縫需嚴(yán)格按正式焊縫的要求進(jìn)行焊接。正式焊縫焊接時(shí)，先焊外側(cè)基層焊縫，清根后焊內(nèi)側(cè)焊縫，焊接時(shí)遵循對(duì)稱和分段退步焊的原則。

鋼襯焊接時(shí)需做好防風(fēng)和防雨措施，在孔身段設(shè)置移動(dòng)式防雨篷將焊縫部位進(jìn)行保護(hù)，內(nèi)側(cè)焊縫焊接時(shí)將管口一端進(jìn)行封閉防止穿堂風(fēng)和擋住外來(lái)大風(fēng)。

5.6、焊縫檢驗(yàn)及缺陷處理

焊縫焊接完成后，先通過(guò)目視、檢驗(yàn)尺等對(duì)其進(jìn)行外觀檢查。鋼襯焊接完成后，鋼板內(nèi)壁的殘留物和焊縫需及時(shí)清除和磨平。

在焊接完成24h以后進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)。鋼板一類焊縫100%超聲波探傷檢查，對(duì)超聲波探傷有疑問(wèn)處，以及“丁”字接頭對(duì)接焊縫易產(chǎn)生焊接缺欠的部位用衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)（TOFD）或射線檢測(cè)（RT）進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

無(wú)損檢測(cè)人員需經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，通過(guò)國(guó)家專業(yè)部門考試，并取得無(wú)損檢測(cè)資格證書。評(píng)定焊縫質(zhì)量由II級(jí)或II級(jí)以上的無(wú)損檢測(cè)人員擔(dān)任。

如需缺陷處理，需明確具體部位及處理措施并經(jīng)監(jiān)理人員批準(zhǔn)方可實(shí)施，消缺處理不得超過(guò)兩次，如出現(xiàn)二次返修焊縫，需重報(bào)切實(shí)可行的處理措施并經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

6、附件拆除

安裝完畢，拆除鋼襯上的工卡具、吊耳、內(nèi)支撐和其他臨時(shí)構(gòu)件時(shí)，嚴(yán)禁使用錘擊法，用碳弧氣刨或氧—乙炔火焰在其離管壁3mm以上處切除，嚴(yán)禁損傷母材。切除后鋼襯內(nèi)壁用砂輪磨平，并認(rèn)真檢查有無(wú)微裂紋，發(fā)現(xiàn)裂紋用砂輪磨去，并復(fù)驗(yàn)確認(rèn)裂紋已消除為止。

鋼襯內(nèi)支撐在混凝土澆筑14天后拆除，內(nèi)支撐拆除符合DL/T5017及《招標(biāo)文件》中技術(shù)條款的有關(guān)要求。

7、安裝焊縫、內(nèi)支撐頂點(diǎn)及油漆損壞部位補(bǔ)涂

在安裝焊縫兩側(cè)各100mm范圍、內(nèi)支撐頂點(diǎn)部位以及涂層損壞處，鋼襯表面按規(guī)定進(jìn)行除銹及補(bǔ)刷涂料。

8、灌漿孔封堵

混凝土澆筑及接縫灌漿完成后，旋下保護(hù)孔塞。灌漿孔封堵前進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)。封堵時(shí)按照事先制定好的封堵工藝進(jìn)行，封堵時(shí)先擰下灌漿孔孔塞，將灌漿孔內(nèi)的灰漿等雜物清除干凈，用氣噴燈或其它加熱設(shè)備將灌漿孔內(nèi)的水汽烤干并預(yù)熱，然后旋上孔塞，以補(bǔ)強(qiáng)板作外層墊板，封焊灌漿孔，焊接過(guò)程中注意觀察，若發(fā)現(xiàn)有水汽，繼續(xù)烘烤，確認(rèn)可焊接后方可繼續(xù)焊接。將塞焊部位焊縫打磨平整，用著色滲透探傷檢查焊縫表面有無(wú)裂紋，合格后進(jìn)行灌漿孔部位的清理除銹，補(bǔ)刷涂料。

9、鋼襯驗(yàn)收

鋼襯安裝完成后，按設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)規(guī)范要求對(duì)鋼襯進(jìn)行安裝驗(yàn)收。

10、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)黃登泄洪放空底孔鋼襯現(xiàn)場(chǎng)施工情況，采用由兩端向中間進(jìn)行安裝，鋼襯中間設(shè)計(jì)湊合節(jié)，有效的加快了施工進(jìn)度，安裝各檢測(cè)項(xiàng)目均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，焊縫一次合格率100%，完全滿足黃登水電站底孔過(guò)水要求。