何 平

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410004）

1 概述

1.1 鋼管介紹

沐若水電工程施工地點位于馬來西亞沙撈月州境內(nèi)的拉讓河上游流域，壩址控制流域面積約為2 750 km2。一共安裝了4臺244 MW機組。電站設(shè)計有2條引水壓力鋼管，由上到下分別是：上平段、調(diào)壓井段、上彎段、豎井段、下彎段、下平段、岔管段、支管段。引水壓力鋼管安裝采用內(nèi)加強月牙肋對稱Y型岔管，總重量約133.7 t，由一個主錐管和兩個支錐管組成。

1.2 主要參數(shù)

（1） 公切球直徑：3.1 m。

（2） 主管進(jìn)口內(nèi)徑：5.5 m。

（3）支管出口內(nèi)徑：4.2 m。

（4） 月牙板厚：150 mm。

（5） 筒體板：72 mm。

（6） 母材材質(zhì)：07MnCrMoVR。

壓力管在國內(nèi)進(jìn)行分塊制作并進(jìn)行預(yù)拼，運輸至工地后拼成整體。壓力管制作可以分成5個單元，編號分別是 29-1、29-2、29-3、29-4、29-5（圖 1）。 河流右側(cè)為1#壓力鋼管，對應(yīng)的機組為3#、4#機組，左側(cè)為2#鋼管，對應(yīng)機組為1#、2#機組，兩條鋼管水平中心距為35m，其中1#鋼管管節(jié)軸線總長度為1 422.244 m，總重為 8 848.5 t，2#鋼管總長為 1 465.143m，總重量為9 092 t。1#壓力鋼管起始位置為DI1+344.526，2#壓力鋼管起始節(jié)位置為DII1+294.096。鋼管從起始段到下游蝸殼進(jìn)口段，管徑依次漸變：Φ 8 000→Φ 7 000→Φ 6 200→Φ 5 700→Φ 5 500→Φ 4 200→Φ 3 400。

圖1 岔管分塊示意圖

2 壓力鋼管安裝工藝流程

壓力鋼管安裝分為現(xiàn)場制造與現(xiàn)場安裝兩大部分。

（1）現(xiàn)場布置兩個壓力鋼管制造車間。其中一個布置在下平洞施工支洞附近。車間為輕型鋼結(jié)構(gòu)，車間有效使用面積為78 m×18 m。在該車間可以設(shè)置4個組拼工位和2個焊接工位，并且布置1臺25 t龍門吊，1臺自動焊滾焊臺車。最后利用拖車將鋼管成品運放到附近指定的設(shè)備堆放場。

（2）在上平段調(diào)壓井位置設(shè)置1個組裝車間。車間也采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)配置1臺25 t龍門吊，并對該龍門吊進(jìn)行改造以保證它的有效起升高度能滿足壓力鋼管從調(diào)壓井下放的要求。該車間同時還應(yīng)設(shè)置2個組裝工位和1個自動焊接工位。最后根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置鋼管成品堆放區(qū)。

（3）現(xiàn)場安裝的主要設(shè)備配置有：1臺30 t的平板拖車用于鋼管管節(jié)運輸，1臺50 t的汽車吊配合裝車，1臺150 t的汽車吊配合合裝車用于岔管安裝。鋼管管節(jié)洞內(nèi)運輸主要采用卷揚機、滑輪組以及地錨配合運輸。為配合上平段、豎井及彎段部位的管節(jié)安裝，在每條壓力鋼管的豎井位置布置1臺20 t的卷揚機和1臺10 t的卷揚機。在每條壓力鋼管的下平段位置布置3臺10 t的卷揚機。利用廠房土建的施工門機來吊裝支管到施工洞口，最后利用臺車運輸就位。

3 壓力鋼管安裝工作面設(shè)置

根據(jù)現(xiàn)場實際情況并結(jié)合土建交面時間，每條壓力鋼管的安裝設(shè)置5個安裝工作面。每條鋼管下平段設(shè)置2個工作面。在岔管、支管、下彎段以及上平段各設(shè)置一個工作面。

4 壓力鋼管定位節(jié)及湊合節(jié)設(shè)置

每條壓力鋼管設(shè)置兩個定位節(jié)，一個定位節(jié)為岔管，另一個為下彎段相連結(jié)的漸變段管節(jié)。

（1）以岔管進(jìn)水口端面為定位端面，依次向上游安裝下平段壓力。

（2）以岔管支管出口斷面為基準(zhǔn)，依次向下游安裝機組的支管段。

（3）以漸變段下游管口為基準(zhǔn)，依次向下游安裝下平段壓力鋼管。

（4）以漸變段上游管口為基準(zhǔn)，依次向上游安裝其余管節(jié)。

在施工支洞交匯處設(shè)置下平段鋼管湊合節(jié)，用于調(diào)整兩個不同方向安裝的下平段鋼管的連接。湊合節(jié)采用4個瓦片湊合的方式。瓦片長度方向預(yù)留100mm以上的切割余量。確定瓦片實際湊合線位置以后，用磁力切割機進(jìn)行切割，并用氣刨和砂輪機配合開坡口。

5 岔管安裝

5.1 岔管的組裝

在新增的岔管運輸施工支洞洞口設(shè)置岔管組裝平臺，然后在該平臺上組裝成整體。由于施工支洞空間小，只能依次組裝岔管。比如，先組裝1#岔管。當(dāng)1#岔管組裝驗收合格后，將其拖拉到安裝位置，然后再在組裝平臺組裝2#岔管。

5.2 岔管的水壓試驗

5.2.1 岔管水壓試驗布置

岔管水壓試驗布置原理如圖2所示。此次試驗設(shè)有3個橢圓型封頭。進(jìn)口、出口橢圓型封頭的內(nèi)徑和岔管管口的內(nèi)徑相同。在進(jìn)口封頭上布置進(jìn)水管、排氣孔和加壓管。封頭板厚以及它的技術(shù)要求可以根據(jù)ASME推薦的壓力容器計算公式進(jìn)行設(shè)計。岔管的工作壓力為4.29 MPa，水壓試驗最高壓力為5.36±0.2 MPa。水壓試驗采用10 MPa的電動加壓泵來逐步升壓。水壓試驗完成后，首先卸壓，然后將岔管內(nèi)的水排空。接著進(jìn)行封頭切割。岔管水壓試驗將在組裝場地進(jìn)行。每個岔管水壓試驗大概需要占用約1個月的直線工期。

圖2 岔管水壓實驗布置原理示意圖

5.2.2 岔管水壓試驗前的檢查

（1）確保岔管和封頭幾何尺寸的正確，焊縫外觀和內(nèi)部質(zhì)量的合格。

（2）檢查岔管支撐的加固情況。水壓試驗時荷載比較大，必須保證支撐的強度和穩(wěn)定性。

（3）檢查岔管瓦片的內(nèi)支撐。需將所有支撐與瓦片連接處切割開，防止水壓試驗時，瓦片的內(nèi)支撐局部點受力拉裂情況。

（4）按岔管水壓試驗原理圖，準(zhǔn)備好水壓試驗所需的試驗設(shè)備、管路及專用工器具。

首先，健全法律體系。憲法和法律是依法治國的重要依據(jù)，立法是落實依法治國基本方略，建設(shè)社會主義法治國家的根本環(huán)節(jié)。因此要堅持從國情出發(fā)，在政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會等諸多領(lǐng)域建立健全法律、法規(guī)，完善社會主義法律體系，使社會主義各項事業(yè)有法可依。為了保證國家政權(quán)專政職能的發(fā)揮，必須有一套法律法規(guī)作保障。這就要求進(jìn)一步完善刑事立法和打擊各種犯罪的法律法規(guī)，善于借鑒西方法律制度，使社會治安方面的法律法規(guī)更加健全，為依法行使專政職能提供法律依據(jù)和保障，穩(wěn)、準(zhǔn)、狠的打擊刑事犯罪，維護(hù)社會秩序，鞏固人民民主專政。

（5）將充水閥、排氣閥、泄壓閥、各壓力表組裝就位，檢查打壓設(shè)備、檢測儀表和管路連接情況。

（6）為便于水壓試驗，對試驗情況進(jìn)行觀測和檢查，在岔管所有焊縫側(cè)需要搭設(shè)專用爬梯。爬梯采用型鋼焊接而成或用活動木樓梯。

5.2.3 岔管水壓試驗

利用軟管通過旁通閥對岔管進(jìn)行注水。注水的同時開啟悶頭上部的排氣閥進(jìn)行排氣。當(dāng)排氣管上部出水不再有氣泡時關(guān)閉排氣閥與旁通閥，此時注水結(jié)束。啟動電動試壓泵逐步向岔管加壓。加壓過程中隨時目測岔管及悶頭的焊縫有無異常情況，檢查各閥門及其與岔管連接處是否漏水，若有異常應(yīng)及時處理。岔管水壓試驗壓力與時間的關(guān)系如圖3所示。水壓試驗壓力上升速度不應(yīng)超過0.05 MPa/min。緩慢升至設(shè)計壓力工作值，保持10 min。對岔管進(jìn)行檢查，若情況正常，繼續(xù)升至試驗壓力最大值，保持5 min。再次檢查有無滲水和其他異常情況。若無異常，經(jīng)確認(rèn)后利用打壓設(shè)備上的泄壓閥將壓力降至設(shè)計壓力工作值，保持30 min，整個水壓試驗過程中應(yīng)無滲水和其他異常情況。

圖3 岔管水壓試驗壓力與時間關(guān)系示意圖

5.3 岔管的洞內(nèi)運輸

將組拼驗收合格的岔管整體運輸?shù)桨惭b洞內(nèi)。岔管在洞內(nèi)的運輸可以利用10 t卷揚機和32 t滑輪組作為動力。用拖排的方式運輸進(jìn)洞。在施工支洞沿途布置導(dǎo)向，利用導(dǎo)向和滑輪組配合將岔管拖拉到位。然后利用千斤頂將岔管調(diào)整到安裝位置。

5.4 岔管的安裝

主要采用千斤頂來進(jìn)行岔管洞內(nèi)的安裝與調(diào)整。利用預(yù)置高程點和坐標(biāo)控制點并采用拉線和吊線錘的方式進(jìn)行測量控制。岔管安裝驗收合格后，回填二期混凝土。在回填過程中，需要派專人監(jiān)測，以防止岔管位移。岔管回填混凝土完成后，將再次進(jìn)行測量驗收。并以此作為定位節(jié)安裝數(shù)據(jù)來安裝岔管的上、下游管節(jié)。

6 上、下平段，調(diào)壓井，支管，豎井，和彎段鋼管的運輸

6.1 下平段壓力鋼管的運輸

首先對下平段壓力鋼管運輸經(jīng)過的路徑進(jìn)行模擬試驗。可以采用輕型鋼結(jié)構(gòu)框架來模擬鋼管的最大幾何外形尺寸。然后將該模擬構(gòu)件捆扎在運輸車輛上沿下平段壓力鋼管運輸經(jīng)過的路徑進(jìn)行模擬。對于不滿足運輸要求的空間和路徑進(jìn)行處理直到滿足要求。由于下平段施工支洞截面尺寸的限制，壓力鋼管只能采取管口平面垂直地面的方式裝車運輸。并且壓力鋼管運輸車平板距離地面的高度需小于1.1 m。采用臺車通過連通洞的運輸方式將1#壓力鋼管運輸?shù)?#洞位置。在洞內(nèi)的合適位置布置天錨卸車進(jìn)行2#壓力鋼管的運輸。

6.2 上平段，調(diào)壓井，支管，豎井，和彎段鋼管的運輸

上平段、調(diào)壓井、豎井、及彎段壓力鋼管的管節(jié)組裝在車間2進(jìn)行。該車間布置在調(diào)壓井頂平面位置，由瓦片組裝成管節(jié)，然后利用車間龍門吊將管節(jié)沿調(diào)壓井下放到臺車上。在豎井平面位置擴挖的施工承重墻布置吊梁和滑輪組，將下彎段和豎井位置的鋼管吊裝下放到安裝位置。用臺車運輸上彎段壓力鋼管到安裝位置后再采用天錨吊裝其就位。用臺車水平運輸上平段壓力鋼管到指定位置。其中上平漸變段需要預(yù)先運到洞內(nèi)，然后采用倒裝的方式進(jìn)行安裝。最后采用龍門吊，直接吊裝岔管和調(diào)壓井管道。岔管的制造分塊尺寸應(yīng)滿足洞內(nèi)吊裝的限制尺寸要求，支管將采用廠房布置的DZQ100型門機吊裝。首先將支管用載重汽車運輸?shù)介T機覆蓋范圍內(nèi)，然后用門機將支管吊裝到引水鋼管洞口。在洞口，利用臺車將支管運輸?shù)街付ㄎ恢谩?/p>

7 臺車運輸軌道，安裝樣點的布置

7.1 臺車運輸軌道布置

臺車軌道利用I 20 a工字鋼布置在洞內(nèi)混凝土支墩上。根據(jù)壓力鋼管支腿間距確定混凝土支墩頂面的高程?；炷两孛娉叽?00 mm×300 mm。由于支墩混凝土屬于鋼管回填混凝土部分，壓力鋼管安裝后不需拆除，因此按照永久混凝土技術(shù)要求進(jìn)行澆注。

7.2 安裝樣點的布置

（1）可以用線錘把管節(jié)的兩腰點投影到洞內(nèi)的樣點上來控制管中心的平面位置。

（2）利用水平儀測量兩腰的高程來控制管節(jié)中心點的高程。

樣點布置原則：①保證安裝節(jié)管口中心高程和位置測量方便；②高程和位置樣點均采用水泥釘固定在洞內(nèi)，并用紅油漆標(biāo)記，然后繪制樣點圖。

8 定位節(jié)、其余管節(jié)和湊合節(jié)的安裝

8.1 定位節(jié)的安裝

每條壓力鋼管設(shè)有兩個定位節(jié)：岔管和下平漸變段鋼管。安裝的要點：控制中心、高程和環(huán)縫間隙。安裝的步驟可以總結(jié)為以下幾點：

（1）先進(jìn)行中心的調(diào)整，用千斤頂調(diào)整鋼管，使鋼管口的下中心對準(zhǔn)控制樣點。

（2）然后采用4個千斤頂，均衡地將鋼管調(diào)整到要求的高程。

（3）合格后用榔頭在鋼管與支墩間隙之間打入鍥型鐵，撤出千斤頂，重新檢測和調(diào)整中心、高程、里程，這樣反復(fù)數(shù)次，直到滿足要求后進(jìn)行加固。

（4）加固完后再次進(jìn)行中心、高程、里程的檢測，并作好記錄。

8.2 其余管節(jié)的安裝

定位節(jié)安裝加固合格后，可以進(jìn)行第二管節(jié)的安裝。安裝流程如下：

（1）用千斤頂調(diào)整管節(jié)，使管節(jié)的上、下游管口中心、里程、高程符合安裝設(shè)計要求。

（2）檢查彎管段的彎度。所有檢查項目符合要求后，再進(jìn)行壓縫。

（3）壓縫采用壓碼等簡易工裝進(jìn)行。壓縫時注意鋼板錯牙和環(huán)縫間隙。

（4）壓縫完成后，進(jìn)行各項指標(biāo)的檢測，合格后進(jìn)行加固、環(huán)縫焊接。

8.3 湊合節(jié)的安裝

最后進(jìn)行湊合節(jié)安裝，湊合節(jié)以瓦片形式進(jìn)行現(xiàn)場切割和焊接。安裝流程如下：

（1）首先將瓦片吊裝進(jìn)入現(xiàn)場，利用臨時壓碼將瓦片固定。

（2）以安裝好的鋼管為基準(zhǔn)，進(jìn)行劃線。用磁力切割機將瓦片按照切割線進(jìn)行切割。

（3）然后進(jìn)行壓縫和焊接。

9 壓力鋼管安裝的焊接工藝

鋼管安裝前，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊接工藝評定，編寫焊接工藝評定報告。根據(jù)已批準(zhǔn)的焊接工藝評定制定詳細(xì)的、切實可行的焊接工藝。壓力鋼管安裝環(huán)焊縫焊接采用手工焊為主，湊合節(jié)縱縫采用埋弧自動焊。施焊前，對鋼管主要尺寸（高程、里程、周長、橢圓度等）再次進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時校正。檢查定位焊間距、厚度、長度等。檢查焊接質(zhì)量，如有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷應(yīng)及時清除。所有距離焊縫50 mm內(nèi)的鋼板及坡口表面的氧化皮、鐵銹、油污或其它雜務(wù)均應(yīng)清理干凈。每一各焊道焊完后應(yīng)及時清理。檢查合格后再焊。環(huán)縫焊接由6~8個焊工對稱焊接，采用多層多道焊。焊接過程中按照焊接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行，嚴(yán)格控制焊接規(guī)范。

（1）對環(huán)縫焊接進(jìn)行逐條焊接，管壁上不得隨意焊接臨時支撐或腳踏板等構(gòu)件。

（2）進(jìn)行雙面焊接時，在其單側(cè)焊接后要進(jìn)行清根并打磨處理。

（3）多層焊的層間接頭應(yīng)錯開。

（4）每條焊縫應(yīng)一次焊完，當(dāng)因故中斷焊接時，應(yīng)采取防裂措施，重新焊接前應(yīng)將表面清理干凈。

（5）拆除引、熄弧板時不應(yīng)傷及母材，拆除后應(yīng)將殘余焊疤打磨至與母材表面平齊。

（6）一、二類焊縫自檢合格后在焊縫附近用鋼印打上工號，并做好記錄。高強鋼不打鋼印，但進(jìn)行編號并作好記錄。

根據(jù)焊接工藝要求，定位焊和主縫均應(yīng)預(yù)熱。焊縫預(yù)熱采用遠(yuǎn)紅外線加熱器預(yù)熱預(yù)熱。過程中應(yīng)隨時監(jiān)測焊縫兩側(cè)3倍板厚且不小于100 mm的范圍內(nèi)的溫度。定位焊預(yù)熱溫度比主縫預(yù)熱溫度要高（20~30）℃，并在焊接過程中保持預(yù)熱溫度。層間溫度不低于預(yù)熱溫度，且不高于230℃。

岔管的所有縱縫和環(huán)縫均為一類焊縫，要對焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢測和缺陷處理。根據(jù)技術(shù)文件要求，拼裝焊縫采用100%表面著色滲透探傷（PT）、100%超聲波衍射時差法探傷（TOFD）和100%射線探傷（RT）。當(dāng)焊縫發(fā)現(xiàn)缺陷時，進(jìn)行分析并找出原因，制訂返修工藝后方可返修。采用碳弧氣刨或砂輪清理焊縫缺陷，并用砂輪修磨成便于焊接的坡口。返修前要認(rèn)真檢查，如缺陷為裂紋，則采用滲透探傷法檢查打磨質(zhì)量。確認(rèn)裂紋已經(jīng)消除后方可返修。焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜超過2次。超過2次以上返修時應(yīng)制定可靠的返修工藝措施，并經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后方可返修處理。

10 壓力鋼管的安裝防腐

壓力鋼管安裝防腐主要指對焊縫位置和施工中損壞的局部位置進(jìn)行防腐。在壓力鋼管安裝調(diào)整合格后，利用人工進(jìn)行涂刷防腐。

11 壓力鋼管安裝的質(zhì)量控制

鋼管安裝質(zhì)量檢測的主要項目及評價按表1～表5的要求執(zhí)行。

表1 埋管管口中心和里程評定表

12 結(jié)語

表2 埋管圓度評定表

表3 縱縫、環(huán)縫錯位評定表

表4 鋼管內(nèi)、外壁表面清除和局部凹坑焊補評定表

表5 灌漿孔堵焊評定表

實踐證明按照以上方案進(jìn)行沫若壓力鋼管的安裝是合理可行的。引水壓力管岔管組裝、焊接及壓力試驗總共歷時3個多月。經(jīng)過對焊縫進(jìn)行100%超聲波衍射時差法（TOFD）和100%射線探傷（RT）探傷，發(fā)現(xiàn)焊縫一次合格率高達(dá)到99.15%。在水壓試驗中，當(dāng)壓力值為5.36 MPa時，未出現(xiàn)任何異常。升、降壓均非常順利。最后，該岔管所采取的施工技術(shù)取得了優(yōu)越的施工效果。該工程所積累的經(jīng)驗，可為同類工程提供借鑒。