高淑穎

（北京中唐電工程咨詢有限公司，北京 100040）

1 工程概述

瑞麗江一級水電站，位于緬甸北部撣邦境內(nèi)緊鄰中緬邊界的瑞麗江干流上，為引水式開發(fā)工程項目，工程以發(fā)電為主。電站采用2管6機(jī)的布置方式，由2根主管分為3支，連接6臺100 MW水輪發(fā)電機(jī)引水發(fā)電。壓力鋼管由主管、主岔管、主支管、次岔管和次支管組成。壓力鋼管道主管內(nèi)徑5.2 m，相應(yīng)平均流速5.395皂/s，由上平段、上斜井（傾角60°）、中平段、下斜井（傾角60°）及下平段組成。主管回填悅20混凝土，厚60 cm。主管后接主岔管，由主岔管分成主支管和次支管，直徑分別為4.2皂和3皂。主支管接支岔管，支岔管接2條支管，直徑2.8皂，支管后接錐管分別進(jìn)入主廠房。支管直徑在廠房上游墻側(cè)漸變?yōu)?.8 m后接球閥。使用鋼板厚度（18～100）mm，材料品種有16MnR，WDB620，結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)組織較為復(fù)雜。2條壓力鋼管道，每條1200 m，2條管道鋼管工程量共約7672 t。

2 鋼管制作與安裝

瑞麗江水電站工程根據(jù)實際情況，壓力鋼管及岔管的鋼板下料、瓦片卷制、加勁環(huán)分塊制作，在昆明進(jìn)行。鋼管瓦塊通過汽車運輸?shù)焦さ兀さ噩F(xiàn)場設(shè)置鋼管拼裝場，承擔(dān)瓦片組圓、縱縫焊接、探傷、大段組對、環(huán)縫焊接、環(huán)縫探傷、內(nèi)支撐和加勁環(huán)裝焊、去銹防腐等，并設(shè)置成品鋼管臨時堆放場地。

2.1 鋼管瓦塊制作、運輸

（1）劃線及數(shù)控放樣切割。淤下料排版圖。每個管節(jié)按2條縱縫考慮，縱縫的設(shè)定位置在符合相關(guān)技術(shù)要求下再進(jìn)行排管。鋼板采用雙向（寬度、長度）定尺。鋼材劃線切割時應(yīng)進(jìn)行平整、調(diào)直處理。壓力鋼管的下料采用數(shù)控切割機(jī)下料切割。于標(biāo)記。標(biāo)記按統(tǒng)一規(guī)則進(jìn)行，每節(jié)鋼管在上、下游管口分別劃出統(tǒng)一方向軸線坐標(biāo)，按面朝下游分左右（左-X，右+X），用鋼印將分塊編號等標(biāo)識打在下游右側(cè)或軸線附近。再用油漆寫明分節(jié)編號、板厚、規(guī)格以及上下游方向、軸線位置、坡口角度檢查線等。

（2）坡口制備。直管、彎管、岔管的直線形坡口下料后在刨邊機(jī)上進(jìn)行刨邊加工，以達(dá)到焊接質(zhì)量要求，在坡口50 mm范圍內(nèi)應(yīng)清除毛刺、氧化層、油污等。異形管弧形坡口邊由半自動切割機(jī)切割，并經(jīng)手工砂輪打磨，去除氧化層，并打磨平整。坡口制備后，極限偏差應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。出廠坡口應(yīng)涂以適宜焊接的管口漆以防生銹。

（3）瓦塊壓頭、卷制。對于較厚鋼板，瓦塊卷制前進(jìn)行壓頭處理。卷板壓延方向與鋼板軋制方向一致。卷板后在自由狀態(tài)下用樣板檢查弧度，樣板與瓦片的極限間隙約2.5 mm。卷板時不許錘擊，防止在鋼板上出現(xiàn)傷痕；卷制后的瓦片，逐塊按編號檢測。

（4）瓦片驗收。檢查的項目主要有瓦片弧度、瓦片管口不平度、瓦片長度、扭曲等。

（5）加勁環(huán)、止推環(huán)的下料。加勁環(huán)、止推環(huán)全部由數(shù)控放樣下料（每個圓分12塊或8塊）。其對接縫開X形坡口，2 mm鈍邊，內(nèi)徑與鋼管外壁直徑約（2～3）mm間隙。防腐（焊接部位涂可焊性涂料）后捆扎好運往工地現(xiàn)場鋼管加工廠組裝。

（6）半成品（瓦片）運輸。運輸瓦片時，應(yīng)將瓦片堆放在與瓦片弧度相同的弧形支架上，瓦片之間用木板隔開，并進(jìn)行加固，防止運輸變形，并注意保護(hù)瓦片邊緣和坡口免受撞擊損壞。

2.2 壓力鋼管現(xiàn)場制作

（1）鋼管組圓。在對圓平臺上進(jìn)行，現(xiàn)場鋼管拼裝廠設(shè)置6個對圓平臺，按排管圖中的編號配對組圓，瓦片吊裝就位后，用楔子板將瓦片對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)線，然后利用鋼架、千斤頂、手拉葫蘆、工卡具等工具協(xié)助調(diào)整錯牙。對圓時下部吻合地樣，中部及上部用弧度樣板檢測，樣板與瓦片的間隙臆2 mm。對圓經(jīng)定位焊后復(fù)查管口平面度、縱縫弧度、軸線方向和兩管口周長差、縱縫錯牙情況。

（2）縱縫焊接。鋼管對圓后就地縱縫焊接，先縱焊內(nèi)縫，外縫用電弧氣刨清根，砂輪機(jī)打磨坡口直到露出金屬光澤，縱縫焊接采用全位置自動焊，以保證焊接質(zhì)量。

（3）縱縫矯圓。單節(jié)鋼管縱縫焊后進(jìn)行矯圓，并用弧度樣板檢查，樣板與瓦片的間隙臆2.5 mm。校圓后對單節(jié)弧度、橢圓度（兩端管口測量至少2對相互垂直直徑D，橢圓度約0.3%D）、管口不平度、周長進(jìn)行復(fù)查。

（4）環(huán)縫對接、焊接。環(huán)縫對接在對接臺車上進(jìn)行，采用頂桿、千斤頂、手拉葫蘆等工具進(jìn)行組裝，相鄰縱縫應(yīng)錯開500 mm以上。環(huán)縫對接前應(yīng)對單節(jié)弧度、橢圓度、管口不平度、周長進(jìn)行復(fù)查，合格后再組段。管段不直度應(yīng)符合設(shè)計要求。

各大組段應(yīng)按安裝坐標(biāo)軸線組裝，組裝長度約6 m。檢查合格進(jìn)行環(huán)縫焊接。環(huán)縫焊接在電動滾焊架上采用埋弧自動焊焊接。

（5）無損檢測。淤無損檢測在焊接完成24 h以后進(jìn)行；于X射線探傷按GB 3323—1987標(biāo)準(zhǔn)評定，一類焊縫域級合格，二類焊縫芋級合格；超聲波探傷按GB 11345—89標(biāo)準(zhǔn)評定，一類焊縫B玉級合格，二類焊縫B域級合格。磁粉檢查按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行；盂焊縫返修次數(shù)原則上只允許2次，第三次返修由質(zhì)量經(jīng)理及監(jiān)理工程師簽字后方可實施。

（6）加勁環(huán)、止推環(huán)的組裝。淤加勁環(huán)、止推環(huán)的對接焊縫應(yīng)與鋼管縱縫錯開，因錯縫位置已排定，注意竄漿孔在管軸線+Y、-Y各有一個，加勁環(huán)、阻水環(huán)與鋼管管壁間的組合焊縫為雙面連續(xù)焊縫，加勁環(huán)、止推環(huán)與鋼管管壁間的組合焊縫為連續(xù)焊縫，待單面焊好后，在翻身焊另一面；于加勁環(huán)、止推環(huán)的內(nèi)圈弧度偏差，加勁環(huán)、止推環(huán)的內(nèi)圈弧度用弦長1500 mm的樣板檢查時，樣板與加勁環(huán)、阻水環(huán)的內(nèi)圈表面間的間隙約2.5 mm。鋼管調(diào)圓后，才可進(jìn)行加勁環(huán)組裝。

（7）工藝吊耳。為了便于組裝、運輸和安裝，在單節(jié)鋼管上的每一端距管口約400 mm處的對稱軸線位置各焊2個工藝吊耳，組裝工藝吊耳時還要綜合考慮錯開加勁環(huán)位置。加焊和拆除吊耳等附加物時，應(yīng)按工藝要求采取預(yù)熱等措施，對母材焊疤打磨平整，焊接部位要保證起吊時鋼管不受損傷和產(chǎn)生過大的局部應(yīng)力。若對后續(xù)工序無不良影響，附加物可不予拆除。

（8）補(bǔ)漆。對加工廠內(nèi)的縱環(huán)縫、運輸過程表面涂裝損壞部位，在手動除銹后進(jìn)行補(bǔ)漆處理。

（9）制造整體驗收。由主管技術(shù)員檢查鋼管的制造情況，主要包括管口橢圓度、管口不平度、鋼管周長及相鄰管節(jié)周長差、鋼管直線度、鋼管長度、岔管尺寸等，合格后填寫檢測記錄表，質(zhì)量保證部根據(jù)報送的檢測表進(jìn)行終檢，并請監(jiān)理工程師進(jìn)行抽檢，提交應(yīng)有的驗收資料，驗收合格后按安裝順序運往現(xiàn)場。

（10）岔管制造。岔管瓦片運至加工廠進(jìn)行分件組裝焊接，合格后總組裝。總組裝合格后報請監(jiān)理工程師在現(xiàn)場進(jìn)行檢測驗收，驗收合格后再進(jìn)行焊接。

組裝時在鋼板平臺上劃出主、支管肋板的中心線，先找正固定上游主管位置，再將支管段和月牙形肋板組裝，經(jīng)檢測符合設(shè)計要求后再組裝另一邊支管段，依次完成整體組裝。外形尺寸的檢查項目為：管節(jié)長度，主、支管口周長，支管中心距，主支管中心高差，主支管管口垂直度，縱縫對口錯邊量，環(huán)縫對口錯邊量等。進(jìn)行岔管水壓試驗前，先預(yù)制封頭及過渡段，岔管制作時應(yīng)考慮加長水壓試驗過渡段的長度。以便試驗時切除熱影響區(qū)段并加工成安裝坡口。水壓試驗使用1臺壓力泵，組裝在封頭上的壓力表和進(jìn)出水閥及排氣閥。試驗壓力是設(shè)計壓力的1.25倍或按設(shè)計要求進(jìn)行。

2.3 壓力鋼管安裝

（1）平洞壓力鋼管安裝。淤對平洞較長的施工段，采用鋼管組裝、焊接、探傷、防腐聯(lián)合作業(yè)臺車（簡稱聯(lián)合作業(yè)臺車）進(jìn)行安裝作業(yè)。應(yīng)為開展平行作業(yè)的工序創(chuàng)造施工條件和較好的工作環(huán)境，同時縮短在鋼管內(nèi)部架設(shè)和拆卸施工腳手架的輔助時間，提高安裝勞動生產(chǎn)率。于對于安裝焊縫的接頭形式，將采用X形不對稱坡口或單面焊V形坡口進(jìn)行施工，以簡化在施工環(huán)境交惡劣鋼管外側(cè)施工，有利于保證施工質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率。盂鋼管鐵道運輸臺車采用帶有4個千斤頂?shù)捻斊鹧b置的臺車，以節(jié)省卸車安裝時間。榆在平洞中壓力鋼管的運輸相對于斜井運輸較容易。為了減少鋼管安裝的循環(huán)次數(shù)，將盡量采用長管段安裝。因此，鋼管安裝管段的長度大多為6 m。

（2）斜井鋼管的安裝方法。本工程2條鋼管道的布置形式相似，都有2個長度一樣、傾角為60°的上斜井和下斜井。上斜井的鋼管道長度202.198 m，下斜井長度167.173 m。由于斜井傾角較大，增加了鋼管的運輸和安裝的難度。采取的施工措施：淤斜井的鋼管安裝，采用聯(lián)合作業(yè)平臺進(jìn)行安裝。于在聯(lián)合作業(yè)平臺上進(jìn)行鋼管壓縫組裝等。盂安裝焊縫的接頭形式，采用X形不對稱坡口或單面焊V形坡口進(jìn)行施工，減少洞外的施工量，以保證施工安全、施工質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率。

（3）岔管及支管的安裝方法。本工程共有2個大岔管和2個小岔管，6條支管，2條總支管。支管工程量約為1095.064 t，岔管工程量約為253.96 t，總計工程量約為1349.024 t，且大部分是WDB620鋼材制造。其中2個總岔管由于體積龐大、重量重，需要在昆明廠內(nèi)總裝后，再分成數(shù)塊運到工地現(xiàn)場設(shè)計安裝位置進(jìn)行組裝焊接。岔管安裝包括施工準(zhǔn)備工作寅岔管瓦塊現(xiàn)場運輸寅瓦塊吊裝就位寅岔管總組裝寅焊縫預(yù)熱寅焊縫焊接寅焊縫后熱寅焊縫探傷寅岔管消除焊接應(yīng)力處理寅岔管整體水壓試驗寅岔管焊縫區(qū)防腐施工寅岔管外圍回填混凝土。岔管下游的支管運輸，是從5裕施工支洞進(jìn)入，因此在總岔管安裝前這些支管都需運到安裝位置。

（4）定位節(jié)和湊合節(jié)的安裝方法。淤定位節(jié)安裝，通過全站儀監(jiān)測鋼管的安裝中心、里程及高程，利用千斤頂及手拉葫蘆調(diào)整鋼管安裝位置，安裝偏差需符合設(shè)計圖紙和規(guī)范要求。為確保鋼管在混凝土澆灌時不產(chǎn)生變形和位移，鋼管加固應(yīng)牢靠，在洞壁和管壁之間用14#槽鋼分（8～16）定位節(jié)來支撐，并且每支撐點打錨桿均需固定。于湊合節(jié)安裝，根據(jù)電站總體施工方案的施工布置，每條鋼管道需要設(shè)置10個湊合節(jié)，湊合節(jié)在制造廠制成瓦塊出廠，根據(jù)現(xiàn)場情況確定安裝方法。

（5）拆除臨時工卡具、管壁缺陷修補(bǔ)。嚴(yán)禁使用錘擊法，應(yīng)用碳弧氣刨或手割炬在離管壁約3 mm處切除，不得傷及母材，切除后對殘留痕跡再用砂輪磨平，并認(rèn)真檢查有無微裂紋。鋼管安裝完畢，將鋼管內(nèi)壁的焊疤清除干凈，局部凹坑深度不超過板厚的10%，且在約2 mm時用砂輪打磨至平滑過渡。作好各項記錄，報監(jiān)理人審批并對鋼管安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查和驗收。

3 壓力鋼管焊縫的無損檢測

管節(jié)焊接完成后對一、二類焊縫均進(jìn)行100%超聲波探傷，必要時以RT復(fù)檢。對組裝成大節(jié)的管節(jié)，還應(yīng)增加對4個丁字接頭各做300 mm的X射線探傷拍片檢查。對于超標(biāo)缺陷應(yīng)按DL 5017—1993規(guī)定返修。對岔管部分，所有焊縫按一類縫施焊，并按 100%UT（Ultrasonic Test，超聲波探傷）、100%RT（Ra-diographic Test，射線檢測）、100%MT（Magnetic Test，磁粉探傷）要求探傷檢驗；明管部分的所有焊縫按一類縫施焊，并按100%UT要求探傷檢驗，必要時以RT復(fù)檢。

4 壓力鋼管排水和灌漿

（1）壓力鋼管排水系統(tǒng)。為降低外水壓力，減少鋼板厚度，工程采用鋼襯外側(cè)設(shè)置排水盲溝和縱向排水溝與排水洞相結(jié)合的排水系統(tǒng)。在鋼管上斜井段外側(cè)，分別布置了一條排水斜洞，排水斜洞上部與3#-1施工支洞相連；在鋼管中平段中間，布置了1#排水洞，并與4#施工支洞相連；在鋼管下斜井段，分別布置1條排水斜洞；在鋼管下平段中間，布置了5#排水洞。通過排水系統(tǒng)的設(shè)置，有效降低鋼管道的外水壓力。

（2）壓力鋼管灌漿。按照隧洞襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，考慮襯砌與圍巖聯(lián)合承載，為了充填混凝土襯砌與圍巖間的空隙，保證頂拱襯砌與圍巖的緊密結(jié)合，在上平段、中平段和下平段頂拱部位進(jìn)行回填灌漿，范圍為洞頂120°。采用水平布置灌漿管的方式，灌漿壓力0.3 MPa?？紤]到鋼管上開孔的不利影響，在壓力管道沿線未進(jìn)行固結(jié)灌漿。由于鋼管與混凝土襯砌間的脫空縫隙較大，采取在鋼管底部預(yù)埋水平灌漿管，在回填灌漿完成后進(jìn)行鋼管底部接觸灌漿，灌漿壓力為0.1 MPa。

5 總結(jié)

（1）岔管整體水壓試驗。為減少封頭數(shù)量，考慮1#鋼管道和2#鋼管道主、支岔管之間的管段是一起做水壓試驗的，為保證打壓安全，打壓前主、支岔管之間的管段360°澆筑混凝土。下部各有8組鞍形托架，與下部的鋼筋焊接，打壓前鞍形托架澆筑混凝土高為400 mm，以保證打壓時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。通過嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，岔管整體水壓試驗既節(jié)約了工期，也驗證了鋼岔管焊接接頭性能的可靠性，并消除了岔管焊接應(yīng)力。

（2）自密實砼施工。針對平洞壓力鋼管底部與混凝土襯砌之間的脫空縫隙較大，采用壓力鋼管底部1.5 m范圍內(nèi)采用同標(biāo)號的自密實砼進(jìn)行，以上部位為常態(tài)砼，通過灌漿施工檢驗，底部回填耗漿量明顯減少，起到了一定的效果。

（3）鋼管安裝進(jìn)度。通過設(shè)置合理的壓力鋼管轉(zhuǎn)彎空間及吊點，除下平洞管節(jié)單重較大及部分彎段鋼管采用單節(jié)（3 m）安裝外，其余均采用雙節(jié)（6 m）安裝，鋼管的安裝進(jìn)度有大幅提高，斜井壓力鋼管安裝平均為每月56 m，高峰施時每月89 m，平洞段單工作面最高時每月109 m。達(dá)到了預(yù)期效果。