吳崢斌

（廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東東莞523710）

1 工程概況

某水電站工程引水鋼管約1007m。壓力鋼管斜坡段分為上斜坡段和下斜坡段。上斜段壓力鋼管規(guī)格DN2300×（12～14mm），坡比1∶1.5，高程差57m，長(zhǎng)度104m；下斜段壓力鋼管規(guī)格DN2300×（14～16mm），坡比1∶3.5，高程差31m，長(zhǎng)度113m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，除上、下段分界處外，其他管線處都無條件開通施工便道，吊機(jī)及運(yùn)管車均無法到位，此段管節(jié)安裝為工程的最大技術(shù)難點(diǎn)。

2 主要技術(shù)方案

2.1 鋼管運(yùn)輸、吊裝方案

2.1.1 總體方案

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考察、測(cè)量，參考類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)已有施工設(shè)備、材料等情況，研究小組提出了多個(gè)方案進(jìn)行可行性、經(jīng)濟(jì)性等比較后，決定采用復(fù)合臺(tái)車方案進(jìn)行陡坡段鋼管的運(yùn)輸和安裝，即用一個(gè)臺(tái)車完成運(yùn)輸和吊裝功能，以節(jié)約成本。

如圖1所示，鋼管運(yùn)輸、吊裝系統(tǒng)由平板車、25t汽車吊、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、軌道、滾輪及復(fù)合臺(tái)車等組成。在緩坡段管溝邊修筑吊運(yùn)平臺(tái)，在管溝中設(shè)置電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，沿管線安裝鋼軌，鋼軌上放復(fù)合臺(tái)車?？偟陌惭b流程為：管節(jié)用平板車運(yùn)到管溝邊，通過汽車吊吊放到管溝中線上，拉動(dòng)復(fù)合臺(tái)車到管節(jié)上，用復(fù)合臺(tái)車吊起管節(jié)并固定，開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)將管節(jié)滑放到陡坡段，然后對(duì)管進(jìn)行安裝。

圖1 鋼管運(yùn)輸、吊裝系統(tǒng)示意圖

2.1.2 復(fù)合臺(tái)車設(shè)計(jì)

復(fù)合臺(tái)車是本方案的關(guān)鍵，它既要滿足管節(jié)的運(yùn)輸要求又要滿足管節(jié)的安裝要求，同時(shí)也作為施工工具的放置平臺(tái)。運(yùn)輸時(shí)要能通過支、鎮(zhèn)墩和轉(zhuǎn)角，還要能固定管節(jié)，以免管節(jié)在陡坡段向前沖；安裝時(shí)要能精確調(diào)節(jié)管節(jié)的高度和軸線。

鋼管管節(jié)如圖2所示，長(zhǎng)6000mm，外徑2316mm，包含2個(gè)加勁環(huán)和1個(gè)支承環(huán)，橫截面最大寬度2734mm，最重管節(jié)5.5t。

圖2 鋼管管節(jié)示意圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料、支墩鎮(zhèn)墩及管節(jié)的尺寸，經(jīng)計(jì)算、討論，確定臺(tái)車的結(jié)構(gòu)如圖3所示：采用雙門式臺(tái)車架，軌距3256mm，輪距4000mm，上設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，各掛1個(gè)3t手拉葫蘆，葫蘆下吊2個(gè)特制吊箍以起吊管節(jié)。

圖3 復(fù)合臺(tái)車裝配圖

臺(tái)車架為雙門字架，兩側(cè)各設(shè)2條腰梁及角撐連成整體，為保證臺(tái)車順利通過轉(zhuǎn)角，下腰梁設(shè)在1000mm高處，2條腰梁間為傾斜力受力區(qū)。門架及腰梁采用I18工字鋼，角撐采用DN40鋼管，總重量約1.3t。

吊箍如圖4所示，包括上箍、下箍、連桿及連接螺栓。上箍采用“T”形截面以保證剛度，結(jié)合面處設(shè)吊孔和卡槽，卡槽卡入臺(tái)車架立梁中，以防止鋼管在運(yùn)輸時(shí)擺動(dòng)及在陡坡段時(shí)前沖。

在臺(tái)車兩側(cè)適當(dāng)位置焊接腳踏板、氣罐放置臺(tái)、掛物鉤等輔助部件，以解決陡坡段安裝工具搬運(yùn)不便的困難。

圖4 吊箍圖

2.1.3 卷揚(yáng)機(jī)選擇

考慮運(yùn)輸中存在動(dòng)態(tài)載荷以及其他施工因素，臺(tái)車荷載重量取值7t，臺(tái)車自重1.3t；運(yùn)輸臺(tái)車及鋼管依靠自重緩慢下放到達(dá)鋼管安裝部位。傾斜段坡比為1∶1.5，卷揚(yáng)機(jī)的理論最大受力F為：G=7.0+1.3=8.3t，F(xiàn)=4.6t。

考慮2倍安全系數(shù)，所以采用10t卷揚(yáng)機(jī)。

2.2 始裝節(jié)定位及安裝方案

整個(gè)陡坡段總長(zhǎng)217m，如果采用全部從山頂滑管的方案則需要很長(zhǎng)的鋼絲繩，現(xiàn)場(chǎng)的卷揚(yáng)機(jī)容量不夠，同時(shí)滑放效率太低。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，上、下陡坡段中有一段平坡段可修筑吊運(yùn)平臺(tái)，也具備修施工道路的條件，因此決定分兩段分別施工，并選擇上下坡段交匯處鎮(zhèn)墩的7#彎頭為上段的始裝節(jié)，下段的始裝節(jié)為已施工好的廠房出口鋼管。

安裝方法為：利用全站儀反饋回的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，用CAD軟件繪制始裝節(jié)彎頭安裝圖。根據(jù)已制作好的彎頭實(shí)際尺寸及加勁環(huán)的實(shí)際位置，設(shè)計(jì)彎頭支架。用全站儀及水準(zhǔn)儀精確定位支架的位置及高程，現(xiàn)場(chǎng)制作彎頭支架。吊裝始裝節(jié)彎頭時(shí)，利用支架卡板定位，一次性吊裝到位，實(shí)現(xiàn)始裝節(jié)快速吊裝及安裝精度。

3 安裝工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 安裝工藝流程

安裝工藝流程圖如圖5所示。

圖5 安裝工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 始裝節(jié)安裝準(zhǔn)備工作

（1）鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)澆筑。此處壓力鋼管為17.7°彎頭，故澆筑成上下階梯基礎(chǔ)?；A(chǔ)澆筑時(shí)預(yù)留彎頭安裝的作業(yè)空間，并在彎頭底部和兩側(cè)的位置預(yù)埋多組φ20“L”形鋼筋。

（2）測(cè)量及放樣。用全站儀分別在上下階梯面上放出兩組鋼管中心點(diǎn)，并測(cè)量釘頭高程。放出彎頭拐點(diǎn)位置，并測(cè)量釘頭高程。將高程數(shù)據(jù)反饋至壓力鋼管設(shè)計(jì)圖，使用CAD繪制上下兩組鋼管支架簡(jiǎn)圖。確定鋼管支架和彎頭管口的里程及高程，并在基礎(chǔ)上放點(diǎn)。

3.2.2 始裝節(jié)吊裝

（1）使用槽鋼和鋼筋制作支架。根據(jù)已放的支架點(diǎn)位和高程，使用水準(zhǔn)儀確定支架端面高程，焊接支架，并與預(yù)埋鋼筋焊接加固。

（2）始裝節(jié)彎頭吊裝。使用25t吊機(jī)吊裝彎頭，一條鋼絲繩用一個(gè)5t手拉葫蘆連接彎頭下管口吊耳，另一條直接連接彎頭上管口吊耳。吊起彎頭，利用葫蘆調(diào)整彎頭角度，調(diào)整至接近設(shè)計(jì)斜度即可。將彎頭緩緩吊至支架上，利用事先放好的彎頭管口點(diǎn)調(diào)整定位彎頭。根據(jù)已放好的中心線對(duì)應(yīng)鋼管中心點(diǎn)樣沖眼，調(diào)整彎頭中軸線及角度。復(fù)測(cè)管口高程，達(dá)到規(guī)范要求后，用型鋼等材料加固管節(jié)。始裝節(jié)必須加固牢靠，防止混凝土澆筑時(shí)或后續(xù)管節(jié)壓縫時(shí)產(chǎn)生位移。

經(jīng)檢查固定牢固后，將第二節(jié)管段運(yùn)至安裝位置，以彎頭為基準(zhǔn)調(diào)整第二節(jié)鋼管的中心和高程，同時(shí)用千斤頂和拉緊器調(diào)整相鄰兩管口的間隙，管口壓縫采用壓馬和楔子板，壓縫一般從上中心向下分兩個(gè)工作面進(jìn)行，同時(shí)，要注意鋼板錯(cuò)邊和環(huán)縫間隙。將兩節(jié)鋼管組成大節(jié)后，應(yīng)重新復(fù)核中心線偏差和傾斜度，將始裝節(jié)上、下游管口的幾何中心誤差調(diào)整至5mm以內(nèi)（運(yùn)用中垂線原理，采用水平儀、吊線球、鋼卷尺）。用型鋼將鋼管固定于預(yù)埋的錨筋上。加固完，再?gòu)?fù)測(cè)中心線、高程、里程和傾斜，做好記錄。為保證管道不發(fā)生位移，先對(duì)該段的焊接進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可澆筑二期混凝土。

3.2.3 軌道鋪設(shè)

軌道采用I18工字鋼，根據(jù)鋼管安裝軌道支腿及鋼管加固支撐點(diǎn)位置埋設(shè)插筋。鋼管安裝前根據(jù)所放控制點(diǎn)線敷設(shè)支撐軌道，支撐軌道安裝高程應(yīng)根據(jù)鋼管支腿高度計(jì)算確定。實(shí)際安裝時(shí)，保證軸線偏差，應(yīng)避免軌道頂面高程高出理論計(jì)算高程，且軌道支撐件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

3.2.4 卷揚(yáng)機(jī)安裝

卷揚(yáng)機(jī)安裝于上斜段坡頂?shù)纳掀蕉危ㄆ卤?∶18），離坡頂轉(zhuǎn)角30m，預(yù)留臺(tái)車裝卸空間。卷揚(yáng)機(jī)固定于支墩基礎(chǔ)后面，利用支墩支撐卷揚(yáng)機(jī)，同使用地錨加固或焊接鋼筋拉桿與后面的支墩相連。

3.2.5 管節(jié)吊裝

3.2.5.1 臺(tái)車裝管

鋼管用平板車運(yùn)至平段卸管平臺(tái)后，用25t吊車將鋼管下放至鋼管運(yùn)輸臺(tái)車前，放置在事先擺放的托架上，如圖6所示。

推動(dòng)臺(tái)車至鋼管中部。在管節(jié)上安裝吊箍，用4個(gè)手拉葫

圖6 下管圖

蘆拉起，如圖7、圖8所示。

圖7 吊管圖

圖8 調(diào)整管節(jié)吊點(diǎn)

3.2.5.2 臺(tái)車運(yùn)輸

臺(tái)車啟動(dòng)前，必須先全面檢查臺(tái)車各部位的狀況，檢查吊箍等各固定件是否牢靠，臺(tái)車軌道是否穩(wěn)固，整個(gè)運(yùn)輸通道是否暢通。檢查并調(diào)整完畢后，下游作業(yè)人員清場(chǎng)并等待命令。指揮員發(fā)出啟動(dòng)命令，卷揚(yáng)機(jī)啟動(dòng)。臺(tái)車啟動(dòng)需人工推動(dòng)（上平段坡比1∶18，臺(tái)車可人工推動(dòng)），卷揚(yáng)機(jī)配合臺(tái)車行走點(diǎn)動(dòng)。臺(tái)車行至坡頂轉(zhuǎn)角時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)先停止，使臺(tái)車停止運(yùn)動(dòng)。臺(tái)車下坡前，指揮員及安全員須再次確認(rèn)下游周邊環(huán)境，確認(rèn)安全后卷揚(yáng)機(jī)再次啟動(dòng)，臺(tái)車緩緩下坡。若有隨車人員，須佩戴安全繩等安全用具。

臺(tái)車向下運(yùn)輸時(shí)，牽拉鋼絲繩可能會(huì)對(duì)地面或支墩基礎(chǔ)造成摩擦，使鋼絲繩磨損。在斜坡轉(zhuǎn)角和支墩基礎(chǔ)等摩擦鋼絲繩的地方放置滾輪，減輕鋼絲繩的磨損，如圖9所示。

圖9 滾輪施置圖

3.2.5.3 管節(jié)安裝

臺(tái)車輸送就位后，進(jìn)行管節(jié)吊裝。在始裝節(jié)管口下方焊兩塊卡板，用于管節(jié)定位。安裝要注意各節(jié)管下中心的吻合和管口傾斜，即將其下中心對(duì)準(zhǔn)首裝節(jié)鋼管的下中心。如有偏移，可調(diào)整臺(tái)車的4個(gè)手拉葫蘆、配合點(diǎn)焊法蘭螺栓進(jìn)行管口對(duì)中。管口壓縫采用壓馬和楔子板，壓縫一般從上中心向下分兩個(gè)工作面進(jìn)行，同時(shí)，要注意鋼板錯(cuò)邊和環(huán)縫間隙。待管口中心及高程等調(diào)整合格并加固后，方可進(jìn)行環(huán)縫組裝，安裝偏差應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。環(huán)縫組裝：采用傳統(tǒng)壓碼方法壓縫，環(huán)縫組裝質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

斜坡管節(jié)安裝2～3節(jié)后，必須檢查調(diào)整，以免誤差積累，造成以后處理困難。

3.2.5.4 管節(jié)焊接

管節(jié)吊裝定位，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后，方可進(jìn)行環(huán)縫焊接。斜坡段管節(jié)外環(huán)縫焊接，搭設(shè)鋼管腳手架并鋪設(shè)木板。焊接人員作業(yè)時(shí)必須佩戴安全繩。內(nèi)縫焊接，鋼管內(nèi)部焊接臨時(shí)架管并鋪設(shè)木板平臺(tái)。

3.2.5.5 焊縫檢測(cè)

鋼管焊縫焊接完成后，進(jìn)行超聲波檢測(cè)，按要求對(duì)焊縫評(píng)定等級(jí)和確定缺陷。焊縫內(nèi)部或表面發(fā)現(xiàn)有裂紋時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分析，找出原因，制訂措施后，方可焊補(bǔ)。焊縫內(nèi)部缺陷應(yīng)用碳弧氣刨或砂輪將缺陷修磨成便于焊接的凹槽，焊補(bǔ)前要認(rèn)真檢查。

3.2.5.6 內(nèi)外支架切除及管內(nèi)補(bǔ)漆

拆除鋼管上的卡具、吊耳和其他臨時(shí)構(gòu)件時(shí)，嚴(yán)禁使用錘擊法，應(yīng)用碳弧刨或氧氣—乙炔焰在其離管壁3mm以上處切除，嚴(yán)禁損傷母材。切除后，用砂輪機(jī)磨平鋼管內(nèi)壁上殘留的痕跡和焊疤，并認(rèn)真檢查有無微裂紋。檢查合格后采用手工涂刷對(duì)切除部位進(jìn)行補(bǔ)漆，刷漆前應(yīng)將鋼管表面油污、焊渣、鐵銹清除干凈，涂刷時(shí)不能出現(xiàn)漏涂、流掛、皺皮，表面應(yīng)光滑。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的復(fù)合臺(tái)車綜合了運(yùn)輸和吊裝等功能，解決了在陡坡上運(yùn)輸和安裝大型壓力鋼管的難題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、安裝效率高、運(yùn)行穩(wěn)定性好、安全系數(shù)高。