鄒偉侃

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 概述

福建廈門(mén)抽水蓄能電站裝機(jī)容量為4×350 MW。水泵水輪機(jī)型式為立軸金屬蝸殼水泵水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪名義直徑4 497 mm，額定轉(zhuǎn)速428.6 r/min。尾水管里襯由21小節(jié)組成，分成10段出廠(chǎng),其中第1節(jié)與推力環(huán)整體到貨，第10節(jié)分兩瓣到貨。里襯本體材質(zhì)為Q345R，板厚為50 mm、22 mm和26 mm，環(huán)筋材質(zhì)為Q235B。

尾水管錐管段進(jìn)口直徑為2 570.9 mm，安裝高程為EL 190.70 m（配割后），擴(kuò)散段出口直徑為5 000 mm，擴(kuò)散段底板混凝土高程為EL.183.00 m。具體各節(jié)參數(shù)如表1所示。

表1 尾水管外形尺寸

2 工藝流程圖

尾水管由廠(chǎng)家運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)交貨，安裝工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 尾水管安裝工藝流程圖

3 尾水管安裝工藝

3.1 方案交底、施工準(zhǔn)備

方案交底是所有施工的前提條件。交底可通過(guò)優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)影像、照片、動(dòng)畫(huà)等形式多樣化交底，確保交底質(zhì)量。過(guò)程工序交底也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)展板、明白卡等途徑讓施工人員查閱加深印象。

施工準(zhǔn)備主要為各種儀器、工器具校驗(yàn)合格，合理布置施工電源和施工設(shè)備。施工橋機(jī)已取得相關(guān)部門(mén)認(rèn)證。

3.2 尾水管到貨檢查

清點(diǎn)到貨設(shè)備及配件，建立臺(tái)賬，與圖紙比對(duì)查漏補(bǔ)缺。尾水管主體到貨后先檢查外觀(guān)有無(wú)明顯變形及運(yùn)輸磕損，核對(duì)管口圓度、直徑、平面度、坡口尺寸、管節(jié)長(zhǎng)度、對(duì)縫管口直徑與周長(zhǎng)偏差等。配件主要核對(duì)數(shù)量及規(guī)格，確保無(wú)錯(cuò)漏。

3.3 尾水管大段組焊

為提高后期施工效率，降低施工質(zhì)量控制難度，結(jié)合尾水管單節(jié)尺寸及重量，在安裝間將尾水管的擴(kuò)散段兩兩組成大段，肘管段前兩節(jié)組成大段。預(yù)留肘管段的彎折管節(jié)（第4節(jié)）作為調(diào)整節(jié)，最后焊接。

組焊大段主要控制管口垂直度、錯(cuò)牙、間隙以及焊接質(zhì)量。組焊壓縫可從管口兩腰部分別向上下側(cè)進(jìn)行，可以有效減少錯(cuò)牙、保證間隙均勻度。仍存在局部錯(cuò)牙超標(biāo)情況，應(yīng)采用二分法分段壓縫。擴(kuò)散段壓縫完成后需使用水準(zhǔn)儀復(fù)測(cè)管口底板水平合格后再進(jìn)行定位焊。

在管口吸附鋼板尺，架設(shè)水平儀可以快速測(cè)量底板水平與管口垂直度，提高施工效率。

3.4 布設(shè)測(cè)量控制點(diǎn)

布設(shè)測(cè)量控制點(diǎn)和大段組焊可同步進(jìn)行。測(cè)量控制點(diǎn)一般布設(shè)在上游機(jī)坑和下游邊墻位置，作為尾水管安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)。除此之外，在尾水管底板上亦需焊接放線(xiàn)支架，做好保護(hù)，設(shè)置警示標(biāo)志，掛設(shè)尾水管中心、里程線(xiàn)架。

布設(shè)測(cè)量控制點(diǎn)時(shí)在機(jī)坑邊墻增加斷面控制點(diǎn)，可在機(jī)坑內(nèi)安裝尾水管時(shí)以此為基準(zhǔn)，使用水平儀一次測(cè)量斷面里程、高程、垂直度、方位、水平度。

3.5 預(yù)埋件埋設(shè)

由于尾水管預(yù)埋件一般為矩陣排布，可以在一根放樣線(xiàn)上標(biāo)記出中心長(zhǎng)度，兩端埋設(shè)完成后，拉緊放樣線(xiàn)，快速定位其余埋件位置中心。若使用加固筋定位應(yīng)先焊鋼筋側(cè)，再焊埋件側(cè)，確保埋件不位移。

3.6 尾水管就位調(diào)整

3.6.1 定位節(jié)吊裝與安裝

尾水管的安裝，采用逆發(fā)電水流方向逐節(jié)順序安裝[1]。由于尾水管第9-10節(jié)大段、7-8節(jié)大段布置在廠(chǎng)房下游邊墻外的尾水支洞內(nèi)，廠(chǎng)房橋機(jī)不能一次吊裝就位。目前施行的方法有兩種：

（1）在肘管安裝位置底部鋪設(shè)軌道，利用自制的鐵靴加卷?yè)P(yáng)機(jī)將肘管牽引到安裝位置，如圖3所示，就位后采用支墩、拉環(huán)、拉緊器等進(jìn)行永久加固，需安裝臨時(shí)槽鋼運(yùn)輸軌道，將末端尾水管擴(kuò)散段拉入尾水支洞內(nèi)[2]。

圖2 鐵鞋運(yùn)輸定位節(jié)吊裝示意圖[2]

圖3 小坦克運(yùn)輸定位節(jié)就位示意圖

該種施工方法需要將支腿焊接在尾水管加勁環(huán)上，通過(guò)下游卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力將尾水管牽引至工作面。因其槽鋼是扣在工鋼軌道上的，由卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引移動(dòng)，故牽引效率較高，過(guò)程不出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。由于支腿一般為4個(gè)，在施工完成后加勁環(huán)表面的槽鋼難以回收重復(fù)利用，回收率較低，且需要在下游作牽引支墩，后期需從尾水支洞運(yùn)輸，受尾水支洞影響較大。

（2）在尾水管混凝土支墩上布置兩根槽鋼軌道，最末端與尾水管出口斷面平齊，槽鋼軌道間距與尾水管擴(kuò)散段上的鋼支墩間距相同，在尾水管鋼支墩上安裝運(yùn)輸小坦克，通過(guò)廠(chǎng)房橋機(jī)將擴(kuò)散段吊放到機(jī)坑內(nèi)的運(yùn)輸軌道上。再用電動(dòng)手拉葫蘆將其向下游拖移到位，其吊裝及運(yùn)輸方式如圖4所示（本項(xiàng)目采用方式）。

通過(guò)手拉葫蘆牽引力帶動(dòng)小坦克使定位節(jié)向前位移。由于小坦克與金屬支墩為螺栓連接，故回收重復(fù)利用率為100%。由于小坦克采用滾動(dòng)式前行，一旦滾輪與槽鋼側(cè)面摩擦，則需要調(diào)整滾輪方向，施工效率相對(duì)第一種較慢。

吊裝就位后，拆除小坦克，依據(jù)測(cè)量放樣點(diǎn)，架設(shè)12線(xiàn)水平儀，以巖壁錨桿上掛手拉葫蘆，底部千斤頂螺栓調(diào)節(jié)調(diào)整管節(jié)出口的中心線(xiàn)、垂直度、底板高程、斷面里程等參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，考慮到混凝土澆筑上浮因素，一般高程以負(fù)偏差為宜。然后借助全站儀測(cè)量精確尺寸。

完成后充分利用混凝土支墩、拉緊器、千斤頂、手拉葫蘆等對(duì)定位節(jié)進(jìn)行加固，加固示意圖如圖4 所示。

3.6.2 其他管節(jié)安裝

尾水管第7-8節(jié)大段依照第9-10節(jié)大段同樣施工方法安裝完成后，需要拆除軌道后再依次進(jìn)行其余大段安裝。使用廠(chǎng)房橋機(jī)直接吊裝就位后，采用與大段組焊時(shí)相同的壓縫方法。用千斤頂、拉緊器等工具調(diào)整肘管，使其中心、高程、方位、對(duì)接焊縫錯(cuò)邊、間隙等滿(mǎn)足要求后加固牢固。在所有尾水管組對(duì)完成后，使用全站儀復(fù)核機(jī)組中心數(shù)據(jù)，若發(fā)生數(shù)據(jù)偏移，通過(guò)調(diào)節(jié)第4節(jié)拉緊器螺栓及使用千斤頂及時(shí)調(diào)整尾水管整體高程，確保尾水管進(jìn)口數(shù)據(jù)及機(jī)組中數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求。

4 尾水管的焊接工藝

尾水管進(jìn)口數(shù)據(jù)及機(jī)組中數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求后按圖紙要求對(duì)拉緊器和螺栓進(jìn)行焊接，焊縫高度為6 mm，同時(shí)檢查所有拉緊器力矩為設(shè)計(jì)要求2/3左右，防止產(chǎn)生焊接整體內(nèi)應(yīng)力。在焊接完成后再按照100%設(shè)計(jì)力矩檢查拉緊器緊固程度。

焊接前清理焊縫區(qū)及兩側(cè)離焊縫區(qū)邊緣100 mm的范圍，應(yīng)清除表面鐵銹、氧化渣、油垢、油漆等影響焊縫質(zhì)量的異物，直至露出金屬光澤。檢查溫濕度符合焊接要求后，由2～4名焊工以對(duì)稱(chēng)、分段、退步的方式同時(shí)焊接（圖5）[3]。

圖5 尾水管焊接示意圖

打底和蓋面焊使用Φ3.2焊條，其余使用Φ4.0焊條。焊接過(guò)程焊工焊接速度需要基本保持一致，對(duì)大于4倍焊條直徑的焊縫采用多層、多道焊接的方法，層間接頭需錯(cuò)開(kāi)30～50 mm。正縫焊接2/3，剩余蓋面層時(shí)在背縫進(jìn)行清根焊接，最后進(jìn)行正縫蓋面，可有效減少焊接變形。焊接完成后檢查記錄焊縫收縮量，用于后續(xù)機(jī)組安裝指導(dǎo)。焊后選用ASME相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按照?qǐng)D紙焊縫等級(jí)進(jìn)行檢查，同一位置返修應(yīng)不超過(guò)兩次。

5 量測(cè)管路的安裝

量測(cè)管路安裝對(duì)接縫與一般管路安裝要求相同，與尾水管接頭位置為量測(cè)管路復(fù)雜環(huán)境區(qū)，因此固定塊安裝、焊接質(zhì)量需要嚴(yán)格把控。其管路安裝過(guò)程中需要留有套筒和保溫材料安裝空間，在鋼筋綁扎時(shí)需要格外注意保溫減震材料的防護(hù)，防止破壞保溫減震材料。

6 外包混凝土澆筑

混凝土澆筑前排氣孔蓋板不可焊接，蓋在孔口保證澆筑過(guò)程不冒漿即可。在混凝土澆筑過(guò)程中，使用百分表對(duì)進(jìn)水管口進(jìn)行監(jiān)測(cè)。安排人員監(jiān)測(cè)混凝土投料、振搗及混凝土澆筑上升過(guò)程中各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整混凝土澆筑速度及順序，確保尾水管不發(fā)生有害位移。

7 排氣孔封堵、內(nèi)支撐拆除

排氣孔和內(nèi)支撐均應(yīng)在確保尾水管外包混凝土空腔檢查合格后進(jìn)行，防止空腔灌漿鼓包現(xiàn)象。

排氣孔封堵焊接過(guò)程嚴(yán)格控制焊接電流，因?yàn)楹附舆^(guò)程放熱極易使得焊縫出現(xiàn)裂紋。焊接時(shí)先在焊接區(qū)域使用氣體火焰對(duì)焊縫稍微加熱，可大量減少焊接裂紋。

內(nèi)支撐拆除時(shí)，嚴(yán)禁用金屬錘擊，需采用氣體火焰割除，用角磨機(jī)進(jìn)行清除并磨光焊疤，凡凹坑深度大于板厚10%或大于2 mm的位置應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后進(jìn)行磨光檢查無(wú)裂紋。

8 打磨補(bǔ)漆

油漆涂刷前與焊前要求相同，清除異物，注意打磨不可使用磨光片，應(yīng)該使用砂輪片增加表面粗糙度，適當(dāng)調(diào)整油漆濃稠度，在涂刷頂部焊縫表面時(shí)，需要少量多次涂刷，避免油漆產(chǎn)生橘皮，流掛。

9 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廈門(mén)抽水蓄能電站1～3號(hào)機(jī)尾水管安裝焊接完成后各項(xiàng)尺寸進(jìn)行復(fù)測(cè)，相關(guān)數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足要求，證明采用上述尾水管安裝工藝，在保證了安裝質(zhì)量的前提下，其較常規(guī)施工工藝相比，工期短，質(zhì)量控制難度降低。