二灘水電站壓力鋼管工程施工特點

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摘   要：二灘水電站壓力鋼管工程由德國NOELL公司承建。壓力鋼管制作共234節(jié)。其制作工藝主要有以下特點：(1) 鋼板切割下料采用靠模半自動氣割方法；(2) 卷板采用4輥帶液壓托架的卷板機；(3) 整個制作、運輸、組焊過程都是豎直狀態(tài)；(4) 瓦塊、管節(jié)、管段均用3點式平衡梁立式吊運；(5) 焊接預(yù)熱均用液化石油氣燃燒器，直接用火焰預(yù)熱焊縫；(6) 鋼管全部采用手工電弧焊接。其安裝采用預(yù)埋滑道倒裝法，彎管段安裝采用了液壓推進裝置。這種方法既快速、方便，又經(jīng)濟、安全。 
    關(guān)鍵詞：壓力鋼管　制作　安裝　施工特點　二灘水電站 

    1、概　況
    二灘水電站設(shè)有6條平行的引水管道，采用單管單機布置方式。每條壓力管道長度從302 m～368 m不等，管道內(nèi)徑為9.0 m。壓力管道下彎段和下水平段為壓力鋼管，鋼管靠近廠房的部位通過漸變段內(nèi)徑從9.0 m變?yōu)?.2 m與蝸殼相接。6條壓力鋼管主體結(jié)構(gòu)和長度完全相同。
    壓力鋼管為地下埋管，以混凝土、巖石與鋼襯聯(lián)合承載設(shè)計，設(shè)計最大水頭為189.0 m。設(shè)計選用ASTM A 537 CL.1鋼為壓力鋼管主體材料。
    每條壓力鋼管由39節(jié)管組成，以鋼管中線計算，6條鋼管總長為599.964 m，共重約5 383 t，鋼管壁厚28 mm～52 mm。
    二灘電站地下廠房工程由以德國－霍爾茲曼為責(zé)任方的中德聯(lián)營體SGEJV 中標(biāo)承建。壓力引水道工程屬地下廠房工程合同項目的一部分，除了壓力鋼管外面二期混凝土回填和灌漿工作外，整個壓力鋼管工程分包給德國NOELL公司承建。NOELL公司受SGEJV的監(jiān)理，工程師指令均由SGEJV轉(zhuǎn)達(dá)。壓力鋼管工作于1994年9月開始，1997年2月全部完工。
    2、承包商的施工組織管理
    NOELL公司在二灘工地設(shè)立了現(xiàn)場經(jīng)理部，設(shè)理場經(jīng)理1人，掌握整個施工的合同、生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量、供應(yīng)、財務(wù)、人事等方面的全面管理。這個經(jīng)理部的骨干人員是NOELL公司從其他國家招聘來的外國人組成，最多時約有15人，這些人員中有技術(shù)人員和熟練工人，他們分別擔(dān)任著部門、施工工作面和重要施工工序的領(lǐng)導(dǎo)指揮工作。辦公室工作人員和現(xiàn)場技術(shù)人員，在中國就地聘用具有一定英語水平的人員承擔(dān)，約有12人～15人。
    施工現(xiàn)場技術(shù)工人，如焊工、電工、鉗工、鉚工、起重工等，在中國就地招聘，其他一些技術(shù)性不強的工作，如焊接預(yù)熱、搭臨時施工腳手架、搬運等工作，臨時雇傭民工或分包給民工施工隊。
    焊工招聘都是按照ASME鍋爐壓力容器規(guī)程第九卷的要求進行考試，至少3個位置考試合格的焊工才可以上崗焊接鋼管主體焊縫。焊工考試由承包商組織主考，二灘工程公司的監(jiān)理工程師參與。施工高峰期合格焊工達(dá)100人左右。
    3、壓力鋼管制作安裝
    3.1　壓力鋼管制作安裝規(guī)范
    壓力鋼管的材料、制作、安裝、焊接、防腐涂層的施工，主要根據(jù)合同文件(ET／IC2)第三卷技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，其他技術(shù)要求分別采用下列規(guī)范：鋼材和鋼材試驗，美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)；電焊條，美國AWS標(biāo)準(zhǔn)；工藝評定、產(chǎn)品焊接及檢驗，美國ASME《鍋爐及壓力容器規(guī)程》第五篇、第八篇、第九篇；防腐涂層施工，美國SSPC標(biāo)準(zhǔn)。
    承包商根據(jù)上述技術(shù)規(guī)范，分別編制了壓力鋼管制作、安裝、焊接、檢驗、涂層施工技術(shù)規(guī)范和車間圖，主要有《壓力鋼管焊接規(guī)范》、《壓力鋼管油漆施工規(guī)范》、《壓力鋼管鋼襯尺寸和管理控制》、《壓力鋼管安裝尺寸控制》、《焊縫檢測說明》等。這些規(guī)范和圖紙經(jīng)工程師批準(zhǔn)后，與設(shè)計文件、圖紙一同作為壓力鋼管施工的重要依據(jù)。
    3.2　施工工藝
    根據(jù)制作程序、焊接方法、運輸條件、工期要求以及與土建施工的進度協(xié)調(diào)、現(xiàn)場其他條件等，壓力鋼管制作安裝施工安排在制作場(從材料卸車儲存、下料切割直到單節(jié)鋼管管節(jié)出廠的全部工作)，地下廠房安裝間(把兩個單節(jié)鋼管組裝焊接成一段管段)，地下廠房引水道下平段口和下平段安裝現(xiàn)場(運輸、安裝和焊接壓力鋼管)循序進行。工藝流程為：安裝前期工作→制作→兩節(jié)組裝焊接成段→彎管段安裝→隧洞混凝土澆筑→水平段安裝水平段分段(12 m)混凝土澆筑→壓力灌漿→灌漿孔封堵焊接→內(nèi)壁涂層施工及清理拆除→驗收。
    3.2.1　壓力鋼管的制作
    從原材料堆放儲存到鋼管管節(jié)成品出廠的制作工作均在制作場進行。壓力鋼管制作共6×39＝234節(jié)。其制作工藝和方法主要有以下特點：
    (1) 鋼板切割下料采用靠模半自動氣割方法進行?？磕橐槐′搸?，用磁性壓鐵沿劃線放出的線壓定，引導(dǎo)半自動切割機走向，這種下料方法既能達(dá)到精度要求，又經(jīng)濟實用。
    (2) 卷板采用4輥帶液壓前后托架的卷板機進行。由于液壓托架能使長鋼板卷制成型，隨卷制弧度托起，不用吊車配合，重力變形小，瓦塊卷制成型質(zhì)量好。
    (3) 加勁環(huán)的制作和組裝。壓力鋼管加勁環(huán)每圈由10塊或9塊弧度板拼焊而成，先在加勁環(huán)制作平臺上用5塊或4塊弧度板拉組成半環(huán)，然后在鋼管上組裝焊接成環(huán)。加勁環(huán)與鋼管組裝，用“U”型附件點焊在鋼管壁上，用千斤頂把加勁環(huán)壓向鋼管，使間隙在0～3 mm范圍之內(nèi)。
    (4) 壓力鋼管從鋼板卷制成半圓瓦塊到安裝間焊成管段的整個制作運輸組焊過程，都是豎直狀態(tài)，只是在鋼管管段吊運到引水道洞口，準(zhǔn)備進洞安裝時，才在翻轉(zhuǎn)平臺上翻轉(zhuǎn)90°放平。這減小了鋼管在運輸過程中的變形。
    (5) 工地雨季1年中不到4個月，因此，鋼管制作除了鋼管內(nèi)壁除銹、刷漆工作在鐵皮房中進行外，其他工作都在露天進行。
    (6) 瓦塊、管節(jié)、管段均采用3點式平衡梁立式吊運。
    (7) 無損探傷工作在各制作工位上進行，X射線探傷主要在晚上無人工作時進行。
    (8) 焊接預(yù)熱均采用液化石油氣燃燒器，直接用火焰預(yù)熱焊縫。
    (9) 鋼管全部采用手工電弧焊接。焊接接頭探傷一次合格率：縱縫X射線探傷為98.56%，環(huán)縫超聲波探傷為98.82%。
    3.2.2　壓力鋼管的運輸
    壓力鋼管單節(jié)制作完畢后，需從制作場運至地下廠房內(nèi)進行組裝和安裝，運輸距離5.6 km，其中有1.4 km是在寬度只有10 m的廠房2號交通洞中，壓力鋼管管節(jié)采用立式裝車，用低床拖車運輸，最大重量25.5 t，最大寬度9.66 m，最大高度小于4.5 m。運輸時，嚴(yán)格按拖車中心和鋼管中心裝車，在路窄的公路地段和廠房2號交通洞內(nèi)的路面上劃出路面中心線，牽引車頭前裝一個激光導(dǎo)向器，與路面中心對準(zhǔn)導(dǎo)向，并在路面人員協(xié)助下以步行速度通過。正常情況下，1次運輸過程需1 h。
    3.2.3　隧洞內(nèi)的鋼管安裝
    壓力鋼管安裝采用預(yù)埋滑道倒裝法，即鋼管管段全部從地下廠房運入下平段隧洞內(nèi)，從鋼管下彎管上部第一段開始沿滑道推入安裝位置并固定，然后推進器返回，推入第2節(jié)管段，并在彎道下部安裝焊接位置與上一節(jié)管段對接和焊接，每安裝焊接完一段彎管，即用推力為3 000 kN的雙缸液壓推進機把已經(jīng)組焊好的彎管向上順著滑道推進一個管段的位置，并將該管段固定，推進機返回，繼續(xù)安裝下一彎管管段。當(dāng)下彎管管段全部安裝完畢，位置調(diào)整好后即開始澆筑混凝土。然后向下游安裝水平段鋼管。這種安裝方法不僅避免了上部土建施工和下部鋼管安裝的干擾，使安裝能以較快進度完成，而且不用專設(shè)吊裝設(shè)備，方便、經(jīng)濟。裝配、焊接均在下彎管段底部進行，增加了作業(yè)安全性。由于采用了這種先進的倒裝施工法，并且?guī)讉€工作面同時進行安裝，每條壓力鋼管的主體安裝大致用4個月～5個月時間完成，6條壓力鋼管主體安裝工作的完成約用了1年時間。
    4、結(jié)　語
    二灘水電站壓力鋼管工程采用國際工程管理模式進行施工，壓力鋼管的制造和安裝方案很具特色，使用的設(shè)備、工具裝備等結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用、易于保證質(zhì)量，工藝方法合理、簡潔，尤其是彎管段安裝采用液壓推進裝置具有很多優(yōu)點。其施工組織管理和用工制度也有不少可以借鑒之處。該工程的成功，給我國壓力鋼管的制造和安裝提供了一條新的途徑。