水电站压力钢管安装工程施工方案Word文档下载推荐.docx
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从进水口1777平台（钢管2#拼装厂）出发→1#施工支洞→钢管翻身场→3#引水洞→1#-1施工支洞与的3#引水洞交叉（钢管吊转）处→1#-1施工支洞与各引水支洞处的钢管吊转处→各引水洞→钢管安装位置。
由于2＃钢管厂的钢管运输过程中，9＃路延长线与1＃施工支洞交叉处的转弯半径较小，钢管运输过程中在此部位无法直接转进1＃施工支洞。
2＃钢管厂出厂的管节，在通过9＃路延长线时，拖板车采用倒车的方式将钢管运输到交叉处，车尾向1＃路方向调头后，拖板车正向将钢管运输到钢管翻身场。
压力钢管成品管节在平板拖车上采用平放管口向下的方式运输，采用4个5t手拉葫芦进行钢管的加固，加固应牢固可靠。
参见下图（成品钢管运输立面图、俯视图）。
成品钢管运输立面图、俯视图
2.2瓦块运输
右岸大坪营里北沟的1#拼装厂（钢管瓦片制作场）卷制电站所有引水洞的压力钢管瓦块，下弯段、斜直段、上弯段、上平段的钢管瓦块的拼装场地在2#拼装厂（进水口1777平台）。
瓦块运输路线为：
从1#拼装厂出发→3#公路→5#路3#、4#、5#隧道→9#公路（隧道）→2#拼装厂。
为防止瓦块在运输中产生变形，利用托架、槽钢、螺栓、螺帽、链子葫芦等进行加固，并在瓦块间的空隙处加垫木板，在托架上焊制挂链子葫芦的专用吊耳。
每车可运输4个瓦块。
参见下图（瓦块运输示意图）。
瓦块运输示意图
2.3钢管的卸车和翻身
1、下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管的卸车和翻身
为满足下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管管节洞内卸车、翻身和洞内运输的要求，在1#施工支洞与3#引水支洞交叉处设置翻身场，共1个翻身场；
每条引水支洞与1#-1施工支洞交叉处设置一个钢管吊转场，共有六个吊转场。
在1#施工支洞上游侧的3#引水洞内布置1台5t、1台12t卷扬机，用这两台卷扬机做动力，配合2组40t天锚和2套50t（4门）滑轮组实现钢管的卸车和翻身。
翻身场和吊点的平面布置如下图翻身场立面图和翻身场平面图所示。
翻身场立面图（沿3#钢管道纵轴线剖视）
翻身场平面图
为保证钢管能顺利卸车和翻身，翻身场空间要足够大，特别是要能保证高度要求，高度应不少于15m。
为保证钢管在1#施工支洞和1#-1施工支洞之间的运输，在1#-1施工支洞两端端头开挖一卷扬机布置场，开挖尺寸为：
长×
宽×
高＝15m×
4.5m×
4.5m。
具体尺寸参见附图一《安装设备布置示意图》。
2、下平段钢管的卸车和翻身
在安装间利用厂房80t小桥机起吊并吊运到各引水支洞后进行翻身。
2.4洞内钢管的运输
1、下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管的洞内运输
将钢管用40t平板拖车直接运输至1#施工支洞与3#引水支洞交叉处，利用设置在3#引水洞内的5t和12t卷扬机（布置在1#施工支洞上游侧）配合布置在翻身场的二组40t吊点进行卸车和翻身，之后将引水洞内的运输台车拖至已翻身的钢管底部，按管段的上、下游方向摆放在运输平台车上，因管径较大，摆放和加固时要注意使管段和台车的重心保持一致。
采用4个5t手拉葫芦、钢丝绳加固在钢管运输台车上，利用布置在1#施工支洞上游侧3#引水洞内的12t卷扬机，将钢管牵引下放到位于1#-1施工支洞与3#引水洞交叉处的钢管吊转场。
在经过空间圆弧段时，布置一转向滑车（在圆弧段的合适位置预埋锚杆来固定滑车）进行钢管的转向。
钢管经3#引水洞运达钢管吊转场后，利用布置在吊转场的天锚、挂装两个20t手拉葫芦实现钢管的提升和更换钢管运输台车。
钢管运输台车更换后，分别用布置在1#-1施工支洞两端的1台5t和1台12t卷扬机实现钢管在1#-1支洞内的运输，将钢管牵引到相应位置。
其运输状态参见下图。
1#-1施工支洞内的钢管运输状态图
根据管节编号将钢管运达各引水洞与1#-1施工支洞交叉位置的钢管吊转场后，利用2个20t手拉葫芦进行再次吊转并加固后，利用各引水支洞内布置的20t卷扬机进行钢管的下放，经过、上平段、上弯段、斜坡段、下弯段到达各管节的安装位置。
引水支洞内的钢管运输状态如下图所示。
引水支洞内钢管的运输状态图
由于引水洞的设计断面为φ10.6m的圆形断面，按轨距3m在设计断面上布置轨道后，钢管的运输高程超过钢管设计的安装高程，严重影响钢管的安装进度，同时还造成巨大的安全隐患。
经与业主单位、监理单位协商，一致同意将引水洞底部进行扩挖以满足钢管安装的需要（参见引水洞内钢管运输状态图）。
斜直段角度为60°
，拖运、溜放时应平稳而缓慢，应随时观察钢管的加固情况。
由于管节重量较大，在距离上弯段起弯点约10m的各引水支洞上平段的顶拱上布置1组40t的天锚配合32t单门滑轮和20t卷扬机对经过上弯段、斜直段、下弯段的钢管进行溜放。
在上弯段和下弯段处进行指挥的人员，必须用对讲机和哨子进行联络，确保运输的安全。
为保证钢管在过上弯段时的稳定而不致发生倾翻，在钢管的+y方向挂一个10t的手拉葫芦，用于调整钢管的重心位置，在转弯过程中由短到长逐步调整10t手拉葫芦的长度以保持钢管的平稳转弯。
钢管运输经过上弯段以后，为避免钢丝绳与地面之间产生摩擦而损坏钢丝绳，在上弯段转弯的位置设置托轮装置，钢丝绳从托轮上通过，使钢丝绳在下放钢管过程中不产生过度磨损。
上弯段托轮布置如图上弯段托轮布置图所示。
由于管径较大，在引水洞内，特别在斜坡段下放钢管时，要注意将钢管牢靠加固在运输台车上，并将运输台车与卷扬机钢丝绳可靠连接，在运输过程中，派专人巡查，发现问题及时用对讲机联络，并采取相应措施。
2、下平段钢管的运输
钢管用40t平板拖车直接运输至地下厂房安装间，将钢管用80t小桥机进行卸车和翻身并吊运到各引水支洞与厂房相交处，同时将施工支洞内的运输台车拖至已翻身的钢管底部，按管段的上、下游方向摆放在运输平台车上，用链子葫芦等可靠加固后，利用卷扬机将钢管拖运至各引水洞安装位置。
2.5吊点布置及预埋
上平段：
在翻身场的洞室顶拱处预埋两组承重荷载为40t的锚钩，在各钢管吊转点埋设2组承重荷载为30t的锚钩，在每条引水洞距离上弯段上部转弯点上游10m的顶拱上打设1组40t的天锚。
6条引水洞共预埋8组40t、12组30t的天锚作为钢管卸车、翻转和吊转的吊点。
吊点的吊耳板和连接板采用材质为16MnR、厚度为28mm的钢板根据锚杆的埋设的实际情况进行制作和安装。
吊耳板与连接板的焊缝要求为不小于30°
的双面坡口组合焊缝。
焊缝焊完后应做超声波探伤检查。
连接板与锚杆的焊缝为角焊缝，焊脚高应不小于18mm，且不应有咬边现象。
吊点的预埋及结构型式如图40t吊点预埋示意图所示。
40t吊点布置示意图
管节运输时，将钢管放置在加垫木梁上，以保护管节及其坡口免遭损坏。
采用钢索捆扎吊运钢管时，在钢索与钢管间加设软垫。
2.6强度计算和主要吊装设备选用
1、锚杆强度计算
参数一（30t天锚）：
锚杆为螺纹钢筋，直径φ32mm，插入深度8.5m，外露0.5m，间距0.5m，每组6根，共12组。
钢管最大吊重30t；
查螺纹钢筋抗拉强度σb=49kg/mm2，倾斜角度为15°
；
每根锚杆抗拉强度：
P1=cos15°
πR2σb=cos15°
×
16×
3.1416×
49=38065.427（kg）
每组锚杆的抗拉强度：
P2=38065.427×
6=228392.562（kg）
锚杆的安全吊装载荷系数：
K1=P2÷
30t=228392.562÷
30000=7.61锚杆在吊装30t重物时，安全系数为7.61，满足吊装要求。
参数二（40t天锚）：
锚杆为螺纹钢筋，直径φ36mm，插入深度8.5m，外露0.5m，间距0.5m，每组6根，共8组。
设备最大吊重36t；
查螺纹钢筋抗拉强度σb=49kg/mm2，斜拉角度为15°
P3=cos15°
πR2σb=cos15°
18×
49=48176.56（kg）
P4=48176.56×
6=289059.36（kg）
K2=P2÷
36t=289059.36÷
36000=8.03锚杆在吊装36t重物时，安全系数为8.03，满足吊装要求。
2、钢管翻身、吊转起吊设备选用
最大吊重36t，选用50t滑轮组（3门）进行吊装。
两组滑轮组装配后最小距离约2m，每组滑轮缠绕9根钢丝绳吊装；
按最大吊重计算，平均单根钢丝绳拉力为4000kg。
根据计算，选用5t卷扬机作为起吊动力设备。
钢管翻身捆绑绳计算：
钢管吊耳布置及绑绳示见下图。
绳长取2.4m，共4根，吊点距离2.4m，计算得起吊夹角约为60度。
钢管翻身吊耳布置及捆绑绳示意图
取安全系数K=5，单根钢绳破断拉力P=36000÷
4×
K÷
cos30=51961.52㎏，捆绑绳采用6×
37＋1钢绳，直径φ36.5mm，公称抗拉强度155kg/mm2，钢丝破断拉力总和78050kg。
3、钢管溜放起重设备的选用
单节钢管的最大重量（36t）加上运输台车的重量（2.8t）再加上滑轮组、起吊钢丝绳等吊具，单节钢管的运输重量考虑为40t。
1）上平段钢管
上平段的坡降为8.4%，其下滑力为3340.5kg。
参见下图上平段钢管受力分析简图。
故选用5t卷扬机单绳进行溜放。
上平段钢管受力分析简图
2）斜井段钢管
斜井段的坡度为60°
，其下滑力为34641kg。
参见下图斜井段钢管受力分析简图。
故选用20t卷扬机配合两个32t单门滑轮用3根钢丝绳进行溜放。
斜井钢管受力分析简图
2.7、钢管溜放的方法
钢管的溜放采用布置在1#-1施工支洞上游侧的20t卷扬机配合1个32t单门滑轮缠绕2根φ40mm的钢丝绳进行。
为保证钢管在经过上弯段的平衡，在钢管的内壁焊接3个工艺吊耳。
工艺吊耳的焊接以钢管的+y方向为起点，三个吊耳按三等分均布在钢管的内壁上。
钢管+y方向上的吊耳主要用于悬挂10t手拉葫芦调整钢管经过上弯段时的角度。
其余两个吊耳用于溜放钢管和管内安装台车的挂装。
为避免钢丝绳与上弯段基岩的直接接触的摩擦，在上弯段的底部圆弧段布置适当数量的托轮架。
钢管经过上弯段的示意图参见下图：
压力钢管溜放示意图
3钢管安装措施
压力钢管采用单机单管供水，6条钢管道平行布置，沿钢管道纵剖面可分为上平段、上弯段、斜坡段、下弯段、下平段、锥管段。
钢管上平段起始里程为（管）0+176.625～0+266.567m，中心高程1762.760～1770.289m；
钢管下平段出口里程为（管）0+463.486～0+556.789m，中心高程1630.70m。
3.1施工准备
（1）首先进行钢管运输台车（参见附图一《钢管运输台车》）、内压缝、焊接台车（另作专题上报）制造。
在安装工作面具备安装条件时进行轨道铺设（如轨道平面布置图和断面图所示）和运输台车牵引设备（卷扬机、导向滑轮、天锚、地锚）布置，并对工作面进行检查和清理。
钢管在洞内运输采用铺设钢轨并配置轨道运输台车的方式进行。
引水洞内的钢轨沿水流中心铺设，1#-1施工支洞内的钢轨沿支洞断面中心铺设，轨道均P38kg重轨，轨距为3m。
（参见附图二《安装设备布置示意图》）
（2）根据监理人提供的厂房系统坐标控制点，用全站仪测放压力钢管安装所需的中心、高程和里程控制点，通过冲击钻打眼，打插筋，油漆标识来确定放点位置，并对所有的控制点进行复检及记录。
（3）布置安装工作面的施工电源和施工设备，用于安装的照明电源使用安全电压。
（4）编写钢管安装施工措施、作业指导书和进度计划，报送监理人审批后，对所有的施工人员进行技术和安全交底。
（5）对钢管1#、2#拼装厂内的成品钢管进行清点，确认钢管出厂编号。
（6）钢管道路运输的所有障碍，包括3#营地内的路灯杆、宣传栏以及3#路中段的大树等，请业主、监理单位协调解决。
（7）主厂房80t/30t/5t小桥机安装、验收并投入使用。
3.2安装方法
（1）安装顺序
①上平段、上弯段、斜直段、下弯段钢管安装：
钢管安装的定位管节为下弯管下游的第一节水平直管，长度为2m。
下弯段以上的钢管按从下游至上游的顺序进行安装。
②下平段钢管安装：
从定位节下游开始，钢管按从上游至下游的顺序进行安装。
（2）定位节（始装节）安装
定位管节为下弯管下游的第一节水平直管，长度为2m。
通过全站仪监测钢管的安装中心、里程及高程，利用千斤顶及手拉葫芦调整钢管安装位置，其安装偏差符合设计图纸和规范要求后，即可进行钢管的外支撑加固，钢管加固应牢固可靠，为确保钢管在混凝土浇灌时不产生变形和位移，在洞壁和管壁之间用14#工字钢分八至十六个点（定位节）来支撑，并且每支撑点打锚杆进行固定。
钢管的外支撑加固如下图所示。
钢管外加固示意图
（3）其余管段安装
定位节安装完毕，将其上游侧的第一节弯管慢慢下放并靠近定位节，用千斤顶将钢管顶起并在底部用型钢支架支撑管节，用手拉葫芦配合调整管节的各项安装尺寸，符合要求后，即可进行环缝对接，环缝的对接利用内压缝台车，台车上设置有可旋转的顶杠和千斤顶。
钢管安装位置符合规范要求后即可进行钢管对接环缝点焊，点焊点长度为80～100mm，间距控制在100～400mm之间。
环缝点焊完毕即可进行钢管加固，钢管加固要牢固可靠，为确保钢管在混凝土浇灌时不产生变形和位移，在洞壁和管壁之间用角钢∠100×
10分八个点来支撑（弯管处要用I14工字钢作支撑）。
在钢管对接过程中随时监视钢管的高程、里程及中心变化。
环缝组装完毕，作好各项记录，报监理人审批并对钢管组装质量进行检查和验收。
合格后交焊工对其焊缝施焊。
材质为高强钢的管段，在压缝时要尽量少使用压码和楔铁，确保环缝的装配质量。
当需要用压码和楔铁时，必须在点焊部位进行预热，拆除时用电弧气刨清根并打磨干净。
（4）安装测量的方法
安装过程中，先将压力管道的轴线测放到管道的底部。
为保证测点的牢固可靠，测量放点的过程中，先将控制点的位置使用全站仪确定其初步位置之后，在定位的位置打设插筋后再次把控制点测放到插筋上。
安装过程中，采用全站仪对钢管安装的中心高程、里程和钢管中心进行测量。
全站仪的架设位置考虑布置在下平段和上弯段的爬梯上的适当位置。
（5）钢管段混凝土回填
为保证钢管的安装质量，钢管的浇筑应采用分段浇筑的方法进行，分段浇筑的距离控制在14～20米左右。
每个浇筑单元的管口预留长度为2m。
（6）拆除临时工卡具、管壁缺陷修补
拆除钢管上的工卡具时，严禁使用锤击法，应用碳弧气刨或手割炬在其离管壁约3mm左右处切除，不得伤及母材，切除后对残留痕迹再用砂轮磨平，并认真检查有无微裂纹。
钢管安装完毕，将钢管内壁的焊疤清除干净，局部凹坑深度不超过板厚的10%，且不大于2mm时，可用砂轮打磨至平滑过渡。
每个安装单元钢管各项数据验收完毕，并作好《压力钢管安装质量签证表》后，报监理审批并对钢管安装质量进行检查和验收。
3.3安装允许偏差
钢管的直管、弯管以及附件与设计轴线的平行度误差应不大于0.2%。
钢管始装节的里程偏差不超过±
5mm。
弯管起点的里程偏差不超过±
10mm。
始装节两端管口垂直度不超过±
3mm。
钢管安装后，始装管节中心的极限偏差为5mm，弯管起点的管口中心的极限偏差为12mm，其它部位管节中心的极限偏差为25ｍｍ（内径φ7m钢管）和30mm（内径φ9m钢管）。
钢管安装后，管口圆度（指同端管口相互垂直两直径之差的最大值）偏差不大于5D/1000，最大不应大于40mm，每端管口至少测量两对直径。
钢管环缝对口径向错边量的极限偏差要求为：
当板厚δ≤30mm时，极限错变量的允许偏差为15%δ,且不大于3mm;
当30＜δ≤60时，极限错变量的允许偏差为10%δ；
当板厚δ＞60mm时，极限错变量的允许偏差不大于6mm。
3.4环缝焊接
定位焊后应尽快焊接安装环缝，每条焊缝应连续完成，不得中断。
1、焊工和探伤工资格
从事一、二类焊缝焊接的焊工必须持有国家技术监督局发给的锅炉、压力容器焊工考试合格证或者通过水利电力部门颁发的适用于水利水电工程压力钢管制造、安装的焊工合格证，并在有效期内，焊工焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等均应与本人考试合格的项目相符。
焊工中断焊接工作6个月以上者，重新进行考试。
无损检测人员均持有Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测资格证书，有关证书送监理审核，批准后才进行相关的焊接和检测工作。
2、焊接材料
焊接材料的品种应与母材和焊接方法相适应，按监理人指示对焊接材料进行抽样检验，并将检验结果与产品质量证明书、使用说明书提交监理人。
存放焊接材料的库房应通风良好，室温不应低于5℃，相对湿度不应高于70%。
电焊条应在烤箱内按规定进行烘烤（2—3小时），施焊时应放在加盖的焊条保温筒内，随用随取，以免受潮。
3、焊接工艺评定
焊前，按评定合格的焊接工艺实验编写焊接工艺评定报告，报送监理人审批。
焊接工艺评定的试件，其试板钢材和焊接材料应与制造钢管所用的材料相同。
试焊位置应包含现场作业中所有的焊接位置，并应按施工图纸要求作相应的预热、后热处理。
根据钢管使用的不同钢板和不同焊接材料，根据实际情况对各种焊接板材进行焊接工艺评定。
对试板焊缝全长进行外观检查和无损探伤检查（检查方法与生产性施焊相同），并进行力学性能试验，试板不得有缺陷。
若需修整的缺陷长度超过试板长度的5%，则该试件无效，须重作评定。
4、安装焊缝的焊接
焊接前，应根据已批准的焊接工艺评定报告，结合本工程实际，编制压力钢管焊接工艺规程，报送监理审批。
所有拟焊面及坡口两侧各10～20mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物应清除干净，每一焊道焊完后也应及时清理，检查合格后再焊。
采用已批准的方法进行组装和定位焊。
定位焊缝长度为80mm—100mm，间距为100mm—400mm，厚度应不大于8mm，且应在后焊一侧的坡口内。
低合金钢的定位焊可留在二、三类焊缝内，构成焊接构件的一部分，但不得保留在一类焊缝内。
高强钢的定位焊应采用与其材料相匹配的焊条进行。
焊接时按8～10个焊接工位尽量保持速度一致进行焊接。
按多层多道、分段对称的原则进行焊接。
1）焊前预热
焊前预热应遵循以下要求：
焊接工艺要求需要预热的焊件，其定位焊缝和主焊缝均应预热（定位焊缝预热温度较主缝预热温度提高20～30℃），并在焊接过程中保持预热温度；
层间温度不应低于预热温度，材质为16MnR不应高于230℃，材质为B610CF不应高于200℃。
一、二类焊缝预热温度应符合焊接工艺的规定，也可参照DL5017－2007表6.3.15推荐的温度：
材质为16MnR，板厚＞30～38mm的钢管预热温度为80～100℃；
材质为高强钢，板厚＞38～50mm的钢管预热温度为80～120℃。
预热时必须均匀加热，预热区的宽度应为焊缝中心线两侧各3倍板厚处，且不小于100mm。
焊前预热采用电加热器或远红外线加热器预热。
使用监理工程师同意的表面温度计测定温度。
在距焊缝中心线各50mm处对称测量，每条焊缝测点间距不大于2m，且不少于3对。
2）钢管焊接要求
焊接环境出现下列情况时，应采取有效的防护措施，无防护措施时，应停止焊接工作。
风速高于8m/s时；
相对湿度大于90%时；
环境温度低于－5℃时。
在现场焊接环缝前，应校准钢管安装尺寸和管口圆度。
为尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定定位焊焊点和焊接顺序应从构件受周围约束较大的部位开始焊接，向约束较小的部位推进。
双面焊接时，在其单侧焊接后应用碳弧气刨在背面清根并打磨干净，再继续焊另一面。
对需预热后焊接的钢板，应在清根前预热。
定位焊的引弧和断弧应在坡口内进行；
多层焊的层间接头应错开。
每条焊缝应一次连续焊完，当因故中断焊接时，应采取防裂措施，在重新焊接前，应将表面打磨并清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。
焊接完毕，焊工应进行自检。
一、二类焊缝自检合格后应在焊缝附近用钢印打上工号，并作好记录。
高强钢不打钢印，但应进行编号和做出记录，并由焊工在记录上签字。
3）后热消氢处理
后热消氢处理应由焊接工艺评定确定，也可参照下列规定执行：
厚度大于38mm的管壁环缝应作后热消氢处理；
后热温度：
材质16MnR为250～350℃，高强钢为150～200℃，保温时间在1h以上。
钢管安装完毕后，应对钢管内壁的突起处进行打磨。
钢管表面的局部凹坑，若其深度不超过板厚的10%，且不超过2mm时，应使用砂轮打磨，使钢板厚度渐变过渡，剩余钢板厚度不得小于原厚度的90%；
超过上述深度的凹坑，应按监理人批准的措施进行焊补。
3.5无损检测
本工程无损检测主要采用超声波探伤对焊缝进行探测，射线检测作为对焊缝检测的辅助手段，在超声波检测出现可疑波形，不能对波形作出准确判断时采用。
无损检测人员应持有效的技术资格证书，评定焊缝质量应由Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测人员担任。
无损探伤应在24h以后进行；
焊缝分类：
一类焊缝：
包括所有主要受力焊缝，例如：
管壁纵缝，主厂房内明管环缝，凑合节合拢环缝；
二类焊缝：
包括较次要的受力焊缝，例如：
管壁环缝，加劲环的对接焊缝。
探伤比例为：
（按DL/T5017-2007执行）
高强钢超声波探伤：
一、二类焊缝均为100%；
16MnR超声波探伤：
一类焊缝为100%，二类焊缝为50%；
超声波探伤的检验及评定按GB11345规定执行；
射线
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