二灘水電站壓力鋼管工程施工特點(diǎn)

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摘   要：二灘水電站壓力鋼管工程由德國(guó)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(diǎn)：(1) 鋼板切割下料采用靠模半自動(dòng)氣割方法；(2) 卷板采用4輥帶液壓托架的卷板機(jī)；(3) 整個(gè)制作、運(yùn)輸、組焊過程都是豎直狀態(tài)；(4) 瓦塊、管節(jié)、管段均用3點(diǎn)式平衡梁立式吊運(yùn)；(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(jìn)裝置。這種方法既快速、方便，又經(jīng)濟(jì)、安全。 
    關(guān)鍵詞：壓力鋼管　制作　安裝　施工特點(diǎn)　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(jī)布置方式。每條壓力管道長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)，設(shè)計(jì)最大水頭為189.0 m。設(shè)計(jì)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(jì)算，6條鋼管總長(zhǎng)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(guó)－霍爾茲曼為責(zé)任方的中德聯(lián)營(yíng)體SGEJV 中標(biāo)承建。壓力引水道工程屬地下廠房工程合同項(xiàng)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(gè)壓力鋼管工程分包給德國(guó)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(chǎng)經(jīng)理部，設(shè)理場(chǎng)經(jīng)理1人，掌握整個(gè)施工的合同、生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量、供應(yīng)、財(cái)務(wù)、人事等方面的全面管理。這個(gè)經(jīng)理部的骨干人員是NOELL公司從其他國(guó)家招聘來的外國(guó)人組成，最多時(shí)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(chǎng)技術(shù)人員，在中國(guó)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(chǎng)技術(shù)工人，如焊工、電工、鉗工、鉚工、起重工等，在中國(guó)就地招聘，其他一些技術(shù)性不強(qiáng)的工作，如焊接預(yù)熱、搭臨時(shí)施工腳手架、搬運(yùn)等工作，臨時(shí)雇傭民工或分包給民工施工隊(duì)。
    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(jìn)行考試，至少3個(gè)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(yàn)，美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)；電焊條，美國(guó)AWS標(biāo)準(zhǔn)；工藝評(píng)定、產(chǎn)品焊接及檢驗(yàn)，美國(guó)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(guó)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(yàn)、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(cè)說明》等。這些規(guī)范和圖紙經(jīng)工程師批準(zhǔn)后，與設(shè)計(jì)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(yùn)輸條件、工期要求以及與土建施工的進(jìn)度協(xié)調(diào)、現(xiàn)場(chǎng)其他條件等，壓力鋼管制作安裝施工安排在制作場(chǎng)(從材料卸車儲(chǔ)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(gè)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(chǎng)(運(yùn)輸、安裝和焊接壓力鋼管)循序進(jìn)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(yàn)收。
    3.2.1　壓力鋼管的制作
    從原材料堆放儲(chǔ)存到鋼管管節(jié)成品出廠的制作工作均在制作場(chǎng)進(jìn)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(diǎn)：
    (1) 鋼板切割下料采用靠模半自動(dòng)氣割方法進(jìn)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(dòng)切割機(jī)走向，這種下料方法既能達(dá)到精度要求，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
    (2) 卷板采用4輥帶液壓前后托架的卷板機(jī)進(jìn)行。由于液壓托架能使長(zhǎng)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(tái)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(diǎn)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(gè)制作運(yùn)輸組焊過程，都是豎直狀態(tài)，只是在鋼管管段吊運(yùn)到引水道洞口，準(zhǔn)備進(jìn)洞安裝時(shí)，才在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上翻轉(zhuǎn)90°放平。這減小了鋼管在運(yùn)輸過程中的變形。
    (5) 工地雨季1年中不到4個(gè)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(jìn)行外，其他工作都在露天進(jìn)行。
    (6) 瓦塊、管節(jié)、管段均采用3點(diǎn)式平衡梁立式吊運(yùn)。
    (7) 無損探傷工作在各制作工位上進(jìn)行，X射線探傷主要在晚上無人工作時(shí)進(jìn)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(yùn)輸
    壓力鋼管單節(jié)制作完畢后，需從制作場(chǎng)運(yùn)至地下廠房?jī)?nèi)進(jìn)行組裝和安裝，運(yùn)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(hào)交通洞中，壓力鋼管管節(jié)采用立式裝車，用低床拖車運(yùn)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(yùn)輸時(shí)，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(hào)交通洞內(nèi)的路面上劃出路面中心線，牽引車頭前裝一個(gè)激光導(dǎo)向器，與路面中心對(duì)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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(duì)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(jìn)機(jī)把已經(jīng)組焊好的彎管向上順著滑道推進(jìn)一個(gè)管段的位置，并將該管段固定，推進(jìn)機(jī)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(jìn)度完成，而且不用專設(shè)吊裝設(shè)備，方便、經(jīng)濟(jì)。裝配、焊接均在下彎管段底部進(jìn)行，增加了作業(yè)安全性。由于采用了這種先進(jìn)的倒裝施工法，并且?guī)讉€(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行安裝，每條壓力鋼管的主體安裝大致用4個(gè)月～5個(gè)月時(shí)間完成，6條壓力鋼管主體安裝工作的完成約用了1年時(shí)間。
    4、結(jié)　語
    二灘水電站壓力鋼管工程采用國(guó)際工程管理模式進(jìn)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(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于保證質(zhì)量，工藝方法合理、簡(jiǎn)潔，尤其是彎管段安裝采用液壓推進(jìn)裝置具有很多優(yōu)點(diǎn)。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(guó)壓力鋼管的制造和安裝提供了一條新的途徑。