坪头水电站压力管道安装综述

文世国，李宗荣，魏惊蛰，孔买群

(中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 655000)

1 前 言

坪头水电站引水隧洞采用一管三机联合供水方式：引水上平段(管)0-040.200以下为压力管道，主要由上平段、1号竖井上弯段、1号竖井段、1号竖井下弯段、中平洞段、2号竖井上弯段、2号竖井段、2号竖井下弯段、下平洞段和岔管、支管段组成。压力管道主管内径4.4m，总长645.37m，其中上平段长120.2m，1号竖井及连接段长119.32m，中平段长75.55m，2号竖井及连接段长167.05m，下平段长163.25m，平段和竖井间采用半径为15m的弯段相连，压力钢管设有加劲环和止水环，加劲环间距约为1.6m。全部属于洞内埋管，在每个支管后面各设3个止推环，间距500mm。

2 压力管道安装流程

电站压力管道均埋于地下洞段，埋管无法直接使用吊车就位，上平段、中平段、下平段采用叉车运输至工作面，其余叉车无法到位洞段采用有轨运输。钢管安装前先进行安装部位施工准备材料交接验收→测量出控制点→然后安装始装节→其余管节→焊接→探伤→分段验收→混凝土浇筑→灌浆→进行补漆→竣工验收。压力管道具体安装流程见图1。

2.1 压力管道安装前施工准备

坪头电站压力管道安装可划分为平段和竖井段，其中平段包含岔管段和支管段。

(1)施工技术准备。资料员收到施工图纸后，对照图纸目录清点份数并整理，然后登记。按照项目总工程师或项目技术负责人批准的范围和份数分

图1 压力钢管安装流程示意

发，接受人签字。项目总工程师安排有关人员进行图纸审核，组织专业技术人员编制工艺文件，包括项目质量计划、施工组织设计、施工技术措施、安全技术措施等，按程序报送批准；项目技术负责人组织专业技术人员召集全体作业人员开会进行技术交底，使作业人员熟悉设备安装方法、特点、设计意图、技术要求及施工措施，做到心中有数，科学施工。

(2)施工设施准备。压力钢管安装之前，质检人员会同业主、监理工程师、土建施工单位等对土建工程进行安装前的检查与验收，土建工程应符合国家标准DL5017-93《压力钢管制造安装及验收规范》的规定。

根据施工图纸的要求，用全站仪控制测量，检查压力钢管基础的安装尺寸及高程，其误差应符合安装图纸及规范要求。

质检人员、作业人员会同监理工程师进行压力钢管接货验收，同时作好验收记录。

压力钢管现场公路运输使用15t平板拖车。考虑到钢管运输安全问题，钢管以轴线垂直地面的方式装车运输至钢管临时堆放点。平段钢管使用叉车将钢管从临时堆放点运送至安装工作面；竖井段使用平板拖车运输至竖井井口，使用卷扬机卸车。

2.2 压力管道安装

(1)平段钢管安装。上平段安装运输路线：钢管临时堆放点→5(6)号支洞→工作面；

中平段安装运输路线：钢管临时堆放点→中平洞施工支洞→工作面；

下平段安装运输路线：钢管临时堆放点→进厂交通洞→下平洞施工支洞→工作面。

作业人员根据施工图纸和相应的作业工艺卡放样，确定安装高程，并设置明确的标志。质检人员根据施工图纸要求和相应的作业工艺卡的要求，检查放样是否符合安装要求。经检查符合标准后首先进行始装节安装。始装节是每条钢管最先安装的基准节，对整条钢管的安装质量有直接影响。始装节安装应符合DL5017-93中表5.1.2的规定，同时始装节安装的里程偏差应不超过±5mm。始装节两端管口垂直度偏差应不超过±3mm。管口圆度偏差不应大于5D/1 000，最大不应大于10mm。

始装节安装时，利用千斤顶及手拉葫芦调整钢管安装位置，在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筑时不产生变形和位移，在洞壁和管壁之间用14号槽钢分八支十六个定位点来支撑，并且每个支撑点打锚杆固定。钢管外支撑加固见图2。

待始装节安装并校核合格后，开始进行其余管节安装。将待安装管节慢慢下放并靠近始装节，用千斤顶将钢管顶起并在底部用型钢支撑管节，用手拉葫芦配合调整管节位置，符合要求后，进行环缝对接；环缝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定位焊，定位焊长度为80～100mm，间距控制在600～800mm之间。环缝定位焊接完成后即可进行钢管加固，钢管加固要牢固可靠，为确保钢管在混凝土浇筑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。钢管对接过程中要随时检测钢管的高程、桩号及中心变化。其余管节安装应符合DL5017-93中的表5.1.2的要求。管口圆度偏差不应大于5D/1000，最大不应大于10mm。

图2 钢管外支撑加固示意

压力钢管安装检验合格后，作业人员按焊接工艺卡要求的规范和顺序焊接，需要预热的焊缝按DL5017-93中的表6.3.12执行。焊接质量应符合DL5017-93中的表6.4.1的要求。焊接完成，检验合格后，由探伤人员根据图纸要求和探伤工艺卡要求对焊缝进行探伤检查。探伤方法和探伤比例应符合设计要求和DL5017-93中的表6.4.4的要求，并根据GB3323-87(射线探伤)和GB11345-89(超声波探伤)的要求对焊缝评定等级和确定缺陷。最后组织分段验收，移交给土建方进行混凝土浇筑灌浆。

(2)竖井段钢管安装。坪头水电站2号竖井及连接段长167.05m，钢管安装难度大，保障施工安全很重要，采用卷扬机自上向下吊装就位安装钢管。

首先在竖井下弯段进行部分混凝土回填，预埋轨道插筋为始装节安装及固定提供条件。下弯段预先回填混凝土及预埋插筋(见图3)。

竖井段钢管运输安装路线为：钢管临时堆放点→压力管道→下弯段始装节→其余钢管→上弯段。

待下弯段预先回填混凝土上钢管运输轨道完成即可进行始装节安装，安装前与平段安装一样完成技术、设施准备工作。

始装节安装并测量符合设计图纸及规范后将钢管与周围锚杆进行短钢筋相连焊接加固，安装验收完成后进行相连平段部分钢管安装，分段验收，进行

图3 下弯段预先回填混凝土及插筋布置示意

混凝土浇筑。待浇筑完成后，混凝土将始装节完全固定，然后开始进行竖井其余钢管安装。

竖井其余钢管使用平板拖车运输至竖井井口，使用卷扬机卸车，将钢管缓慢放下与始装节对接压缝，压缝检测合格后进行焊接，并在钢管周边增加外支撑点加固。

在上弯段钢管竖井井口门架范围，需预先铺设轨道。叉车将钢管运输到安装面后，利用卷扬机牵引小车缓慢将钢管下滑到位，利用千斤顶调节牙缝对接。

2.3 压力管道质量控制

钢管安装时存在一定的偏差，安装完成后允许偏差应符合表1规定。质量控制要点及内容见表2。

表1 钢衬安装允许偏差

坪头电站岔管采用高强钢制造，按照设计规范需进行压水试验。试验程序一般分为以下3步:

(1)充水。正式充水前要作好初始记录(包括气候条件、钢管及镇墩的应变和移位情况等)。

(2)开启上封头处顶部的排气阀充分排气，直到排气阀开始溢水，方能关闭排气阀。一般应停留足够的时间，记录所有监测数据，包括是否有射水、漏水或渗水等异常(如有问题应及时消除)。

(3)用高压泵进行加压试验。一般应根据试验压力事先确定详细的分级加压方案(包括分级数、分级压力值、每级停留时间、测量项目以及出现异常时应采取的紧急对策等)；岔管试压时，缓缓升压至工作压力，保持10min，对钢管进行检查，情况正常继续升至试验压力，保持5min，再下降至工作压力，保持30min，并用0.5～1.0kg小锤在焊缝两侧各15～20mm处轻轻敲击。整个试验过程中应无渗水和其它异常情况。试验中做出详细的试验记录。

表2 压力钢管安装质量控制

试验结束后，在管内水排尽后割除试验用封头(设计要求保压状态下浇筑混凝土，封头可以最后割除)，整理、分析全部观测资料，写出报告存档。

3 结束语

水电站钢管工程是一个系统工程，涉及到水电站建设的规划、设计和施工等多个环节，压力钢管安装的高质量、快进度，与水电站的运行联系紧密，熟悉压力钢管的安装有利于工程质量控制，有利于提高施工管理效率，能够使我们更好地进行施工规划，进一步优化施工进度。坪头水电站压力管道在规定时间内全部安装完成，通过检查符合设计规范，质量达到设计要求。