公伯峡水电站 [公伯峡水电站压力钢管制作安装施工方法及质量控制]
摘要：公伯峡水电站压力钢管制作、安装及焊接根据其设计特点的施工的具体情况，采用了一些新施工技术和新工艺，如空间弯管的摞节工艺、伸缩管段软木垫层施工工艺、WDB620高强钢焊接工艺，这些新技术研究和运用，有力地保证了施工质量和施工进度，在实践中取得了很好的效果。
关键词：水电站；压力钢管；制作安装；施工方法；质量控制
中图分类号：TV547 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）20-0063-03
1 工程概述
黄河公伯峡水电站引水发电系统共有5条引水压力钢管，设计为直接敷设在地基上的管道，外包混凝土，直径为8.0m，壁厚为16～36mm，材质为Q345D、WDB620两种，每条钢管均由上平段、上弯段、斜直段、下弯段、下平段组成，其中上斜直段和与蜗壳相连接的下平段部分用可传力的外包软垫层的伸缩管代替伸缩节，钢管材质采用WDB620非调质高强钢。钢管斜直段的坡度为1:2.3，1#-4#钢管的弯管为空间弯管，5#钢管为平面弯管。
2 施工特点
根据公伯峡水电站压力管道设计体型、钢管布置型式和施工的具体情况，压力钢管的施工具有以下特点：
（1）压力钢管斜直段管线较长，坡度较缓。1#-5#机斜直段压力钢管呈辐射状布置，长度各不相同，其中1#机斜直段最长，为226m，因此如何解决大范围内的钢管吊装问题是施工的一个难点。
（2）1#-4#机压力钢管弯管设计为空间弯管，空间角各不相同，如何保证空间弯管的安装精度是施工的关键。
（3）压力钢管上斜直段和与蜗壳相连接的下平段部分设计用可传力的外包软垫层的伸缩管代替伸缩节，钢管材质采用WDB620非调质高强钢，该技术方案从施工角度来讲，是一个新的技术，没有先前已实践成熟的施工经验可借鉴。
3 施工技术措施
3.1 压力钢管制作
（1）制作工艺流程。板材复检→划线下料→卷制→组圆→纵缝焊接→调圆、纵缝矫正→装焊附件→单节验收→摞节→环缝焊接→摞节验收→
出厂。
（2）划线下料工艺。板材划线、下料之前，首先严格按照施工图纸绘制出车间加工图、排料图及下料尺寸，作为车间划线、下料依据，每节钢管按三张等长瓦片进行排料。空间弯管段制作时按照平面弯管展开制作，在安装时将管节沿其中心轴线旋转来实现空间角度。钢管划线、下料及制备坡口均由LQK8-200数控切割机完成，该设备施工精度很高，而且节省劳动力。
（3）卷制工艺。瓦片卷制采用W11-40×3000三辊式全液压卷板机卷制，在40mm卷制机上用胎模将钢板两端进行预弯，预弯后进行卷制。卷制时，不得锤击钢板，防止在钢板上出现伤痕。卷制好后，将瓦片以自由状态立于平台上，用弦长1.5m的弧度样板检查弧度。瓦片与样板间隙控制在
2.5mm内。
（4）组圆工艺。瓦片组圆在专用组圆平台上进行，其支承面的平面度均控制在1mm内。用码子、楔铁对圆。先将两端管口的对接间隙和对口错边调整好，用拉板固定，然后再调整中间位置和对口错边。严格控制管口平面度偏差、实测周长与设计周长的偏差等要素符合DL5017-93规范要求的规定。控制钢管周长时要考虑纵缝的焊接收缩量为6～7mm。组圆后，纵缝处用弦长1.5m的样板检查，样板与纵缝的间隙＜2.5㎜。
（5）调圆工艺。钢管调圆用自制米字支撑完成，一般情况下每节钢管管节中间部位装一榀米字支撑，在高强钢管节上每节设2～3道米字支撑。米字支撑安装好后进行调圆。为提高钢管制作精度，调圆采用测量钢管半径的方法控制圆度。钢管圆度要求：同端管口实测最大和最小直径之差，不应大于4mm，每端管口至少应各测2对直径。
（6）摞节工艺。摞节压缝单节钢管验收合格后，进行钢管的摞节，摞节压缝采用独抱两点压缝法，将错台控制在板厚的15%以内，且不大于3mm。空间弯管的摞节是施工的一个难点，单节弯管按照平面弯管进行制作，摞节后，将提前计算好的为实现空间角而要所旋转后的管口控制点标示在管口，作为安装控制所用。控制此标示点的位置是质量控制的关键。
（7）出厂验收。压力钢管制作采用流水作业的方式进行，在制造过程中组织阶段性验收，验收合格的管段即可出厂，运至安装现场，进行安装工作。
3.2 压力钢管安装
（1）安装工艺流程。钢管加固埋件埋设→测量放点→钢管运输吊装就位→调整、压缝→复测、焊前验收→环缝焊接→钢管加固→验收。
（2）钢管运输。钢管的运输采用40t平板拖车，管节平放于拖车上，用手拉葫芦“竖式”绑扎、固定。为防止运输过程中钢管变形，运输管节必须与运输车绑扎牢靠。
（3）钢管吊装设备布置。压力钢管上平、上弯段及下平、下弯段的吊装利用吊装设备直接就位，斜直段管线较长，我们根据现场地形，经过仔细研究核算，最后决定的方案为：在斜坡段上铺设轨道，并自制下滑台车，钢管先用自制的下滑台车，由10t卷扬机牵引运输就位。该方案经过实施，顺利完成了斜坡段钢管的安装任务，节省了
投资。
（4）始装节和凑合节位置设置。为减小安装难度，整条钢管设置两个始装节，即上平、上弯段始装节设置在上弯段最下游一节钢管，下平段始装节设置在与蜗壳相接的第一节钢管。贯通时的最后一节钢管作为凑合节，取消了原设计中间位置的凑合节，节省了投资。
（5）管节安装工艺措施。钢管安装前，先由测量队在施工现场按设计图纸放出管口上顶、下底、左平、右平四点的水平投影点，作为调整依据。钢管吊装之前，先将要对接的两管口椭圆度进行检查，根据检查值用米字支撑将管口椭圆度进行调整，使吊装以后两管口的错台量消除到最小，并且在现场量出所要对接的两管口的周长，根据周长差，计算出错台量，作为调整压缝的依据。然后将钢管吊装就位，做临时支撑加固。钢管吊装就位后，先按照提前放好的测量点对管口进行调整，并利用吊线坠配合钢卷尺测量的方法检查管口偏差，直至调整到管口偏差符合DL5017-93规范要求的偏差范围，然后对钢管加固，再进行压缝。压缝利用外力法两点压缝。