黑麋峰抽水蓄能电站引水压力钢管安装及运输

摘要：本文较为详细地介绍了黑麋峰抽水蓄能电站引水压力钢管安装工期在大大压缩的情况下，结合工程实际，制订安全可靠、科学合理的安装及运输措施实现工期目标，以便类似工程借鉴。

关键词：抽水蓄能电站引水压力钢管安装运输

中图分类号：文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1工程特点

1.1 概况

黑麋峰抽水蓄能电站工程主要由上水库、输水发电系统和下水库三大建筑物组成，装有4台单机容量为300MW的可逆式水轮水泵机组，输水系统上游输水主洞采用一洞两机、下游输水隧洞为一洞一机的布置型式。

上游输水主洞（1#或2#）由上库进/出水口、上平段、斜井段、下平段、高压岔管段、高压支管段（1#、2#或3#、4#）组成（见图1：引水系统平面布置图）。4条引水压力钢管布置在高压岔管段末端至主厂房球阀延伸节处，总长为391.61m（4条钢管长度分别为100.821m、109.984m、94.984m、85.821m）。钢管直径由5.3m渐变径至2.8m(变径管为直角锥管，单条长度为25m)，钢管总重为1784t，壁厚为28、36、40、50mm，其中壁厚为36mm和40mm钢管的材质为WDB620E高强钢，WDB620E高强钢用量为477t，其余为16MnR钢。

图1：引水系统平面布置图

1.2 工期要求

4条引水钢管原计划安装工期为296天。因土建处理混凝土岔管和有关断层等方面的原因，大大延误了引水压力钢管安装时间。为了确保2008年年底首台机组（1#机）发电目标，最后确定引水压力钢管安装工期缩短至180天。为减少在钢管安装、运输期间与土建施工的交叉作业，要求在1个月内将4条引水钢管全部运输到位，再进行钢管的调整、焊接等。

4条引水压力钢管共加工成124个安装单元，单元最大重量约为28吨，单元最大运输长度为4m。

2安装前的准备工作

2.1 轨道布置

压力钢管洞内运输采用P24钢轨，轨道布置范围：4#施工支洞与1#（2#）引水隧洞交叉处1#（2#）岔管钢管出口主厂房1#、2#（3#、4#）球阀支墩处，轨道间距为2.5m，球阀支墩处悬空部分轨道采用型钢作支撑。

2.2 卸车、牵引系统布置

2.2.1在4#施工支洞与1#、2#引水隧洞交叉处顶部布置卸车用的天锚（天锚由插筋、工字梁、圆钢组成，见图2）、起重滑车H32×4D、起吊钢丝绳φ24（6×37+1）。同时在4#施工支洞的1#、2#引水隧洞之间布置2台5吨卸车用卷扬机。

图2：天锚布置图

2.2.2在1#引水隧洞和2#引水隧洞上游侧（以4#施工支洞为界）各布置1台3吨牵引用卷扬机，在高压岔管段中心、岔管段转弯处等处埋设地锚，布置导向滑轮、手拉葫芦，以便运输台车的前行与转向。在压力钢管出口处埋设地锚设置导向滑轮，以便钢管运输到安装位置。

2.3 运输台车设计

运输台车由四个可以360°任意转向的车轮、台车架和钢管弧形托架组成。

3钢管运输及安装

3.1 钢管运输、安装顺序：由于靠近主厂房侧出口处有一段25m长的直角锥管段，且因洞径开挖尺寸限制，4条引水压力钢管均从下游向上游进行运输、安装（主厂房第一节为始装节除外）。

3.2 汽车运输：始装节由工地现场加工厂直接经进厂交通洞运输到主厂房装配间，再利用主厂房桥机吊至上游边墙处运输台车上，然后用卷扬机牵引到安装位置，始装节采用弧形托架平放运输（钢管管口与汽车货台面垂直）；其它钢管由加工厂经进厂交通洞、送风洞、4#施工支洞，运抵4#施工支洞与1#、2#引水隧洞交叉处卸车处。考虑到施工支洞尺寸的限制，钢管采用立放运输，运输时在车厢两侧用四只手拉葫芦和钢丝绳将钢管与运输车辆捆紧，防止运输途中倾翻造成事故。

3.3 钢管卸车及台车运输：利用在4#施工支洞与1#、2#引水隧洞交叉处顶部预先布置好的卸车系统将钢管从汽车上吊起，汽车驶入避车洞。利用起吊系统将钢管进行90°翻身和转向后提升一定的高度，将运输台车拉到钢管下方，钢管缓慢放到运输台车上并与之加固焊接，再利用3吨卷扬机牵引台车在轨道上前进，在岔管段、岔管转弯处导向滑轮和手拉葫芦实现台车的前行与转向，最后通过钢管出口处的导向滑轮将钢管运至安装位置。

3.4 钢管临时固定：钢管运输到位后，采用4只千斤顶均衡地将运输台车及钢管顶至略低于安装高程，在钢管腰线以下用型钢进行临时固定，型钢支撑只允许焊接在加劲环上。固定完毕后放下千斤顶，将运输台车拖出，再进行下一钢管的运输、固定，直至钢管全部运输到位。钢管与钢管之间留一定的间隙，以便安装人员进入。

3.5 始装节调整：将台车和弧形托架拖入待钢管底部，将4只千斤顶支撑在台车上，将托架顶至与钢管接触后再继续将钢管顶至设计高程。当钢管的中心、高程、里程调整合格后，利用原有型钢支撑并点焊固定，钢管顶部也用型钢支撑固定，后即撤去千斤顶，再复查钢管的中心、高程、里程，若无变化，即将支撑和钢管焊接牢固，退出台车与托架。钢管的两端管口均要求加固，安装完成后交土建浇筑混凝土。

3.6 其它钢管调整：首先钢管与拖架顶起使临时支撑脱空地面，再割除临时支撑后将钢管放至台车上，然后用人工将钢管与台车推至安装位置。参照始装节进行钢管的中心、高程、里程的调整，同时利用拉紧器、压缝器、楔子板等调整压缝，控制焊缝间隙的均匀性及管壁错位。钢管的中心、高程、里程调整合格后加固定位焊接。

4钢管安装的焊接

4.1 焊接人员的要求

从事压力钢管一、二类焊缝焊接的焊工（包括定位焊、返工焊缝），应持有国家有关部门颁发的有效焊工合格证书；考试科目应与本工程钢材类别、焊接方法、焊接位置和焊条类型等相一致。焊接WDB620E高强钢的焊工在上岗前，须经通过与钢管同材质、相近板厚、相同焊接工艺条件下的培训与考核，经考核合格后方可施焊。

焊接质量检查人员应经过国家有关部门专业的技术培训，并取得相应资格证书。同时应具备高强钢焊接和质量管理知识，且有一定实践经验和技术水平。

4.2 焊接工艺

4.2.1现场安装环缝坡口型式为双面焊不对称的“X”型坡口。环缝焊接按安装顺序依次施焊，不得跳越。先焊钢管内侧焊缝，后焊钢管外侧焊缝。根据钢管直径的大小，由偶数（一般为4人）焊工对称分段退焊，所有焊工应同时施焊，焊接参数基本相同。根层分段退焊焊缝长度为300mm～400mm见图3（a），中间各层焊缝长度为500mm～600mm见图3（b），盖面层不分段施焊见图3（c）。

4.2.2焊接参数（见表1）

表1 焊接参数

钢号 焊条型号

（牌号） 焊条规格

（mm） 焊接

位置 焊接电流

（A） 电弧电压

（V） 焊接速度

（cm/min） 电源及极性

WDB620E

16MnR E6015-G

（CHE62CFLH）

E5015-G

（J507RH）

E5015

（J507） φ3.2 F 110-120 23-27 8-10 DC+

φ4.0 160-175 24-28 10-17

φ3.2 V 110-120 22-26 7-8 DC+