新疆新能大山口二级水电站工程压力钢管施工

王 成

（新疆北方建设集团有限公司 新疆奎屯 833200）

1 工程概况

新能大山口二级水电站工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内，选用3台单机容量1.65万kW的混流式水轮发电机组，总装机容量4.95万kW。多年平均发电量2.38亿kW．h，装机年利用小时数4803 h。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物等级为4级，临时性水工建筑物级别为5级。最大发电水头35.8 m。大山口二级水电站主要建筑物由首部枢纽、引水工程、发电厂房及尾水渠三部分组成。其中：大山口二级水电站首部枢纽主要建筑物包括开敞式溢流堰、泄洪冲沙闸等；引水工程由引水发电洞、调压井、压力管道组成；发电厂房由主厂房、副厂房、升压站及尾水建筑物组成。

引水发电压力管道采用一管三机方案，压力钢管采用主管连接四通无梁岔管布置，主管管径8.552 m,支管管径分别为6.862 m，4.632 m，管内设计流量210m3/s，三条支管垂直进入副厂房，通过蝶阀，蜗壳和机组相连接。压力钢管为地下埋管，以钢筋砼，抛石砼及钢衬联合承载，设计选用Q235C钢板。压力钢管总长为300 m，共重约550 t，共分100节，钢管壁厚16～38 mm。压力钢管施工由新疆北方建设集团中标承建，管道制作由具有多年丰富施工经验的新疆汇通水利金属结构厂制作安装。

压力管道制作安装工作于2012年7月开始至10月完成。

2 项目的组织管理

北方公司在大山口二级水电站设立项目部，由项目部统一负责整个施工的现场生产、技术、质量、安全、进度、材料及财务方面的管理协调。项目部人员都是具有多年丰富施工经验的人员组成，进行现场加工制作安装的技术工人也是熟练施工人员，如焊工、电工、铆工、起吊工、金属结构防腐工种等也是有着多年的现场加工制造经验，能够满足现场施工的需要。管理人员加技术工人合计32人。

项目部针对压力钢管的施工特点设置各专业管理部门及制造安装施工队伍。制造队伍在乌鲁木齐西山厂房完成压力钢管安装单元节的制造及钢岔管的压制成型，在施工现场完成钢岔管大节组队及钢管安装节的安装，钢岔管的安装及伸缩节的安装。钢管及钢岔管的制作下设下料班组，瓦片压头及瓦片卷制班组，吊装运输班组，制造单元节拼装班组，加劲环组装班组，安装单元节组装班组，焊接班组，涂料涂装班组。钢岔管及钢岔管安装队下设钢管吊装班组，钢管组队班组，焊接班组。

同时，项目部密切与业主方 （新能集团大山口二级项目部），设计方（新疆水利水电勘察设计院），监理方（武汉长科大山口二级水电站监理部）紧密联系，对施工中出现的问题及时提出，邀请各方共同解决。

3 压力钢管的制作工艺

3.1 压力钢管生产工艺流程图

压力钢管生产前的准备工作材料采购→下料与焊缝坡口加工→瓦片的成型与运输→单节钢管成型→单节钢管纵缝焊接→单节钢管外观检验与无损探伤→支撑环的组对及检验→安装单元节的组对→安装单元节的焊接→安装单节外观检验与无损探伤→安装单元节防腐→检查与验收→施工场地内运输。

3.2 压力钢管制造工艺方案

本工程典型钢管内径为Φ8500，Φ6800，Φ4600，工程工艺设计钢管由整板（2张或3张）进行下料，然后采用瓦片的压头，卷制，对圆，焊接，在乌鲁木齐西山厂房完成瓦片的制造。然后运至工地制造现场。在工地完成钢岔管安装的单元节制造。瓦片在厂房卷制完成后用汽车运至工地，钢管瓦片由相应弧度的弧形托架支撑运输。工地现场搭设一个对接平台，一个加劲环组装平台，一个钢岔管安装单元节组对平台，一个安装节焊接工区，一个防腐涂装区。工地制造厂及安装制造厂吊装主要采用15 t，50 t吊车及25 t龙门吊配合吊装。

1）压力钢管生产前的准备工作：针对此项工程特点设立专门的项目管理机构，配置专业施工管理、经营核算、材料供应、技术、质检、生产作业的各类人员。对从事本项工程的特殊工种施工人员如焊工，电工，起重工必须持有相关专业资格证书和上岗证，并从事相应岗位工作，确保施工过程的生产工作全过程可控。

技术人员，质检人员应充分理解招投标文件，通用与专用合同条款，技术条款，设计图纸，施工规范等工程文件，制订此项工程的生产工艺技术文件，用来规范指导施工中的环节与施工工序，使工序质量得到有效控制，质量检验规范，标准要求。并与设计及监理保持沟通，做到信息传递及时，流畅。

材料员按照施工进度计划编制材料采购计划，计划应包括所需主材，耗材，辅材。选择三家以上质量可靠的专业生产厂家或代理商进行分供方评定，选定最优方签订采购合同。每批进货材料必须提供制造厂产品质量证明书，合格证。进货材料应与产品质量证明书相符，严禁使用无合格证及质量证明书的材料。

2）压力钢管的放样，下料与焊缝坡口加工：根据设计图纸分别编制直管，弯管和岔管的排料单，排料时注意钢管分片位置应满足同一管节及相邻管节焊缝间距要求。

①岔管钢板的分块：岔管管节的环缝间距不应小于10倍的管壁厚度或300 mm或3.5(rt)1/2，其中r—钢管半径t—管壁厚度。岔管管节的纵缝与腰线和顶、底母线所夹的中心角不得小于15°，二者间距不得小于300 mm。标准直管段焊缝坡口在12 m坡边机上进行加工。使用数控切割机切割，应预留刨边余量，刨边机加工焊缝坡口。弯管及岔管下料采用坐标法放样，由数控机床进行下料，并在钢板上划出上下中心线，大小腰线及水流方向，并距切割线100 mm处样冲标记检查点和检查线，总分切割后上刨边机制备焊缝坡口，环缝弧线采用半自动切割机制备焊缝坡口。加劲环的下料采用地规划线，半自动切割机切割。加劲环切割后采用风动铆枪校圆。坡口加工完毕后，立刻涂刷无毒可焊性车间底漆。

②制造单元节的成型。制造单元节由整片钢板下料，压头，卷制，对圆和焊接。

端头压制工艺采用4000 kN框式压力机对刨加工后的钢板两端头进行压制预弯。压制模具设计采用弧胎形式，根据板料回弹系数，板厚，制弧半径等参数计算出公模、母模压制曲率。瓦片卷制采用W11-30×3000型卷板机，钢板进入卷板机卷轴，调整好卷制位置后进行卷制。卷制过程中使用弧长不小于1.5 mm的卡户样板同步检测。对圆在专用平台上进行，划出与设计图纸相符的圆和相应板后的外圆同心圆地样，同时在圆内外各平均设置8个撑圆点，将两瓦片按地样线撑圆并对成整圆，再距钢管上口300 mm安装米字支撑。对立放在专用平台上的制造单元节进行全面检验。钢管的纵缝焊接采用埋弧自动焊接，在纵缝焊接区专用滚胎台车上进行纵缝焊接。焊接后进行焊缝外观检查和无损探伤，无损探伤应在焊接完成24 h后进行，缺陷处按焊接工艺要求处理。组装加劲环分为8大片组焊而成，将组对好的制造单元节起吊至加工平台上，进行组对，合格后与管壁点焊固定，完成焊接。

③安装单元节的组对及其检验。安装单元节的组对应按照里程的排列和各自的结构图的顺序组对，保证制作、安装施工交叉进行。组拼时，相邻管节的纵缝间距应错开500 mm以上为宜。在环缝对口时如存在周长差，应在全周长上均匀分布。组对时应保证整个安装单元节的直线度。可依管口100 mm检查进行调整检测，并辅以拉钢琴线的方法予以复测调整。安装单元节的环缝焊接包括制造单元节的对接缝环缝和加劲环与管壁的连接角焊缝。安装单元节的环缝焊接采用悬臂式自动焊，在自动焊滚胎上进行。环缝焊接完毕后清理干净，起吊至探伤区进行外观检验和无损探伤实验。

④安装单元节的防腐及其检验。将检验合格的安装单元节起吊至喷砂除锈场地，用方木铺设平稳，喷砂除锈前应将钢管表面的焊渣，焊疤，毛刺，油脂等污物清除干净，采用喷射方法，所用磨料应清洁干燥，喷射用的压缩空气须过滤，除去油水。喷砂除锈应严格按照钢管生产防腐工艺执行。将喷砂检验合格的安装单元节起吊至涂装区进行涂装处理，包括内壁喷锌和外壁涂装。严格按照防腐工艺和设计图纸要求进行。涂装完成后，由专职防腐检验员进行检验和验收。合格后，将安装单元节起吊至成品存放区。存放区应用方木铺垫平稳，安装单元节的吊装采用立式，管节外壁还应焊接两处钓耳板，安装时使用。

⑤管节制造质量检验与验收。钢管管节和附件全部制作成后，施工方向监理单位提交钢管管节和附件的验收申请报告，同时提交管节和附件清单，钢材，焊接材料，连接件和涂装材料的质量证明书，使用说明书或检验，实验报告．焊接程序和工艺报告，焊缝质量检验报告，焊缝质量检验结果，缺陷修整和焊缝缺陷处理记录，钢管管节和附件的尺寸偏差检查记录，涂装质量检查记录。最后在监理单位审查同意后，组织对钢管管节和附件的检查验收，验收合格后由监理单位签发质量合格证。

4 压力钢管的安装工艺

4.1 压力钢管安装工艺流程图

施工前准备，设置测量基准点，始装节钢管安装及检验，其余段安装及检验，伸缩节安装及检验，安装环缝焊接，焊缝外观及无损探伤，灌浆孔的封堵及补漆，应力消除，完工验收。

4.2 压力钢管安装工艺流程

1）安装前应具备的条件。首先安装单元节制造完毕，监理验收合格，才可用于安装。场地清理干净，安装前期测量完毕。

2）压力钢管安装顺序。依照土建单位提供的工作面，拟先安装1号，2号，3号机穿墙管及小支管，然后依次安装主管及钢岔管，最后安装合拢缝。

3）压力钢管安装的工艺措施。本压力钢管始装节为与下弯段相接的第一节钢管，安装顺序为先将始装节的管口按测控网测定的里程点位置初步调整好，依据上，下，左，右中心线用千斤顶调整其高程和纵向中心。初步调整好后，在对里程，高程，纵向中心线进行综合细调，保证安装中心线的偏差符合规范要求。第二节钢管安装单元节吊装就位后，将下游端口与始装节的上游端口合拢，调整其高程，里程，纵向中心线。调整完毕后，对管节进行固定和环缝的对口调整。调整好后，在钢管外壁点焊加固，点焊长度要求8 mm,间距300 mm，由具有上岗资格证的焊工点焊。钢岔管按工艺及设计要求将制作为4个单元，分别为主岔管，左岔管，右岔管及肋板。钢管外支撑采用L100角钢支撑，支撑在钢管下半圆处，并与支撑基础连接牢固。安装节安装调整，组对完毕并自检合格后，会同监理共同检查验收。

4）安装环缝焊接及其检验。安装焊缝的焊接采用手工电弧焊，先焊接钢管的内侧，外侧碳弧清根打磨干净，最后用外侧施焊的焊接方法。每道安装环缝由一组4名焊工完成，4名焊工按中心对称布置，焊接时采用退步焊，保证钢管均匀受热，防止焊接收缩影响钢管的安装精度。焊接过程中，要对安装节的高程，纵向中心，倾斜度及伸缩量进行观测，焊接完成后，对各项指标进行检验，检验合格后，进行下道工序的施工。安装焊缝焊接完成后，进行焊缝外观检验和无损探伤检验。

5）安装节内外壁防腐。安装节焊接及检验完毕合格后，开始内外壁防腐工作，主要是焊缝两侧和钢管内外壁由于安装损伤的部位。防腐工作由专职防腐人员按照防腐规范的要求进行。完成后，进行自检，自检合格后，会同监理对钢管全部涂装进行质量检验和验收。

6）压力钢管的质量检验与验收。在钢管安装过程中，施工单位应会同监理人对现场施工的每条焊缝进行检查验收。不合格的焊缝应进行返工和重新检验。验收记录应经监理人签认。钢管的现场涂装工作结束后，施工单位会同监理单位对钢管，表面的涂装质量进行检查验收，检查范围包括焊缝两侧的现场涂装部位和管节出厂前涂装面的损坏部位。不合格的涂装面应进行返工处理，重新检验合格后验收记录应经监理签字认可。

7）压力钢管的应力消除。钢岔管的应力消除委托水利部水工金属结构质量检测中心完成。

5 压力钢管的完工验收

当工程完成合同范围内的全部单位工程以及有关的工作项目，已具备符合合同要求的完工资料后，施工单位向监理单位提交验收申请报告，监理单位收到申请后，审核认为工程已具备完工验收条件的，提交发包人进行工程验收，发包人在收到完工验收申请报告后的56 d内签署工程移交证书，颁发给施工单位。

新疆新能集团大山口二级水电站土建三标压力钢管工程，在压力钢管尺寸和规模方面位列当地再建同类水利水电工程中前列，其制作和安装方案具有一定特色，在施工中，在制作、施工工艺本着结合实际，简单实用，保证质量的前提下，加快了工程进度，保证了安全，其施工管理中有许多可总结借鉴之处，给我单位在今后的项目施工管理中提供了宝贵的经验。