水电站压力钢管安装施工方案

1锦屏一级电站压力钢管安装施工方案1工程概述1.1工程概况本合同设有6条压力管道，管道平行布置。压力钢管布置在压力管道的上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段、渐变段和连接段，由直管、弯管、锥管、连接段及其部件组成，连接段出口与蜗壳相接。上平洞和60°斜井的钢管内径φ9.0m，渐变管段长14m，钢管内径由φ9.0m变为φ7.0m。本标6条压力钢管总制作安装工程量约17619.4t，钢管内径有D=9m和D=7m，材质有16MnR和600MPa高强钢，壁厚δ=24～62mm，其中16MnR低合金钢壁厚δ=24～36mm，600MPa高强钢壁厚δ=36～62mm。附件主要包括阻水环、加劲环。根据现场的运输条件，拟定：上平段和斜井段压力钢管单节制造长度为3.0m，单节出厂，最大体形尺寸为φ9648×3000mm，最大起吊运输重量为30t；下平段制造长度为3.0m单节出厂，最大体形尺寸为φ9596×3000mm，最大起吊运输重量约为36t。6条引水洞压力钢管设计制作安装总重量为17619.4t（比投标文件工程量17163t增加456.4t），6条压力钢管轴线总长度为1732.146m。1.2编制依据本措施主要编制依据为相关设计图纸、相应的施工规范和验收规范，主要编制依据如下：1、《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017-2007）2、《四川省锦屏一级水电站压力钢管制造及安装技术要求》设计通知（总640号）3、《引水发电系统土建及金属结构安装工程招标文件（C401）》及投标文件。4、《压力管道钢衬段管节图（1/4）》【CD66-SG-435-1(17,21,25,29,33,37)】25、《压力管道钢衬段管节图（2/4）》【CD66-SG-435-1(18,22,26,30,34,38)】6、《压力管道钢衬段管节图（3/4）》【CD66-SG-435-1(19,23,27,31,35,39)】7、《压力管道钢衬段管节图（4/4）》【CD66-SG-435-1(20,24,28,32,36,40)】2钢管运输2.1钢管运输路线下平段钢管运输路线：从右岸大坪营地北沟（钢管1#拼装厂）出发→3#公路→5#公路的1#隧洞→1#公路的1#隧洞→进厂交通洞→地下厂房安装间→各引水支洞→钢管安装位置；下弯段、斜井段、上弯段、上平段钢管运输路线：从进水口1777平台（钢管2#拼装厂）出发→1#施工支洞→钢管翻身场→3#引水洞→1#-1施工支洞与的3#引水洞交叉（钢管吊转）处→1#-1施工支洞与各引水支洞处的钢管吊转处→各引水洞→钢管安装位置。由于2＃钢管厂的钢管运输过程中，9＃路延长线与1＃施工支洞交叉处的转弯半径较小，钢管运输过程中在此部位无法直接转进1＃施工支洞。2＃钢管厂出厂的管节，在通过9＃路延长线时，拖板车采用倒车的方式将钢管运输到交叉处，车尾向1＃路方向调头后，拖板车正向将钢管运输到钢管翻身场。压力钢管成品管节在平板拖车上采用平放管口向下的方式运输，采用4个5t手拉葫芦进行钢管的加固，加固应牢固可靠。参见下图（成品钢管运输立面图、俯视图）。3成品钢管运输立面图、俯视图2.2瓦块运输右岸大坪营里北沟的1#拼装厂（钢管瓦片制作场）卷制电站所有引水洞的压力钢管瓦块，下弯段、斜直段、上弯段、上平段的钢管瓦块的拼装场地在2#拼装厂（进水口1777平台）。瓦块运输路线为：从1#拼装厂出发→3#公路→5#路3#、4#、5#隧道→9#公路（隧道）→2#拼装厂。为防止瓦块在运输中产生变形，利用托架、槽钢、螺栓、螺帽、链子葫芦等进行加固，并在瓦块间的空隙处加垫木板，在托架上焊制挂链子葫芦的专用吊耳。每车可运输4个瓦块。参见下图（瓦块运输示意图）。瓦块运输示意图2.3钢管的卸车和翻身1、下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管的卸车和翻身4为满足下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管管节洞内卸车、翻身和洞内运输的要求，在1#施工支洞与3#引水支洞交叉处设置翻身场，共1个翻身场；每条引水支洞与1#-1施工支洞交叉处设置一个钢管吊转场，共有六个吊转场。在1#施工支洞上游侧的3#引水洞内布置1台5t、1台12t卷扬机，用这两台卷扬机做动力，配合2组40t天锚和2套50t（4门）滑轮组实现钢管的卸车和翻身。翻身场和吊点的平面布置如下图翻身场立面图和翻身场平面图所示。翻身场立面图（沿3#钢管道纵轴线剖视）5翻身场平面图为保证钢管能顺利卸车和翻身，翻身场空间要足够大，特别是要能保证高度要求，高度应不少于15m。为保证钢管在1#施工支洞和1#-1施工支洞之间的运输，在1#-1施工支洞两端端头开挖一卷扬机布置场，开挖尺寸为：长×宽×高＝15m×4.5m×4.5m。具体尺寸参见附图一《安装设备布置示意图》。2、下平段钢管的卸车和翻身在安装间利用厂房80t小桥机起吊并吊运到各引水支洞后进行翻身。2.4洞内钢管的运输1、下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管的洞内运输将钢管用40t平板拖车直接运输至1#施工支洞与3#引水支洞交叉处，利用设置在3#引水洞内的5t和12t卷扬机（布置在1#施工支洞上游侧）配合布置在翻身场的二组40t吊点进行卸车和翻身，之后将引水洞内的运输台车拖至已翻身的钢管底部，按管段的上、下游方向6摆放在运输平台车上，因管径较大，摆放和加固时要注意使管段和台车的重心保持一致。采用4个5t手拉葫芦、钢丝绳加固在钢管运输台车上，利用布置在1#施工支洞上游侧3#引水洞内的12t卷扬机，将钢管牵引下放到位于1#-1施工支洞与3#引水洞交叉处的钢管吊转场。在经过空间圆弧段时，布置一转向滑车（在圆弧段的合适位置预埋锚杆来固定滑车）进行钢管的转向。钢管经3#引水洞运达钢管吊转场后，利用布置在吊转场的天锚、挂装两个20t手拉葫芦实现钢管的提升和更换钢管运输台车。钢管运输台车更换后，分别用布置在1#-1施工支洞两端的1台5t和1台12t卷扬机实现钢管在1#-1支洞内的运输，将钢管牵引到相应位置。其运输状态参见下图。1#-1施工支洞内的钢管运输状态图7根据管节编号将钢管运达各引水洞与1#-1施工支洞交叉位置的钢管吊转场后，利用2个20t手拉葫芦进行再次吊转并加固后，利用各引水支洞内布置的20t卷扬机进行钢管的下放，经过、上平段、上弯段、斜坡段、下弯段到达各管节的安装位置。引水支洞内的钢管运输状态如下图所示。引水支洞内钢管的运输状态图由于引水洞的设计断面为φ10.6m的圆形断面，按轨距3m在设计断面上布置轨道后，钢管的运输高程超过钢管设计的安装高程，严重影响钢管的安装进度，同时还造成巨大的安全隐患。经与业主单位、监理单位协商，一致同意将引水洞底部进行扩挖以满足钢管安装的需要（参见引水洞内钢管运输状态图）。斜直段角度为60°，拖运、溜放时应平稳而缓慢，应随时观察钢管的加固情况。由于管节重量较大，在距离上弯段起弯点约10m的各引水支洞上平段的顶拱上布置1组40t的天锚配合32t单门滑轮和20t8卷扬机对经过上弯段、斜直段、下弯段的钢管进行溜放。在上弯段和下弯段处进行指挥的人员，必须用对讲机和哨子进行联络，确保运输的安全。为保证钢管在过上弯段时的稳定而不致发生倾翻，在钢管的+y方向挂一个10t的手拉葫芦，用于调整钢管的重心位置，在转弯过程中由短到长逐步调整10t手拉葫芦的长度以保持钢管的平稳转弯。钢管运输经过上弯段以后，为避免钢丝绳与地面之间产生摩擦而损坏钢丝绳，在上弯段转弯的位置设置托轮装置，钢丝绳从托轮上通过，使钢丝绳在下放钢管过程中不产生过度磨损。上弯段托轮布置如图上弯段托轮布置图所示。由于管径较大，在引水洞内，特别在斜坡段下放钢管时，要注意将钢管牢靠加固在运输台车上，并将运输台车与卷扬机钢丝绳可靠连接，在运输过程中，派专人巡查，发现问题及时用对讲机联络，并采取相应措施。2、下平段钢管的运输钢管用40t平板拖车直接运输至地下厂房安装间，将钢管用80t小桥机进行卸车和翻身并吊运到各引水支洞与厂房相交处，同时将施工支洞内的运输台车拖至已翻身的钢管底部，按管段的上、下游方向摆放在运输平台车上，用链子葫芦等可靠加固后，利用卷扬机将钢管拖运至各引水洞安装位置。2.5吊点布置及预埋9上平段：在翻身场的洞室顶拱处预埋两组承重荷载为40t的锚钩，在各钢管吊转点埋设2组承重荷载为30t的锚钩，在每条引水洞距离上弯段上部转弯点上游10m的顶拱上打设1组40t的天锚。6条引水洞共预埋8组40t、12组30t的天锚作为钢管卸车、翻转和吊转的吊点。吊点的吊耳板和连接板采用材质为16MnR、厚度为28mm的钢板根据锚杆的埋设的实际情况进行制作和安装。吊耳板与连接板的焊缝要求为不小于30°的双面坡口组合焊缝。焊缝焊完后应做超声波探伤检查。连接板与锚杆的焊缝为角焊缝，焊脚高应不小于18mm，且不应有咬边现象。吊点的预埋及结构型式如图40t吊点预埋示意图所示。40t吊点布置示意图管节运输时，将钢管放置在加垫木梁上，以保护管节及其坡口免10遭损坏。采用钢索捆扎吊运钢管时，在钢索与钢管间加设软垫。2.6强度计算和主要吊装设备选用1、锚杆强度计算参数一（30t天锚）：锚杆为螺纹钢筋，直径φ32mm，插入深度8.5m，外露0.5m，间距0.5m，每组6根，共12组。钢管最大吊重30t；查螺纹钢筋抗拉强度σb=49kg/mm2，倾斜角度为15°；每根锚杆抗拉强度：P1=cos15°πR2σb=cos15°×16×16×3.1416×49=38065.427（kg）每组锚杆的抗拉强度：P2=38065.427×6=228392.562（kg）锚杆的安全吊装载荷系数：K1=P2÷30t=228392.562÷30000=7.61锚杆在吊装30t重物时，安全系数为7.61，满足吊装要求。参数二（40t天锚）：锚杆为螺纹钢筋，直径φ36mm，插入深度8.5m，外露0.5m，间距0.5m，每组6根，共8组。设备最大吊重36t；查螺纹钢筋抗拉强度σb=49kg/mm2，斜拉角度为15°；每根锚杆抗拉强度：P3=cos15°πR2σb=cos15°×18×18×3.1416×49=48176.56（kg）每组锚杆的抗拉强度：P4=48176.56×6=289059.36（kg）锚杆的安全吊装载荷系数：K2=P2÷36t=289059.36÷36000=8.03锚杆在吊装36t重物时，安全系数为8.03，满足吊装要求。2、钢管翻身、吊转起吊设备选用最大吊重36t，选用50t滑轮组（3门）进行吊装。两组滑轮组装配后最小距离约2m，每组滑轮缠绕9根钢丝绳吊装；按最大吊重计算，平均单根钢丝绳拉力为4000kg。根据计算，选用5t卷扬机作为起吊动力设备。钢管翻身捆绑绳计算：钢管吊耳布置及绑绳示见下图。绳长取2.4m，共4根，吊点距离2.4m，计算得起吊夹角约为60度。11钢管翻身吊耳布置及捆绑绳示意图取安全系数K=5，单根钢绳破断拉力P=36000÷4×K÷cos30=51961.52㎏，捆绑绳采用6×37＋1钢绳，直径φ36.5mm，公称抗拉强度155kg/mm2，钢丝破断拉力总和78050kg。3、钢管溜放起重设备的选用单节钢管的最大重量（36t）加上运输台车的重量（2.8t）再加上滑轮组、起吊钢丝绳等吊具，单节钢管的运输重量考虑为40t。1）上平段钢管上平段的坡降为8.4%，其下滑力为3340.5kg。参见下图上平段钢管受力分析简图。故选用5t卷扬机单绳进行溜放。上平段钢管受力分析简图2）斜井段钢管斜井段的坡度为60°，其下滑力为34641kg。参见下图斜井段钢管受力分析简图。故选用20t卷扬机配合两个32t单门滑轮用3根钢丝绳进行溜放。12斜井钢管受力分析简图2.7、钢管溜放的方法钢管的溜放采用布置在1#-1施工支洞上游侧的20t卷扬机配合1个32t单门滑轮缠绕2根φ40mm的钢丝绳进行。为保证钢管在经过上弯段的平衡，在钢管的内壁焊接3个工艺吊耳。工艺吊耳的焊接以钢管的+y方向为起点，三个吊耳按三等分均布在钢管的内壁上。钢管+y方向上的吊耳主要用于悬挂10t手拉葫芦调整钢管经过上弯段时的角度。其余两个吊耳用于溜放钢管和管内安装