超大型压力钢管安装方案选择与分析

超大型压力钢管安装方案选择与分析摘要：本文通过雅砻江官地水电站引水发电系统压力钢管安装方案的优化选择，阐述超大型压力钢管安装的三种方案，并从安全、质量、进度、经济等多方面进行分析比较，说明应根据不同的施工条件优化选择施工方案及其必要性。

关键词：超大型压力钢管安装斜井运输厂房运输瓦片运输洞内组装焊接

中图分类号：tv551.1+5 文献标识码：a 文章编号：

一、前言

自建国以来,水电事业发展突飞猛进,尤其是近十年来,已建、在建中的特大型常规水电站和大容量抽水蓄能电站就有多座。这就要求引水压力钢管向大型化发展。例如,水口水电站钢管最大直径10.5m、岩滩为10.8m、五强溪为11.2m、彭水为14.0m，向家坝为14.4m，三峡为12.4m。也正是由于压力钢管的大型化，使得压力钢管安装成为各电站工程施工中的重点、难点之一。本文以雅砻江官地水电站压力钢管的安装方案优化选择为例，阐述超大型压力钢管安装的三种方案，希望能对类似工程起到借鉴作用。

二、工程概况

官地水电站位于雅砻江干流下游、四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。上游与锦屏二级电站尾水衔接，

库区长约58km，下游接二滩水电站，与二滩水电站相距约145km。距西昌市公路距离约80km。

本工程引水发电系统采用右岸地下厂房布置方案，由进水口、引水洞、主、副厂房、母线洞、主变室、出线洞、永久通排风系统（厂房排风洞、主变排风洞、厂房进风洞）、进厂交通洞、尾水管及连接洞、尾水调压室、尾水隧洞、厂房防排水渗设施及地面开关站等组成。引水发电系统采用单机单管供水，共装4台单机容量600mw的水轮发电机组，总装机容量2400mw。

电站采用单机单管供水，布置有4条压力管道，压力管道为内径11.8m的圆形隧洞，从上至下由上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段组成，上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段前段（灌浆帷幕以前）为混凝土衬砌，下平段后段（灌浆帷幕以后）为钢板衬砌回填混凝土，衬砌总厚度均为1.0m。单条管道总长

298.528m~409.299m。钢板衬砌混凝土段（即压力钢管段）长度34.95m，每条管道布置相同，各16节。管壁所用的钢材分为16mnr 和600mpa级高强钢两种：其中16mnr管节长度16.95m，直径11.8m，管壁厚度40mm，分6节制造。高强钢直径11.8m，管壁厚度38mm，长度2m，1节；渐变段直径11.8m变为9.6m，长度13m，管壁厚度40mm，分6节制造；直管段直径9.6m，管壁厚度42mm、46mm、48，长度1m，各1节。四条管道管壁16mnr工程量为791.883t，钢管加劲环、阻水环等附件的钢材为16mnr钢材，工程量为249.271t，

合计1041.154t；四条管道管壁600mpa级高强钢工程量为

775.883t；压力钢管安装总工程量为1816.987t。

三、压力钢管安装施工条件

如“压力管道交通路线示意图（一）”所示，钢管加工场地布置在3#渣场场地b，至压力管道进水口，运距约2.3公里，公路宽度10m。压力管道上平段直接通过进水口开挖和出渣，无施工支洞。斜井段长度在90m左右，倾斜角度为60º。压力管道下平段设有一条施工支洞，断面为城门洞型，尺寸为8m×6m(宽×高)，支洞与压力管道相交的连接洞断面尺寸为7m×13.8m(宽×高)，支洞出口在进厂交通洞内，进厂交通洞断面为城门洞型，尺寸为11.8m×8.42m(宽×高)，从钢管厂经盘山公路、进厂交通洞和压力管道下支洞，可分别到达厂房安装间和压力管道下平洞，运距约8公里，沿途道路均为水泥路面。

四、压力钢管安装施工方案说明

1、方案一

压力钢管在制造厂制作成单节，运至进水口，利用布置在洞口的60吨龙门吊卸车并翻转，安放到洞内运输台车上进行可靠加固，然后利用设置在洞口的卷扬机牵引进洞，4条压力管道钢管均从3#压力管道运进洞内，其中1#、2#、4#洞内钢管从下平段压力管道连接段分别运至各压力管道内，然后再利用各管道内的卷扬牵引就位。每条压力管道与施工支洞连接段交叉处顶部半径4.5m范围内，

扩挖3m深，布置天锚，以满足钢管吊装的需要。

（1）洞外运输

（2）洞内运输

2、方案二

每节压力钢管在制造厂分四个瓦片制作，并完成两个瓦片的组对焊接及加劲环的焊接，作为现场管节组装焊接的瓦片，安装内支撑，防止运输过程中变形，安装焊缝两侧300mm范围的加劲环在安装现场进行组对焊接。现场组装焊接位置如附图“压力钢管安装及开挖图（四）”所示在施工支洞与主洞的交叉处，每条主洞洞顶开挖3m深的一个梯形槽，梯形槽上宽为2m，下宽为3m，长度9m，槽顶每隔2m设置一道插筋。利用卷扬及倒链安装一个8.5m长的电动葫芦行走梁及40t电动葫芦。

（1）运输

压力钢管分两个瓦片运进洞内，运输时钢管瓦片轴心垂直于地面，进洞后利用吊装设备翻身。

①运输路线：3#渣场竹子坝料场公路进厂交通洞压力管道施工支洞1、2、3、4#压力管道下平段。

②运输车辆：20吨拖车

（2）钢管瓦片的洞内组装

如附图“压力钢管安装及开挖图（四）”所示，钢管下瓦片运输到主洞与施工支洞交叉处，利用40t电动葫芦卸车，吊装到组装运

输台车上，钢管组对运输台车长度不大于3m，运输台车上设置4个可以自由转动的轮子，用于瓦片及钢管焊缝位置的调整。利用滚轮转动调整焊缝处于水平位置。吊装上瓦片时，利用车间内设置的定位板进行钢管的组对，另外如焊缝的位置有偏差，可利用台车滚轮进行调整配合组对。

3、方案三

每节钢管在制造厂制作成三个瓦片，完成加劲环的组装焊接（安装焊缝两侧各300mm范围的加劲环在安装现场进行组对焊接）。然后运至主厂房安装间，进行管节组对、纵缝的焊接及内支撑的安装，再利用80t/30t/10桥机吊装到压力管道靠近厂房的洞口处的运输台车上，该处设置支架将轨道伸入厂房8m，利用5t卷扬牵引至洞内安装位置（超过500mm），卷扬机布置在钢管起始点上游20m处。由于定位节设置在靠近厂房与蜗壳连接的首节钢管，故所有管节须全部运进洞内后，再从定位节开始依次回装。

（1）钢管运输

压力钢管分三个瓦片运到安装间，运输时钢管瓦片轴心平行于地面，瓦片底部设置弧形托架，防止运输过程中的变形。

①运输路线：3#渣场竹子坝料场公路进厂交通洞主厂房安装间

②运输车辆：20吨拖车

（2）钢管组装平台布置