超深引水竖井压力钢管安装技术

陈博

（中国水利水电第六工程局有限公司机电安装分局，辽宁丹东 118000）

超深引水竖井压力钢管安装技术

陈博

（中国水利水电第六工程局有限公司机电安装分局，辽宁丹东 118000）

江西洪屏抽水蓄能电站每条引水洞设有2条竖井，上竖井高程差277 m，下竖井高程差295 m，压力钢管直径4 800～5 200 mm，文中介绍了压力钢管安装时采用的合理先进的施工技术方案，取得了良好的效果，为超深引水竖井压力钢管安装提供了宝贵经验。

竖井；压力钢管；安装；超深引水

1 概 述

江西洪屏抽水蓄能电站装机容量为1 200 MW（4× 300 MW），压力钢管主要布置在引水系统，引水系统为二洞四机布置，由上库进/出水口、上库闸门井兼调压室、上平洞、上竖井、中平洞、下竖井、下平洞、岔管和引水支管等组成。引水系统（除上平洞、上库闸门井兼调压室）均用压力钢管衬砌，每条引水洞共有2条竖井，其中上竖井高程差277 m，钢管直径5 200 mm，材质为600 MPa级高强钢（WDB620D）和Q345R钢，钢板厚18～30 mm，压力钢管安装重量2 180 t；下竖井高程差295 m，钢管直径4 800～5 200 mm，材质为800 MPa级高强钢（WSD690E）和600 MPa级高强钢（WDB620D），钢板厚28～52 mm，压力钢管安装重量3 038 t。竖井段压力钢管安装工程量目前为国内最大。

2 安装工艺及操作要点

竖井钢管采用布置在竖井顶部的桥式起重机辅以施工作业平台、载人吊笼、布置在下弯段的爬梯及平台等自下往上依次进行安装。

2.1 准备工作

1）检查钢管运输道路（含隧洞、施工支洞等）情况，应满足压力钢管运输要求；

2）完成施工电源布置；

3）完成竖井钢管吊装桥式起重机的安装调试及荷载试验；

4）完成起吊竖井作业平台、载人人吊笼等辅助工装的制作安装；

5）完成各部位卷扬机、导向滑轮及固定锚杆等的安装；

6）完成施工照明、施工通讯的布置；

7）压力钢管轴线位置已与竖井设计中心校核无误，测量控制点已按要求布置完成。

2.2 桥式起重机的布置及选型

2.2.1 桥式起重机的布置

竖井压力钢管吊装桥式起重机布置在竖井顶部，因受吊装场地限制，桥式起重机安装前需要对竖井顶部及上弯段进行阔挖。具体阔挖尺寸见图1。

图1 竖井压力钢管吊装示意图

2.2.2 桥式起重机的选型

依据安全、经济、实用性原则，综合考虑目前国内类似起重设备的设计制造能力、设备采购周期及使用成本等因素，选定桥式起重机额定起重量为2×20 t，起吊高度为310 m，工作级别为Q3—中。这台桥式起重机经过专业人员设计，能够实现竖井压力钢管水平，翻转、垂直运输的要求，解决了超深引水竖井压力钢管吊装的问题。

2.3 竖井工作平台及载人吊笼

竖井钢管安装的工作平台利用型材和钢板焊接而成，采用圆形结构，分为4层平台，分别为组对压缝平台、设备平台、焊接平台、防腐探伤平台。前3层平台高度为3 m，防腐探伤平台高度为6 m，平台总高度12 m。工作平台在压力钢管内部随压力钢管安装利用桥机不断提升，每节钢管内壁靠近管口150 mm处设置4个吊耳，用于悬挂及锁定工作平台。另外每层平台各设置6个尼龙脚轮，用于增加平台稳定性，减小平台起升过程中的摩擦力，保护防腐层。

图2 竖井工作平台及载人吊笼示意图

竖井载人吊笼采用正方形结构，高度为2.5 m，其吊点固定在压缝平台主梁上，在吊笼顶部安装有断绳保护器，侧面设置3组导向轮，用于稳定吊笼，保证施工人员上、下安全。载人吊笼起降采用卷扬机牵引，卷扬机布置在竖井下弯段内，吊笼在非工作情况下，停放在临时平台上，施工人员从该处上、下吊笼。竖井工作平台及载人吊笼如图2所示。

2.4 竖井下弯段钢管吊装方案

竖井下弯段压力钢管前7节钢管从竖井段吊运，因为吊装难度较大，为了减轻吊装难度，在定位节安装前，下弯段压力钢管前7节钢管采用焊制“铁鞋”，铺设轨道，利用卷扬机及锚点牵引倒挂在安装位置上方，然后依次回装。下弯段剩余压力钢管从竖井段利用40 t桥式起重机吊装至安装位置。

2.5 竖井压力钢管安装

竖井压力钢管安装前，首先将竖井工作平台悬挂于竖井压力钢管管口，用板件进行锁定，然后将预存在竖井井口的压力钢管向安装位置吊装。吊装到位后进行压力钢管组对压缝，组对压缝结束后，利用桥机将工作平台提升，解除与压力钢管的锁定，割除吊耳，最后将工作平台悬挂至上一节压力钢管管口并进行锁定。压力钢管组对验收合格后，预热温度满足要求后，开始焊接，焊接完成后24 h（800 MPa级高强钢48 h）进行探伤，探伤合格后进行防腐。

2.6 测量控制

竖井压力钢管安装测量控制利用激光指向仪投点，激光指向仪安装在竖井钢管安装的中心轴线点正上方顶拱岩壁上（高于桥式起重机），不影响竖井压力钢管安装，从上向下投点。该激光指向仪精度为1/200 000，能够满足295 m竖井钢管安装的需要。

2.6.1 压力钢管水平度控制

为了保证压力钢管管口处于水平位置，竖井压力钢管水平度控制采用水准仪进行测量，用水准仪在组对、压缝平台上直接测量出压力钢管管口水平偏差，并进行调整。每18 m进行一次水平测量。

2.6.2 压力钢管垂直度度控制

采用钢卷尺配合激光指向仪进行垂直度控制。在钢管安装时，通过圆周8个方向测钢管直径，根据激光指向仪投射在测量钢卷尺上的点，调整钢管中心与投射点重合，达到安装精度要求。

定期通过全站仪对安装在竖井上方的激光指向仪进行校核，以保证压力钢管安装的精度要求。

2.7 压力钢管安装防风、防水措施

竖井压力钢管在焊接过程中，易受到竖井“烟囱效应”的影响，造成压力钢管内部风速较大，对焊接质量产生严重影响；另外由于竖井深度较大，地质情况复杂，井壁渗水严重，在竖井内形成下雨，也对焊接质量及施工人员安全造成严重影响。竖井压力钢管焊接过程中，防风、防水措施的好坏是焊接质量的决定因素。

2.7.1 防风措施

竖井钢管安装时，在竖井始装节安装就位且回填混凝土浇筑完成后，在始装节下游侧管口安装挡风墙，挡风墙支撑架利用∠63×5角钢焊接而成，并与洞壁上预留的插筋进行焊接增加稳定性，在支撑架表面用铆接的方法，利用4 mm厚冷轧钢板将管口封闭，并在挡风墙体上预留一个可开关的进人门。挡风墙结构如图3所示。

图3 挡风墙示意图

2.7.2 防水措施

竖井钢管安装时，在钢管顶部安装一个安全顶盖，安全顶盖一方面可以防止竖井上方及井壁岩石从高处坠落砸伤下方施工人员，另一方面可用于竖井压力管焊接时防风、防水措施。安全顶盖采用I10a工字钢与花纹板焊接而成，安全顶盖直径大于钢管外径小于竖井开挖直径，安全顶盖上设置50 mm高防水台，在压力钢管安装过程中，在安全顶盖周围搭设防雨布，与洞壁上安装的膨胀螺栓绑扎并形成一定坡度，将洞壁上的渗水导向安全顶盖，然后利用直径为30 mm塑料软管从安全顶盖底部事先预留的排水孔将水排放至钢管外侧的仓号底部，经预埋的排水管排出仓号。竖井压力钢管安装防水措施如图4所示。

图4 竖井压力钢管安装防水措施示意图

3 结 语

江西洪屏抽水蓄能电站引水洞竖井钢管安装高程差最大295 m，采用了合理先进的施工技术方案，取得了良好的效果。

1）通过对竖井上方进行阔挖，安装桥式起重机吊装压力钢管，解决了超深引水竖井压力钢管水平，翻转、垂直运输的问题，加快了安装进度。

2）在竖井安装过程中采用4层安装平台，增加了工作面，缩短了工序衔接时间,尤其是探伤时机对安装进度的影响。在保证安全的前提下实现了压力钢管安装各工序在互不干扰情况下进行交叉施工，提高了工作效率。

3）采用高精度的激光指向仪从上到下投点，仪器固定在竖井中心轴线点正上方顶拱岩壁上，且高于桥机，不影响正常的竖井压力钢管吊装，激光指向仪一次安装后不需进行拆除，避免了反复安装带来的测量偏差，简化了安装程序，解决了超深引水竖井钢管安装测量控制的问题。

4）采用了合理的防风、防水措施有效的阻止了竖井压力钢管焊接时，风速过大、井壁大量渗水对焊接质量的影响，同时又解决了井壁岩石从高处坠落造成人员伤亡的问题。

TV672+.2

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1002－0624（2016）04－0013－02

2015-06-21