袁素梅 王瀏劉 范興寬 顧二化

大興水利樞紐一級泵站出水主管位于一級泵站主泵房和一級泵站出水池之間的山坡上，原地形坡度高達(dá)六十多度，超過挖掘機(jī)額定30°爬坡，鑒于坡度較陡，陡坡上無法修筑施工便道，開挖、吊裝設(shè)備無法自由上下移動。因此，必須根據(jù)山體特點及地形地貌，制定相適應(yīng)的施工溝槽開挖、管道安裝方案。

根據(jù)現(xiàn)場開挖環(huán)境，通過與PMC項目管理部、設(shè)計進(jìn)行技術(shù)論證，并通過監(jiān)理審核，最終采用“溝槽+臺階法”施工技術(shù)進(jìn)行溝槽開挖，管道軌道運輸安裝方法。

1 “溝槽+臺階法”溝槽開挖

施工中挖掘機(jī)在坡度開挖溝槽，形成簡易操作平臺，然后在平臺上將挖出來的土石倒向下一臺階修筑第2級平臺，挖機(jī)移至第2個平臺上，開挖前一平臺處的溝槽，如此循環(huán)直至溝槽開挖成型。

在坡頂根據(jù)設(shè)計斷面開挖溝槽，溝槽長度以滿足設(shè)備行走及停放為宜，修筑形成第1級操作平臺，將挖出的土石方向坡下順坡堆積、壓實形成第2級平臺，平臺長寬尺寸不小于6 m×10 m，上下2級平臺斜坡角度不大于15°，經(jīng)過加固夯實保證設(shè)備安全穩(wěn)定行走及操作，挖掘機(jī)移動至第2級平臺后，將第1級平臺范圍內(nèi)的溝槽開挖成型，石方采用換用破碎錘破碎，破碎后的土石方換用挖斗開挖，挖出的土石方向后倒運修筑下一級平臺。挖掘機(jī)移動至下一級平臺，將前一級平臺范圍內(nèi)的溝槽開挖成型，如此循環(huán)，逐級修筑操作平臺，開挖溝槽直至溝槽開挖成型。

修筑施工平臺、逐級開挖溝槽施工技術(shù)要點：

（1）開挖前，在坡腳處開挖臨時存料坑并在廠區(qū)距主副廠房約10 m處，開挖寬2 m，深2 m的防護(hù)溝，開挖料堆放于靠近廠房側(cè)，修筑防護(hù)堤，確保施工過程中一級泵站廠區(qū)安全。

（2）挖溝過程中，將溝邊兩側(cè)邊坡及坡頂虛土、孤石清除，保證溝槽邊坡及坡頂兩邊1 m范圍內(nèi)無雜物，防止震動土石塊墜落砸傷下方施工人員或設(shè)備，并用人工配合挖掘機(jī)將溝內(nèi)壁修筑光滑。無凸起，溝底修筑平整。

（3）施工過程中，必須確保邊坡的穩(wěn)定。

（4）根據(jù)不同的地質(zhì)邊界條件及工況，計算堆積料及山坡的臨界坡度，每天對堆積土坡度進(jìn)行測量，在達(dá)到臨界坡度前及時對堆積土進(jìn)行清理。確保堆積土坡及山坡的穩(wěn)定。

（5）在平臺上逐級開挖溝槽時，修筑的下級平臺比上級平臺橫向延伸不超過1.5 m，虛土上設(shè)備最多占用1/3車長(寬），保證設(shè)備不滑車；相鄰兩臺階之間縱向高差應(yīng)小于2 m，保證設(shè)備移動到下一臺階的行走安全，避免發(fā)生機(jī)械翻倒事故的發(fā)生。

（6）挖掘機(jī)在作業(yè)間隔期間或每天下班前，必須?？吭诎踩恢?，確保機(jī)械安全。

2 管道軌道運輸及安裝

出水系統(tǒng)1#支墩以上主管陡坡段，用8 t平板運輸汽車進(jìn)行管道道路運輸，陡坡段采用軌道運輸，從下向上逐節(jié)安裝。

2.1 施工方法

陡坡段1#支墩以上主管段的鋼管安裝，安裝布置如圖1所示。該安裝段從1#支墩下游處開始，依次進(jìn)行2#、3#…7#支墩段鋼管安裝。

安裝方法：

（1）交通道路運輸，通過一級泵站鋼管堆放場通往一級出水池的汽車運輸?shù)缆?，? t平板運輸汽車進(jìn)行管道道路運輸至高程591 m吊裝場地。

（2）在高程591 m吊裝場地處布置5 t卷揚機(jī)1臺，用于陡坡段鋼管自坡頂向下方運輸?shù)臓恳O(shè)備。

圖1 陡坡段主管安裝布置示意圖

（3）斜坡段的鋼管運輸通道，采用[10槽鋼進(jìn)行鋪設(shè)，間隔1 m設(shè)置寬50 cm的現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)并預(yù)埋直徑16 mm的插筋，軌道和軌道基礎(chǔ)插筋進(jìn)行焊接固定，軌道及接頭間連接采用焊接形式，跨各個支墩時可與支墩上的臨時插筋進(jìn)行固定連接。

（4）軌道上設(shè)置運輸臺車，用于斜段各鋼管管節(jié)的向下運輸，臺車承載鋼管狀態(tài)如圖2所示。

圖2 臺車承載鋼管狀態(tài)示意圖

（5）安裝順序。自與1#鎮(zhèn)墩處鋼管連接開始，依次安裝到6#支墩；各管節(jié)分別在各對應(yīng)支墩的一期混凝土面上樹立型鋼支撐，以保持鋼管穩(wěn)定和防止已裝管線的徑向變形，然后再安裝支腿滑塊及埋件。

（6）1#～6#支墩上的滑塊及其埋件安裝完成后，立即澆筑支墩上的二期混凝土，待二期混凝土凝固7 d后再進(jìn)行波紋補(bǔ)償器1的安裝。

（7）波紋補(bǔ)償器1和鎮(zhèn)墩至7#支墩間的鋼管安裝作為一個安裝段。波紋補(bǔ)償器1安裝時采用汽車吊直接吊裝，安裝前按照軸向補(bǔ)償量的設(shè)計值46 mm事先進(jìn)行壓縮，以滿足管線通水后軸向收縮的補(bǔ)償要求，或者按廠家要求進(jìn)行預(yù)調(diào)整。

（8）補(bǔ)償器安裝完成后，進(jìn)行鎮(zhèn)墩及7#支墩間鋼管安裝。具體方法是在吊裝完成后，進(jìn)行鋼支撐加固及管節(jié)間焊縫焊接，檢驗合格后澆筑鎮(zhèn)墩混凝土。

（9）待鎮(zhèn)墩混凝土強(qiáng)度滿足施工要求后，進(jìn)行7#～16#支墩的鋼管安裝，鋼管支撐加固、滑塊及埋件安裝方法與1#～6#段鋼管管節(jié)的安裝方法相同；待16#支墩處管節(jié)安裝、焊接、加固、驗收及各支墩上部的二期混凝土澆筑完成約1周后，再開始進(jìn)行波紋補(bǔ)償器2以及剩余主管的鋼管安裝。

（10）波紋補(bǔ)償器2的安裝與波紋補(bǔ)償器1的方法大致相同，軸向壓縮尺寸108 mm，后者大于前者。

（11）鋼管全部安裝完成后，進(jìn)行管外部清理、補(bǔ)漆和設(shè)備、材料等的拆除。

2.2 壓力鋼管運輸與吊裝

擬采用8 t平板運輸汽車進(jìn)行管道道路運輸，運輸過程中管口與車身平行，運至安裝部位后采用25 t汽車吊或塔吊卸車。

出水系統(tǒng)岔管及岔管至支墩1段主管用汽車吊和平板汽車進(jìn)行場內(nèi)轉(zhuǎn)運至安裝部位，直接用25 t汽車吊吊裝。

出水系統(tǒng)1#～16#支墩間管節(jié)先用汽車吊和平板汽車進(jìn)行場內(nèi)轉(zhuǎn)運至高程591 m平臺起吊場地，使用軌道運輸臺車進(jìn)行管道安裝范圍內(nèi)的向下運輸，利用臨時安裝的門架，用手拉葫蘆進(jìn)行吊裝。

運輸、吊裝應(yīng)注意的事項：

（1） 根據(jù)鋼管不同位置的運輸、吊裝條件及鋼管重量、尺寸等實際情況制定詳細(xì)的運輸、吊裝方案。

（2） 鋼管運輸、吊裝前，作好技術(shù)交底，使每個施工人員都心中有數(shù)。

（3） 設(shè)備運輸前，根據(jù)鋼管的最大質(zhì)量、外形尺寸，對所通過的道路事先考察，對不適應(yīng)的道路作好臨時維護(hù)、加固處理。

（4） 鋼管裝卸車時，用枕木或木板墊平、墊牢。同時，鋼管的重心裝在運輸平板車的中心，并捆綁牢固，在鋼管的最大尺寸處加警示標(biāo)志。

（5）運輸平板車限速行駛，有引路車開道，遇到轉(zhuǎn)彎處時減速繞大彎行駛。

（6）吊裝的所有工器具、設(shè)備都有足夠的安全系數(shù)，施工時起重工具要隨時檢查，發(fā)現(xiàn)不安全因素應(yīng)及時處理。

（7）鋼管吊裝時，必須系好晃繩，以防四處碰壁。

（8）所有參加起吊、運輸?shù)墓ぷ魅藛T，應(yīng)嚴(yán)守操作規(guī)程，指揮信號要明確。

2.3 壓力鋼管安裝工藝

鋼管和相關(guān)的部件安裝及交接驗收根據(jù)合同文件中有關(guān)規(guī)定、設(shè)計圖紙和要求、相關(guān)規(guī)范等執(zhí)行。

2.3.1 支腿滑塊安裝

滑塊布置在混凝土支墩上，首先利用一期預(yù)埋螺栓將滑塊和滑塊墊板安裝調(diào)整合格。把滑塊鋪設(shè)到墊板上并電焊與墊板連接牢固，檢查合格后回填二期混凝土?；瑝K布置參如圖3所示。

圖3 壓力鋼管滑塊布置和加固示意圖（單位：mm）

2.3.2 樣點放置

首先根據(jù)基準(zhǔn)網(wǎng)點，放設(shè)鋼管控制網(wǎng)點。根據(jù)設(shè)計圖紙計算每節(jié)鋼管位置坐標(biāo)，然后將每節(jié)鋼管的兩腰點和頂（底）點作為控制點放設(shè)，控制點采用測量用的水泥鋼釘標(biāo)記。并在合適的位置放設(shè)高程控制點。

2.3.3 支架的調(diào)整安裝

利用10#工字鋼、63角鋼搭設(shè)龍門架，龍門架的上表面高程應(yīng)比安裝到位高程低30 mm左右。鋼管調(diào)整到位后利用63角鋼進(jìn)行局部加固，保證管節(jié)的穩(wěn)定性。上一個管節(jié)安裝到位后在管口焊接3塊托板，下一節(jié)吊裝時直接將鋼管的一段放置在托板上。

2.3.4 定位節(jié)的安裝

鋼管定位節(jié)的安裝質(zhì)量的控制好壞，直接影響到其余管節(jié)安裝的質(zhì)量。鋼管安裝的要點是控制中心、高程和環(huán)縫間隙。安裝時，先進(jìn)行中心的調(diào)整，用千斤頂調(diào)整鋼管，使鋼管口的下中心對準(zhǔn)控制樣點，然后采用4個千斤頂，均衡地將鋼管調(diào)整到要求的高程。合格后用榔頭在鋼管與支墩間隙之間打入鍥型鐵，撤出千斤頂，重新檢測和調(diào)整中心、高程、里程，這樣反復(fù)數(shù)次，直到滿足安裝設(shè)計要求后進(jìn)行加固。加固完后再次進(jìn)行中心、高程、里程的復(fù)測，并作好記錄。

2.3.5 其余管節(jié)、湊合節(jié)及伸縮節(jié)安裝

定位節(jié)安裝加固合格后，進(jìn)行第2管節(jié)的安裝，采用千斤頂調(diào)整管節(jié)，使管節(jié)的上、下游管口中心、里程、高程符合安裝設(shè)計要求，彎管段還應(yīng)檢查彎度。所有檢查項目符合要求后，進(jìn)行壓縫。壓縫采用壓碼等簡易工裝進(jìn)行。壓縫時注意鋼板錯牙和環(huán)縫間隙。壓縫完成后，進(jìn)行各項指標(biāo)的檢測，合格后進(jìn)行加固、環(huán)縫焊接。

最后進(jìn)行湊合節(jié)安裝，湊合節(jié)以瓦片形式進(jìn)行現(xiàn)場切割和焊接。首先將瓦片吊裝進(jìn)入現(xiàn)場，利用臨時壓碼將瓦片固定，然后以安裝好的鋼管為基準(zhǔn)進(jìn)行劃線，將瓦片按照劃線，采用切割機(jī)進(jìn)行切割。然后進(jìn)行壓縫和焊接。

溫度補(bǔ)償型伸縮節(jié)的安裝，溫度補(bǔ)償型伸縮節(jié)，主要是用于吸收因熱脹冷縮振動或其它外力作用引起管道和設(shè)備的小量位移，安裝時，彈簧調(diào)節(jié)器的鎖緊螺母要在鎖緊狀態(tài)，等到伸縮節(jié)處于正常工作狀態(tài)，應(yīng)松開彈簧調(diào)節(jié)器鎖緊螺母。為方便日后的檢修，伸縮節(jié)的伸縮量應(yīng)當(dāng)為額定伸縮量的一半。

伸縮節(jié)安裝完畢后應(yīng)在初始位置做好標(biāo)記，觀察之后幾天伸縮節(jié)伸縮變化范圍是否在設(shè)計范圍之內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)異常需及時與設(shè)計溝通增設(shè)伸縮節(jié)。

2.3.6 壓力鋼管焊接

2.3.6.1 焊接材料

環(huán)縫焊接采用手工電弧焊，焊條使用J507R焊條焊接。施焊前，按說明書要求進(jìn)行烘焙，烘焙溫度為350℃，烘焙1 h，當(dāng)溫度降至150℃時再轉(zhuǎn)入100～120℃保溫箱內(nèi)保存。焊工每次攜帶的焊條為50～80根，并存放于供電的保溫筒內(nèi)，隨用隨取。使用后剩余的焊條應(yīng)存入干燥箱內(nèi)再次烘焙后才準(zhǔn)使用，重復(fù)烘焙次數(shù)不宜超過兩次。

2.3.6.2 焊接方法

環(huán)縫焊接時應(yīng)搭設(shè)腳手架和焊接平臺，采用分段、多層多道焊，每層焊縫焊接前必須將上一層的焊渣、藥皮等徹底清除干凈，多層焊的焊接接頭應(yīng)錯開。焊接時按2個焊接工位同時進(jìn)行對稱焊接，按多層多道、分段對稱的原則進(jìn)行焊接。

焊接完畢，清除環(huán)縫兩邊的飛濺、焊瘤。過流表面的焊縫要求打磨干凈。

嚴(yán)禁在焊接區(qū)域外引弧，引弧點和收弧點均應(yīng)熔化在焊縫內(nèi)，不應(yīng)有未填滿的弧坑。焊縫(包括定位焊)焊接時，要在坡口內(nèi)引弧、熄弧、嚴(yán)禁在母材上引弧，熄弧時要將弧坑填滿。

環(huán)縫的焊接按安裝順序逐條進(jìn)行焊接，不得強(qiáng)行對口，不得跳越焊接，不得強(qiáng)行組裝。不得在混凝土澆筑后再焊接環(huán)縫。

焊接完畢，焊工必須進(jìn)行自檢并作好記錄。

2.3.6.3 焊縫檢驗

（1）無損檢測：無損檢測人員必須持有有效的資格證書，評定焊縫質(zhì)量應(yīng)由Ⅱ級或Ⅱ級以上的持證檢測人員擔(dān)任。按招標(biāo)文件要求，安裝環(huán)縫超聲波探傷比例為100%，對超聲波探傷有疑問的焊縫采用射線復(fù)查。

（2）外觀檢查：所有焊縫均進(jìn)行100%的外觀檢查，并應(yīng)符合規(guī)范要求。

（3）焊縫缺陷處理：探傷過程中發(fā)現(xiàn)缺陷時，應(yīng)詳細(xì)記錄缺陷的大小、位置，并判斷缺陷的性質(zhì)。缺陷返修時，應(yīng)將缺陷謹(jǐn)慎地刨出。嚴(yán)禁將缺陷一下全部刨掉，必要時可采用UT等輔助手段來進(jìn)行。缺陷刨出后，記錄下缺陷的性質(zhì)、大小及位置。其后將缺陷全部刨除。按焊縫焊接時所用的焊條及工藝方法進(jìn)行焊縫的返修。

焊縫內(nèi)部缺陷應(yīng)用碳弧氣刨或砂輪將缺陷清除并用磨光機(jī)修磨成便于焊接的凹槽，焊補(bǔ)前要認(rèn)真檢查，由有經(jīng)驗的焊工進(jìn)行焊縫的缺陷處理。

焊縫內(nèi)部或表面發(fā)現(xiàn)有裂紋時，應(yīng)進(jìn)行分析，找出原因，制訂措施后，方可焊補(bǔ)。需焊補(bǔ)的焊縫，采用和主焊縫相同的焊接工藝和預(yù)熱溫度。

焊縫缺陷返修后按原探傷條件進(jìn)行復(fù)探，復(fù)探時應(yīng)向返修兩端各延長至少50 mm作擴(kuò)大探傷。同一部位焊縫缺陷的返修次數(shù)不應(yīng)超過2次，超過2次后，應(yīng)制訂可靠的技術(shù)措施，并經(jīng)監(jiān)理和施工技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，方可焊補(bǔ)，并作出記錄。

管壁表面凹坑深度大于板厚10%或超過2 mm時，焊補(bǔ)前應(yīng)用碳弧氣刨或砂輪將凹坑刨成和修磨成便于焊接的凹槽，再行焊補(bǔ)。焊補(bǔ)后，用磨光機(jī)將焊補(bǔ)處磨平，并認(rèn)真檢查，有無裂紋，必要時用UT探傷檢查。

2.4 防腐涂裝

防腐處理施工設(shè)備、檢測儀器，施工前須對各種機(jī)械設(shè)備以及檢測儀器進(jìn)行調(diào)試，以保證施工的有序進(jìn)行。所使用的檢測儀器須在計量器具周檢有效期內(nèi)。

質(zhì)檢人員持有水利部頒發(fā)的《防腐蝕質(zhì)檢員證書》。進(jìn)行手工除銹、涂料涂裝等工序的操作人員均應(yīng)取得水利部頒發(fā)的《防腐蝕操作工合格證書》。

現(xiàn)場安裝焊縫兩側(cè)150 mm范圍內(nèi)未涂裝的鋼材表面，待現(xiàn)場安裝并完成焊縫焊接后進(jìn)行二次手工除銹，經(jīng)檢驗合格后方能進(jìn)行防腐涂層施工。

鋼管安裝過程中表面涂裝損壞的部位均需進(jìn)行二次涂裝。

進(jìn)行鋼管涂裝前，應(yīng)對鋼管表面進(jìn)行預(yù)處理（在預(yù)處理前鋼管表面的焊渣、毛刺、油脂等污物應(yīng)清除干凈）。表面預(yù)處理質(zhì)量應(yīng)符合施工圖紙的規(guī)定。當(dāng)鋼板表面溫度低于露點以上3℃或高于60℃、環(huán)境溫度低于10℃、相對濕度高于85%時，不得進(jìn)行表面預(yù)處理和油漆涂裝。

安裝環(huán)縫焊接完成24 h后，進(jìn)行焊縫的無損檢測，合格后對安裝環(huán)縫及兩側(cè)進(jìn)行二次除銹，再用人工涂刷的方法防腐補(bǔ)漆。

3 結(jié)語

“溝槽+臺階法”溝槽開挖施工技術(shù)方法和陡坡段軌道管道運輸施工技術(shù)方法的在大興水利樞紐一級泵站出水主管安裝施工中成功應(yīng)用，保證了大興水利樞紐一級泵站出水主管壓力鋼管施工的順利完工，可為今后同類山區(qū)管道施工提供借鑒。