淺談貫流式機(jī)組尾水管里襯超前定位技術(shù)

王秀紅 程選勤

（中國(guó)水電三局有限公司西北分局 甘肅 蘭州 701194）

1 概述

海勃灣水利樞紐位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市境內(nèi)的黃河干流上，是一座防凌、發(fā)電等綜合利用的水利樞紐工程，工程等級(jí)為Ⅱ等工程，工程規(guī)模為大（2）型，樞紐主要由河床電站、泄洪閘、土石壩等建筑物組成。

結(jié)合以往燈泡貫流式機(jī)組的施工經(jīng)驗(yàn)，海勃灣水利樞紐工程建設(shè)中尾水管的安裝調(diào)整為一期安裝。尾水管里襯是防止高速水流對(duì)混凝土流道直接沖刷而設(shè)置的金屬襯板，由δ18鋼板卷制而成。由于尾水管里襯整體組裝后體積比較大，運(yùn)輸困難，所以在運(yùn)輸時(shí)采用分片（分瓣）的方式。海勃灣水電站尾水管里襯分三節(jié)，每節(jié)由三瓣組成。

2 尾水管里襯施工特點(diǎn)

燈泡貫流式水輪機(jī)組尾水管里襯通常施工是在土建混凝土一期施工完成后進(jìn)行吊裝。吊裝過程中先在水輪機(jī)井制作滑軌，然后將尾水管鋼襯吊裝到水輪機(jī)井制作好的滑軌上，采用卷揚(yáng)機(jī)等牽引設(shè)備將其運(yùn)輸就位，最后采用手把葫蘆，微調(diào)螺栓等工具微調(diào)，來保證安裝精度。尾水管一期超前定位在一期混凝土澆筑至尾水管底部二期預(yù)留面的高程，在二期預(yù)留面埋設(shè)鋼襯支撐，錨鉤等預(yù)埋件。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后直接采用土建施工起吊門塔機(jī)直接就位。

超前定位與傳統(tǒng)施工工藝相比有如下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①采用門塔機(jī)直接吊裝，施工工藝簡(jiǎn)便，減少大量勞動(dòng)力。②鋼襯支撐、錨鉤等預(yù)埋件均勻的預(yù)埋在一期混凝土當(dāng)中，尾水管鋼襯不容易發(fā)生變形和位移。③一期混凝土施工，混凝土整體性好，避免出現(xiàn)因二期混凝土澆筑出現(xiàn)混凝土脫空、蜂窩麻面等質(zhì)量問題，確?；炷翝仓|(zhì)量。④一期施工較二期施工相比，節(jié)省工期在120d～150d左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 安裝前準(zhǔn)備

由工程測(cè)量測(cè)出機(jī)組中心線,并將中心線垂直投影到埋設(shè)于一期混凝土中里襯基礎(chǔ)墊板。由于采用尾水管超前定位技術(shù)，安裝時(shí)尾水管兩側(cè)墻體還未澆筑，為保證安裝質(zhì)量，在土建澆筑尾水管下層底板時(shí)，照?qǐng)D紙要求將尾水管鋼支墩、基礎(chǔ)板等預(yù)埋件進(jìn)行埋設(shè)。除設(shè)計(jì)要求埋設(shè)的預(yù)埋件外，另行增加適量型鋼，做為尾水管調(diào)整加固用地錨。具體布置見圖1。

4 尾水管超前定位技術(shù)

4.1 尾水管主要參數(shù)及安裝流程

海勃灣水電站尾水管主要參數(shù)：第一、二、三節(jié)重量分別為：10.494t，11.762t和13.042t。加固后重量分別為 12.4t，13.7t和15.1t。組裝后尺寸：總長(zhǎng)8686mm、最小直徑6588.8mm、最大直徑965mm。尾水管安裝位置，以第一節(jié)上游面為準(zhǔn)。

尾水管超前定位安裝流程：尾水管組裝→測(cè)量放點(diǎn)→鋼支撐及錨鉤布置→尾水管吊裝調(diào)整、加固→環(huán)縫焊接→尾水管驗(yàn)收→混凝土澆筑。

4.2 尾水管組裝

根據(jù)尾水管里襯的尺寸和重量，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，尾水管里襯采用分節(jié)吊裝的方案。用25t吊車等起吊手段將分瓣尾水管吊至拼裝平臺(tái)上進(jìn)行組圓，并對(duì)各焊縫坡口進(jìn)行清理打磨除銹。清理完畢后，按照?qǐng)D紙要求調(diào)節(jié)對(duì)縫間隙為2mm，錯(cuò)牙符合要求后用搭焊板臨時(shí)搭焊，并對(duì)焊縫進(jìn)行分段點(diǎn)焊（間距300mm、點(diǎn)焊長(zhǎng)度50mm），然后用拉桿調(diào)整其上、下管口圓度，并檢查其管口直徑、周長(zhǎng)和高度符合設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行加固后再進(jìn)行各縱縫對(duì)稱焊接。

圖1 尾水管加固支墩、錨鉤埋設(shè)示意圖

表1 水管各節(jié)進(jìn)出口的直徑尺寸表

表2 尾水管安裝檢查項(xiàng)目

尾水管里襯的組圓利用壓縫器、騎馬板等，將其對(duì)縫間隙調(diào)為2mm，用2mm塞尺進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)縫間隙調(diào)整完畢后，用盤尺檢測(cè)每節(jié)尾水管的進(jìn)（出）口內(nèi)側(cè)直徑，檢測(cè)位置不少于8處，隨后將檢查的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、對(duì)比，應(yīng)滿足最大值與最小值偏差和最大值與設(shè)計(jì)值的偏差不大于5mmm，見表1尾水管各節(jié)進(jìn)出口的直徑尺寸表。

所有尺寸調(diào)整合格后，在每節(jié)尾水管里襯內(nèi)部再次進(jìn)行加固，加固成2個(gè)等邊三角形狀，完畢后再次進(jìn)行圓度檢查。

4.3 尾水管里襯安裝

4.3.1 吊裝準(zhǔn)備

為保證尾水管吊裝安全，由施工現(xiàn)場(chǎng)布置MQ600B/30、MQ600/30等大型門塔機(jī)或其他起吊設(shè)備來完成。

4.3.2 基準(zhǔn)節(jié)吊裝就位、調(diào)整和初步加固

基準(zhǔn)節(jié)安裝，當(dāng)?shù)跹b基準(zhǔn)節(jié)將至基礎(chǔ)板時(shí)，在上、下端口±Y處放線錘，使之與機(jī)組中心線及上下端口里程線基本重合后將基準(zhǔn)節(jié)放下，并初步找正里襯中心、高程、里程。待吊裝到位后，先做臨時(shí)加固，尾水管調(diào)整采用掛鋼琴線和全站儀校正的方法測(cè)量管口里程、垂直平面度、中心、高程。調(diào)整合格后利用事先埋好的地錨和槽鋼，對(duì)其進(jìn)行最后的加固定位，將調(diào)整用的千斤頂一段與基礎(chǔ)板焊接牢固，另一端與安裝在尾水管外側(cè)的底座焊接牢固；外側(cè)加固材料選用廠家到貨拉筋加固，加固完成后復(fù)測(cè)以上數(shù)據(jù)，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。當(dāng)里襯高程與機(jī)組高程不符合時(shí)，利用里襯外支承下的可調(diào)螺栓來調(diào)整，直到合格為止，其偏差允許±3mm。里襯的中心調(diào)整主要是用液壓千斤頂根據(jù)實(shí)際中心線與機(jī)組中心線之差來調(diào)整，其偏差允許在±3mm。里程的調(diào)整也是用液壓千斤頂根據(jù)實(shí)際里程與設(shè)計(jì)里程之差來調(diào)整的，其偏差允許在±3mm。

第2、3節(jié)里襯的安裝待標(biāo)準(zhǔn)節(jié)里襯初步加固及復(fù)測(cè)合格后進(jìn)行,按基準(zhǔn)節(jié)吊裝方法將第2節(jié)里襯吊入并與第2節(jié)里襯出口端對(duì)口調(diào)整，此時(shí)注意里襯不要相互碰撞，各標(biāo)記基本一致，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)里襯管端面間隙控制在2mm左右，相鄰兩內(nèi)表面的最大錯(cuò)位不應(yīng)超過3mm并點(diǎn)焊環(huán)縫。點(diǎn)焊完環(huán)縫后，復(fù)核里襯的中心、高程及里程等，在不超標(biāo)的情況下按基準(zhǔn)節(jié)加固方法初步加固第2節(jié)。按第2節(jié)的吊裝、調(diào)整、點(diǎn)焊、加固方法安裝第3節(jié)里襯。最后按照?qǐng)D紙要求對(duì)尾水管設(shè)備進(jìn)行焊接，布置測(cè)壓管路。

4.3.4 整體調(diào)整與加固

復(fù)測(cè)里襯的中心、高程、里程、端面垂直度和平面度，根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求比較，對(duì)不符合要求者通過葫蘆、千斤頂、可調(diào)螺栓來調(diào)整，直至全部符合要求為止。調(diào)整合格后，將里襯外支承架與基礎(chǔ)板焊牢，用角鋼及圓鋼左右對(duì)稱搭接焊在筋板及錨鉤板上，在里襯管外圓上下游方向用角鋼及圓鋼對(duì)稱搭接在筋板與基礎(chǔ)鋼筋上形成剪刀掌，螺扣的受力均勻調(diào)整。加固完畢，復(fù)測(cè)中心、高程、里程、法蘭面垂直度和平面度等參數(shù)，合格后即可進(jìn)行下一道工序。

4.3.5 焊接技術(shù)

里襯焊接首先清掃、打磨尾水管焊縫坡口，坡口兩側(cè)50mm處無銹蝕、氧化皮、油污及其他雜物，并打磨出坡口的金屬光澤。對(duì)母材部分的缺陷作徹底打磨處理。點(diǎn)焊焊條應(yīng)與焊接焊條相同，焊接前應(yīng)檢查點(diǎn)焊質(zhì)量，如有開裂，未焊透及氣孔等缺陷，應(yīng)徹底清除。

尾水管環(huán)縫和縱縫焊接使用的焊條，規(guī)格為 Φ4.0mm和 Φ3.2mmJ427焊條，Φ4.0mm用于中間層和蓋面，Φ3.2mm用于封底焊接。環(huán)縫施焊時(shí)，首先焊接正縫，然后背縫清根、打磨，除掉碳化層后將背縫焊滿。施焊時(shí)由4名焊工在尾水管里襯的內(nèi)、外兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行，其焊接速度應(yīng)一致，要求每邊焊層在全部焊縫長(zhǎng)度上焊完以后才能焊下一層，焊接時(shí)采用小電流、小范圍、多道多層焊接。為保證焊縫長(zhǎng)度得到均勻的橫向收縮，避免出現(xiàn)裂紋，填充焊縫時(shí)采用多層多道“逆向?qū)ΨQ退步焊”焊接，每次退步分段長(zhǎng)度為200mm～300mm，層間接頭應(yīng)錯(cuò)開30mm以上，焊條擺幅不超過焊條直徑的3倍。

4.4 尾水管安裝檢查項(xiàng)目及技術(shù)要求

尾水管安裝檢查項(xiàng)目及技術(shù)要求見表2。

5 尾水管混凝土澆筑注意事項(xiàng)

尾水管安裝完成后將原設(shè)計(jì)分層分塊及混凝土級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，腰線以下澆筑層厚控制在1.5m～2m范圍內(nèi)，采用二級(jí)配混凝土，且在澆筑時(shí)降低入倉強(qiáng)度，避免一次澆筑過程中發(fā)生尾水管偏移變形現(xiàn)象。腰線以上混凝土分層厚度為3m一層，尾水鋼襯周邊采用二級(jí)配混凝土，其余部位采用三級(jí)配混凝土。待澆筑澆筑完成后，對(duì)局部有脫空現(xiàn)象的死角進(jìn)行接觸灌漿處理。

尾水管混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土入倉強(qiáng)度，保證混凝土澆筑質(zhì)量。鋪料厚度每小時(shí)不超過30cm且要求里襯兩側(cè)對(duì)稱下料。澆筑過程中，安排專人仔細(xì)觀察事先安裝在進(jìn)、出口+X,-X方向四處，每處兩個(gè)百分表（x、y方向）的變化。在百分表變化在±0.5mm時(shí)，應(yīng)引起注意；當(dāng)百分表變化在±1mm，應(yīng)停止混凝土澆筑并查明原因。

6 結(jié)語

黃河海勃灣水利樞紐燈泡貫流式機(jī)組尾水管施工，采取一期超前定位施工，有效地簡(jiǎn)便了施工工藝，減少大量勞動(dòng)力。一期施工中，鋼襯支撐、錨鉤等預(yù)埋件均勻的預(yù)埋在一期混凝土當(dāng)中，有效地防止尾水管里襯變形和位移。同時(shí)混凝土整體性好，避免出現(xiàn)因二期混凝土澆筑出現(xiàn)混凝土脫空、蜂窩麻面等質(zhì)量問題，確保混凝土澆筑質(zhì)量。尾水管一期施工較二期施工相比，節(jié)省工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為同類機(jī)型快速施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。陜西水利