埃塞俄比亞吉布3水電站引水壓力鋼管安裝技術研究

于磊，徐磊

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

吉布3水電站位于埃塞俄比亞西南部OMO河上，距、首都亞的斯亞貝巴約300km。吉布3水電站總裝機容量1870MW，水電站共安裝10臺單機容量為187MW的混流式水輪發電機組吉布3水電站共設2條引水壓力鋼管，2條引水壓力鋼管分別標記為左側、右側鋼管。右側鋼管供水6#～10#機組，鋼管總長度約612m，左側鋼管供水1#～5#機組，鋼管長度約320m。每條引水壓力鋼管由上平段、上彎段、豎井段、下彎段、下平段、岔管群及支管段組成，鋼管內徑由φ11m→φ7.7m→φ5.0→φ4.2m，鋼管進水口底部高程為782m，出水口中心高程為668m。在上平段各布置一臺50t橋機用于豎井段及部分上平段安裝，在三分岔管安裝位置各布置一臺100t橋機用于部分下平段、岔管群及支管段的安裝。

1 支管安裝

（1）支管管口直徑為4.2米，材質為Q345R和07MnCrMoVR。支管采用立式運輸，利用40t平板拖車通過下平段交通洞運抵三分岔管100t橋機底部，利用橋機把鋼管吊起卸車。當平板拖車倒出后，將鋼管放在運輸軌道臺車上，將首節（靠近蝶閥的鋼管）定位鋼管運輸至安裝位置，基本定位后開始調整管節與管道中心線對齊，檢查配合標記。

（2）當支管運到安裝位置后，利用千斤頂頂起鋼管，再將臺車拖走，通過調整鋼管高程、軸線偏差等控制尺寸。合格后，采用焊接將支管環筋同支撐焊接加固牢靠。采用相同的方法將相鄰鋼管組裝，并采用壓鐵等工裝來壓縫和調整錯邊，檢查符合要求后進行焊接。

2 岔管群安裝

每條鋼管布置1個岔管群，岔管群采用埋藏式，每個岔管群由1個三分岔管、2個二分岔管及2條中間連接管組成。

2.1 二分岔管鋼安裝

二分岔管由國內制造廠預組裝后，分6件運輸單元運輸至工地。現場準備工作完成后，即可進行二分岔管各單元運輸，由于下交通洞尺寸較小，且施工空間較為狹窄，按安裝順序依次運入。運輸單元在鋼排架上臥式組裝，采用三分岔管處的100t橋機對其吊裝及調整，待測量檢查合格后再進行定位并加固。利用布置在安裝洞內的10t卷揚機、50t滑輪組以及轉向地錨通過橋機底部交通洞將其滑移就位，將二分岔管形成一個整體，再精確調整和檢查二分岔管的中心、高程等，用支撐加固，可靠加固后即開始焊接工作。

2.2 中間連接管組裝

在三分岔管與二分岔管之間布置中間連接管，內徑為5m。為了減少中間連接管現場安裝的環縫數量，采取在車間將三節中間連接管焊接在一起，其最大運輸單元尺寸為7.5m×5.4m×5.4m，重量約為35t。將中間連接管各管節單元運輸至三分岔管段100t橋機下，利用橋機將中間連接管各運輸單元卸在40t運輸臺車上，然后啟動卷揚機將臺車托至安裝位置，用千斤頂將鋼管頂起并在底部用型鋼支架支撐中間連接管，拆出運輸臺車，用手拉葫蘆配合調整待安裝管節的各項安裝尺寸，符合要求后，即可進行環縫對接。

2.3 三分岔管組裝

三分岔管由國內制造廠預組裝后分為8件運輸單元到工地，其中最大運輸單位外形尺寸9m×6.4m×5.7m，單重為68噸，單件運輸尺寸與重量均遠超二分岔管各運輸單元。交通洞尺寸較小，且施工空間較為狹窄，不能將三分岔管所有8件運輸單元一次性拉入組裝位置，只能按安裝順序依次運入。三分岔管各組裝部件用80t平板車通過下部交通洞運輸至100t橋機卸車位置，按順序依次組裝各單元，利用千斤頂及手拉葫蘆調整岔管安裝位置，其安裝偏差符合設計圖紙和規范要求后，為了減少組裝誤差，在每一單元就位并檢查合格后，立即用拉筋、支撐等將其固定，這樣逐漸將整個三分岔管組裝完成，牢固可靠后，開始焊接。

2.4 岔管群水壓試驗

根據設計提供內水壓力值（含水錘壓力）為3.0MPa，水壓試驗值按1.25倍設計水壓力值考慮，為3.75MPa。一個三分岔管、二個二分岔管及中間連接管組成岔管群進行一次打壓，二個岔管群水壓試驗共用一組悶頭。一個岔管群充水重量及自重共計約為3000噸。水壓試驗分設計壓力3MPa和最大水壓試驗壓力3.75 MPa兩個階段。岔管群水壓試驗壓力上升速度應緩慢、均勻（壓力變化速率不超過0.05MPa/分鐘），升至第一階段設計壓力值3MPa，保持30分鐘；對岔管群進行檢查，若情況正常，繼續升至第二階段試驗壓力值3.75MPa，保持30分鐘；再次檢查有無滲水和其他異常情況，若無異常，業主及監理確認后利用頂部泄壓閥將壓力降至設計壓力，保持30分鐘。

3 下平段鋼管安裝

下平段管口直徑為7.7米，材質為07MnCrMoVR。下平段鋼管利用40t平板拖車采用臥式（管口朝下）運抵下平段與下交通洞交匯處，利用交匯處頂部預埋的錨鉤把鋼管吊起卸車、翻身。當平板拖車倒出后，將鋼管放在運輸軌道臺車上，啟動卷揚機把鋼管拖到安裝位置安裝。當鋼管運到安裝位置后，然后利用千斤頂頂起鋼管，然后將臺車拖走，通過調整鋼管高程、軸線偏差等控制尺寸，合格后，將鋼管環筋同支撐焊接加固牢靠。采用相同的方法將相鄰鋼管組裝，并采用壓鐵等工裝來壓縫和調整錯邊，檢查符合要求后進行焊接。

4 豎井段鋼管安裝

豎井段鋼管由下彎段鋼管、垂直段鋼管及上彎段鋼管組成，管口直徑均為7.7米，材質為16MnR和07MnCrMoVR。

4.1 下彎段鋼管安裝

（1）為便于安裝，豎井段下彎段鋼管的最后3節鋼管采用車間50t龍門吊裝車，用平板車從下部交通洞（管口朝下）運輸至下交通洞與下平段交匯處，通過預設天錨的起吊和翻身，然后用卷揚機，將臺車沿軌道運輸至安裝位置，利用下彎部位和天錨、千斤頂將鋼管從臺車上脫離，移走臺車，通過千斤頂、手拉葫蘆將鋼管移至安裝位置后，用千斤頂調整鋼管的中心水平、中心線在允許范圍內，然后用拉筋、工字鋼等加固。

（2）下彎段鋼管其余各節，用平板車從上部交通洞（管口朝下）運輸至上平洞50t臨時橋機下部，通過橋機和天錨的起吊和翻身，吊裝至豎井口，將鋼管下降至下面已準備好的軌道上，利用布置底部的地錨和導向滑輪配合把鋼管拖住，啟動50t臨時橋機，緩慢讓鋼管沿軌道下滑到安裝位置。

（3）利用千斤頂對稱緩慢頂起鋼管，然后對鋼管進行調整，當鋼管高程、軸線傾斜度等控制尺寸調整合格后，將支撐同鋼管焊接并加固牢靠。采用相同的方法將相鄰鋼管組裝，并采用壓鐵等工裝來壓縫和調整錯邊，檢查符合要求后進行焊接。

4.2 垂直段鋼管、上彎段鋼管安裝

垂直段鋼管和上彎段鋼管的吊裝、翻身均在上平段50t臨時橋機工作范圍內，因此可將鋼管用汽車從制作車間整節運輸，從上部施工支洞運輸至上平段50t橋機下面，用50t橋機卸車并吊運至安裝位置就位。為加快安裝進度，在滿足吊裝條件下，在50t橋機下面布置一個組拼工位，將相鄰兩節鋼管進行組裝并進行環縫的焊接和探傷，然后50t橋機吊入安裝位置。

5 上平段鋼管安裝

上平段鋼管包括水平段、漸變段、進口段，直徑為 7.7～11m。

（1）上平管段鋼管直徑為7.7m，在安裝時用平板車將鋼管運輸至天錨下，利用該部位設置的天錨卸車、翻身吊裝到已備好的轉運臺車上，通過臺車運輸至安裝部位進行安裝。

（2）漸變段鋼管直徑由7.7m至11m漸變段，利用吊車和臺車將其漸變段各瓦片依次通過阻抗管內部，運至安裝位置，再利用在其上部自制的單軌吊進行吊裝就位。

（3）其余11m鋼管，安裝方案同阻抗管相似，各瓦片利用50噸汽車吊將其安裝支撐平臺上，通過調整鋼管高程、軸線偏差等控制尺寸。合格后，利用電焊將鋼管環筋和支撐焊接加固牢靠，并采用壓鐵等工裝來壓縫和調整錯邊，檢查符合要求后進行焊接。

6 結語

埃塞俄比亞吉布3水電站引水壓力鋼管安裝，安裝工程量大，工期短，都是洞內安裝，特別是岔管群體形復雜、單件重量較重、尺寸較大、焊接要求高，且安裝空間較小。利用CAD輔助設計與計算，形成岔管群及各安裝單元的空間模型，在計算機中進行模擬操作，解決大噸位卜形岔管的運輸難題，節省了成本。同時通過水壓試驗，為岔管的長期安全運行提供可靠保證。埃塞俄比亞吉布3引水壓力鋼管采用國外技術標準制造、組焊、水壓試驗和驗收，施工過程中出現了標準的交叉引用，尤其是材料標準、制造標準和焊接標準的交叉引用的現象，同時歐標、ASME等國外標準規范的論述也不一致。