水电站压力钢管安装施工方案.docx

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水电站压力钢管安装施工方案

锦屏一级电站

压力钢管安装施工方案

1工程概述

1．1工程概况

本合同设有６条压力管道，管道平行布置。

压力钢管布置在压力管道的上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段、渐变段和连接段，由直管、弯管、锥管、连接段及其部件组成，连接段出口与蜗壳相接。

上平洞和6０°斜井的钢管内径φ９．０m,渐变管段长14m，钢管内径由φ9．0m变为φ7．０ｍ。

本标６条压力钢管总制作安装工程量约176１9.４t，钢管内径有D=9m和D=7m，材质有16ＭnR和600MPa高强钢,壁厚δ=２４~6２ｍｍ,其中16MnR低合金钢壁厚δ=２4～36mｍ,6００MPa高强钢壁厚δ=3６～６2mm。

附件主要包括阻水环、加劲环。

根据现场的运输条件，拟定：

上平段和斜井段压力钢管单节制造长度为3.0m，单节出厂，最大体形尺寸为φ96４8×30０0ｍm，最大起吊运输重量为30ｔ;下平段制造长度为3.0ｍ单节出厂,最大体形尺寸为φ959６×３000mm,最大起吊运输重量约为36ｔ。

６条引水洞压力钢管设计制作安装总重量为1761９.4ｔ（比投标文件工程量１71６3t增加456.4t），6条压力钢管轴线总长度为１7３2．146m。

1．2编制依据

本措施主要编制依据为相关设计图纸、相应的施工规范和验收规范,主要编制依据如下：

１、《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017－２007）

2、《四川省锦屏一级水电站压力钢管制造及安装技术要求》设计通知（总640号）

３、《引水发电系统土建及金属结构安装工程招标文件（C4０１）》及投标文件。

４、《压力管道钢衬段管节图（1/4）》【ＣD66-ＳG-4３5-１（１7,２１,25,29，3３,３7）】

5、《压力管道钢衬段管节图（2/4）》【ＣD66－SG-435-1（18,２2,２6,3０,3４,３８）】

6、《压力管道钢衬段管节图（3/4）》【CD６6－SG-435-1（19，23，27，31,３５,39）】

7、《压力管道钢衬段管节图（4/４）》【ＣD66－SＧ－435-1（2０,2４，２８,32,３6,40）】

2钢管运输

2.1　钢管运输路线

下平段钢管运输路线:

从右岸大坪营地北沟（钢管1#拼装厂）出发→3#公路→5#公路的1#隧洞→1#公路的１#隧洞→进厂交通洞→地下厂房安装间→各引水支洞→钢管安装位置；

下弯段、斜井段、上弯段、上平段钢管运输路线:

从进水口17７７平台（钢管2#拼装厂）出发→1#施工支洞→钢管翻身场→3#引水洞→1#-1施工支洞与的3＃引水洞交叉（钢管吊转）处→1#-1施工支洞与各引水支洞处的钢管吊转处→各引水洞→钢管安装位置。

由于2#钢管厂的钢管运输过程中,9＃路延长线与1＃施工支洞交叉处的转弯半径较小,钢管运输过程中在此部位无法直接转进1＃施工支洞。

2#钢管厂出厂的管节,在通过9#路延长线时，拖板车采用倒车的方式将钢管运输到交叉处，车尾向１＃路方向调头后,拖板车正向将钢管运输到钢管翻身场。

压力钢管成品管节在平板拖车上采用平放管口向下的方式运输，采用4个5t手拉葫芦进行钢管的加固，加固应牢固可靠。

参见下图（成品钢管运输立面图、俯视图）。

成品钢管运输立面图、俯视图

2.2瓦块运输

右岸大坪营里北沟的1＃拼装厂（钢管瓦片制作场）卷制电站所有引水洞的压力钢管瓦块,下弯段、斜直段、上弯段、上平段的钢管瓦块的拼装场地在2＃拼装厂（进水口1777平台）。

瓦块运输路线为:

从1#拼装厂出发→3＃公路→５#路3#、4#、5＃隧道→9#公路（隧道）→2#拼装厂。

为防止瓦块在运输中产生变形，利用托架、槽钢、螺栓、螺帽、链子葫芦等进行加固，并在瓦块间的空隙处加垫木板，在托架上焊制挂链子葫芦的专用吊耳。

每车可运输4个瓦块。

参见下图（瓦块运输示意图）。

瓦块运输示意图

2.3钢管的卸车和翻身

1、下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管的卸车和翻身

为满足下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管管节洞内卸车、翻身和洞内运输的要求，在１＃施工支洞与3#引水支洞交叉处设置翻身场，共1个翻身场;每条引水支洞与１＃-1施工支洞交叉处设置一个钢管吊转场,共有六个吊转场。

在１＃施工支洞上游侧的3#引水洞内布置1台5t、１台12ｔ卷扬机,用这两台卷扬机做动力,配合２组40t天锚和2套50t（4门）滑轮组实现钢管的卸车和翻身。

翻身场和吊点的平面布置如下图翻身场立面图和翻身场平面图所示。

翻身场立面图（沿3#钢管道纵轴线剖视）

翻身场平面图

为保证钢管能顺利卸车和翻身,翻身场空间要足够大，特别是要能保证高度要求,高度应不少于15m。

为保证钢管在1＃施工支洞和1#-1施工支洞之间的运输，在1＃－1施工支洞两端端头开挖一卷扬机布置场,开挖尺寸为：

长×宽×高＝15m×４.5m×4.５m。

具体尺寸参见附图一《安装设备布置示意图》。

２、下平段钢管的卸车和翻身

在安装间利用厂房80ｔ小桥机起吊并吊运到各引水支洞后进行翻身。

2．４洞内钢管的运输

1、下弯段以上（含下弯段或定位节）钢管的洞内运输

将钢管用40t平板拖车直接运输至１#施工支洞与3＃引水支洞交叉处，利用设置在3#引水洞内的5t和12t卷扬机（布置在１#施工支洞上游侧）配合布置在翻身场的二组4０t吊点进行卸车和翻身，之后将引水洞内的运输台车拖至已翻身的钢管底部,按管段的上、下游方向摆放在运输平台车上，因管径较大，摆放和加固时要注意使管段和台车的重心保持一致。

采用4个5ｔ手拉葫芦、钢丝绳加固在钢管运输台车上，利用布置在1＃施工支洞上游侧3＃引水洞内的12ｔ卷扬机，将钢管牵引下放到位于1#-１施工支洞与3#引水洞交叉处的钢管吊转场。

在经过空间圆弧段时,布置一转向滑车（在圆弧段的合适位置预埋锚杆来固定滑车）进行钢管的转向。

钢管经3#引水洞运达钢管吊转场后,利用布置在吊转场的天锚、挂装两个２0t手拉葫芦实现钢管的提升和更换钢管运输台车。

钢管运输台车更换后，分别用布置在１#-1施工支洞两端的1台5t和1台12t卷扬机实现钢管在1＃-1支洞内的运输,将钢管牵引到相应位置。

其运输状态参见下图。

１#-1施工支洞内的钢管运输状态图

根据管节编号将钢管运达各引水洞与1#-１施工支洞交叉位置的钢管吊转场后,利用2个２０ｔ手拉葫芦进行再次吊转并加固后,利用各引水支洞内布置的20t卷扬机进行钢管的下放,经过、上平段、上弯段、斜坡段、下弯段到达各管节的安装位置。

引水支洞内的钢管运输状态如下图所示。

引水支洞内钢管的运输状态图

由于引水洞的设计断面为φ10.6ｍ的圆形断面，按轨距3m在设计断面上布置轨道后,钢管的运输高程超过钢管设计的安装高程，严重影响钢管的安装进度,同时还造成巨大的安全隐患。

经与业主单位、监理单位协商，一致同意将引水洞底部进行扩挖以满足钢管安装的需要（参见引水洞内钢管运输状态图）。

斜直段角度为６0°，拖运、溜放时应平稳而缓慢,应随时观察钢管的加固情况。

由于管节重量较大，在距离上弯段起弯点约1０m的各引水支洞上平段的顶拱上布置1组4０t的天锚配合32t单门滑轮和20ｔ卷扬机对经过上弯段、斜直段、下弯段的钢管进行溜放。

在上弯段和下弯段处进行指挥的人员，必须用对讲机和哨子进行联络,确保运输的安全。

为保证钢管在过上弯段时的稳定而不致发生倾翻，在钢管的+y方向挂一个10t的手拉葫芦,用于调整钢管的重心位置，在转弯过程中由短到长逐步调整１0t手拉葫芦的长度以保持钢管的平稳转弯。

钢管运输经过上弯段以后，为避免钢丝绳与地面之间产生摩擦而损坏钢丝绳,在上弯段转弯的位置设置托轮装置,钢丝绳从托轮上通过,使钢丝绳在下放钢管过程中不产生过度磨损。

上弯段托轮布置如图上弯段托轮布置图所示。

　　由于管径较大，在引水洞内,特别在斜坡段下放钢管时,要注意将钢管牢靠加固在运输台车上，并将运输台车与卷扬机钢丝绳可靠连接,在运输过程中,派专人巡查,发现问题及时用对讲机联络,并采取相应措施。

2、下平段钢管的运输

钢管用４0t平板拖车直接运输至地下厂房安装间,将钢管用8０t小桥机进行卸车和翻身并吊运到各引水支洞与厂房相交处,同时将施工支洞内的运输台车拖至已翻身的钢管底部，按管段的上、下游方向摆放在运输平台车上,用链子葫芦等可靠加固后，利用卷扬机将钢管拖运至各引水洞安装位置。

2.5吊点布置及预埋

上平段:

在翻身场的洞室顶拱处预埋两组承重荷载为4０t的锚钩，在各钢管吊转点埋设2组承重荷载为30t的锚钩,在每条引水洞距离上弯段上部转弯点上游10m的顶拱上打设1组40t的天锚。

6条引水洞共预埋８组40t、1２组3０ｔ的天锚作为钢管卸车、翻转和吊转的吊点。

吊点的吊耳板和连接板采用材质为16ＭnR、厚度为２8mm的钢板根据锚杆的埋设的实际情况进行制作和安装。

吊耳板与连接板的焊缝要求为不小于３０°的双面坡口组合焊缝。

焊缝焊完后应做超声波探伤检查。

连接板与锚杆的焊缝为角焊缝,焊脚高应不小于1８mｍ,且不应有咬边现象。

吊点的预埋及结构型式如图40t吊点预埋示意图所示。

40ｔ吊点布置示意图

管节运输时，将钢管放置在加垫木梁上,以保护管节及其坡口免遭损坏。

采用钢索捆扎吊运钢管时，在钢索与钢管间加设软垫。

2.6强度计算和主要吊装设备选用

1、锚杆强度计算

参数一（30t天锚）：

锚杆为螺纹钢筋，直径φ32mｍ，插入深度8．５m，外露0.5ｍ，间距０.5m，每组6根，共12组。

钢管最大吊重30ｔ;查螺纹钢筋抗拉强度σb=4９ｋｇ/ｍm２,倾斜角度为15°；

每根锚杆抗拉强度：

P1＝　ｃos１5°πR2σb=cos1５°×１6×1６×3.１4１6×４9=38065．4２7（kｇ）

每组锚杆的抗拉强度:

Ｐ２=3８０65.４27×6=228392．56２（ｋg）

锚杆的安全吊装载荷系数:

K1=P２÷30t=22８392.５62÷3０００0=7.6１锚杆在吊装30t重物时,安全系数为7．61，满足吊装要求。

参数二（40t天锚）:

锚杆为螺纹钢筋，直径φ３6ｍm,插入深度8.5m,外露０．5m，间距0．5m,每组6根，共8组。

设备最大吊重3６ｔ；查螺纹钢筋抗拉强度σb=４9ｋg/ｍm2，斜拉角度为１5°；

每根锚杆抗拉强度：

P3=ｃoｓ1５°πR2σb＝cos15°×18×1８×3.1416×４９＝４８1７6.5６（kg）

每组锚杆的抗拉强度：

P4=4８176．56×6=2８905９.36（ｋg）

锚杆的安全吊装载荷系数：

Ｋ2=P２÷３6ｔ=289０59.36÷３60００=8.03锚杆在吊装36ｔ重物时,安全系数为8.03,满足吊装要求。

2、钢管翻身、吊转起吊设备选用

最大吊重３６t，选用5０t滑轮组（3门）进行吊装。

两组滑轮组装配后最小距离约2m，每组滑轮缠绕9根钢丝绳吊装;按最大吊重计算,平均单根钢丝绳拉力为4000kg。

根据计算，选用5t卷扬机作为起吊动力设备。

钢管翻身捆绑绳计算：

钢管吊耳布置及绑绳示见下图。

绳长取2.４ｍ，共4根，吊点距离2．４m，计算得起吊夹角约为6０度。

钢管翻身吊耳布置及捆绑绳示意图

取安全系数K＝5，单根钢绳破断拉力P=36００0÷４×K÷cos３０=51961.5２㎏,捆绑绳采用6×３7+1钢绳,直径φ3６.5mm，公称抗拉强度15５ｋg／mm2,钢丝破断拉力总和78０50kｇ。

3、钢管溜放起重设备的选用

单节钢管的最大重量（３６t）加上运输台车的重量（2.8t）再加上滑轮组、起吊钢丝绳等吊具,单节钢管的运输重量考虑为4０t。

1）上平段钢管

上平段的坡降为8.４%,其下滑力为3340.5kg。

参见下图上平段钢管受力分析简图。

故选用5ｔ卷扬机单绳进行溜放。

上平段钢管受力分析简图

2）斜井段钢管

斜井段的坡度为60°，其下滑力为34６41kg。

参见下图斜井段钢管受力分析简图。

故选用20t卷扬机配合