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摘要： 龙江水电站1#岔管是目前国内直径最大的月牙肋岔管，总重为263吨，由70多个瓦片组成。受运输、吊装、交通洞大小等条件的限制，在拼装厂预组装完成后解体、涂装，运至施工现场分片安装，具有洞内运输条件差、吊装难度大、危险系数高等特点。
Abstract： The bifurcated pipe of Longjiang Hydropower 1 # is currently the largest-diameter crescent bifurcation in China， with a total weight of 263 tons， more than 70 tiles， which is disintegrated and coated after being pre-assembled in assembling plant and then is installed one by one after arriving at the construction site because of several limitations such as transportation， hoist， size of the traffic cave. It has a series of characters such as poor conditions for transportation in the traffic cave， difficult hoist， high risk.
关键词： 龙江水电站；国内直径最大岔管；安装
Key words： Longjiang Hydropower；the largest-diameter crescent bifurcation in China；installation
中图分类号：TV547.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）35-0118-04
0 引言
岔管的制作与安装是水电站工程建设中一道极为关键的工序。由于电站建设场地有限，岔管运行水头高，在实际操作中其拼装和焊接质量总是难以达到设计要求，电站建设单位常常因此付出巨大的成本和投资却换不回与之对等的效益。本文就龙江水电站1#岔管安装项目，针对这一技术难题展开研究，从工艺流程及技术质量的把控，设计出一整套技术（措施）规范、经济可行的施工方案，以供同行参考。
1 概述
龙江水电站压力钢管分为一条主管和四条支管，主管和支管之间通过岔管和弯管相连。其中1#岔管（钢板厚度δ40 mm）长度为20.62 m，最大宽度为15.63 m，共有8个单节组成，总重263.3吨（含月牙肋重量）。单节最大直径为？准12.8m，是目前国内直径最大的月牙肋岔管。受运输、吊装、交通洞大小等条件的限制，在拼装厂预组装完成后解体、涂装，运至施工现场分片安装。
1#岔管安装位置见图1。
2 引用标准和规程规范
①《水工金属结构防腐蚀规范》SL105—2007；②《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017—2007；③《压力容器无损检测》JB4730—94及第一号修改单；④《水电站基本建设工程验收规程》DL/T5123；⑤《压力钢管安全检测技术规程》DL/T709-1999；⑥《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001；⑦设计图纸及技术要求。
3 1#岔管安装施工的简要说明
3.1 岔管安装施工方案
本工程岔管安装施工方案为：
①1#岔管分瓦片运输到临时施工支洞口，直径偏小的1#岔管-5#、-6#、-8#管节在洞口拼圆，然后吊至钢制台车经施工支洞、主洞运到安装位置。直径偏大的1#岔管-1#、-2#、-3#、-4#、-7#管节按照瓦片编号顺序吊至运输台车，洞内组装。
②1#岔管管节的纵缝、相邻管节的环缝均采用手工焊接完成，并在洞内焊接。
③安装顺序：
3.2 资源配置
根据本工程压力钢管的施工工程量及施工进度的要求，以及施工组织设计确定的施工方案，拟配置的劳动力计划和进厂的起重运输设备和机械加工设备如下：
3.2.1 人力资源配置（详见表1）
3.2.2 设备资源配置（详见表2）
4 岔管运输
4.1 岔管瓦片洞外运输
岔管瓦片的洞外运输采用20t平板拖车运输。岔管分瓦片从防腐场地运输到临时施工支洞口拼装组圆或单片，吊至钢制台车运到安装位置。
瓦片运输时，把瓦片水平放置在车箱板上，并用钢丝绳及倒链绑扎牢固。如图2所示。
4.2 岔管瓦片或单节洞内运输
钢管的洞内运输采用钢制台车运输方式。钢制台车见图3。
①洞内岩石开挖完毕后，在临时施工支洞及钢管洞内用38kg级钢轨辅设钢管运输轨道，要求土建施工单位在洞内铺设轨道处用混凝土抹平。具体要求为：施工支洞（临时支洞）轨道跨距为1.6m（距离洞子中心各0.8m），主洞轨道跨距为5.0m，轨道基础宽40公分，基础中心与每条轨道的中心一致。由于此支洞具有一定的坡度，故基础在用混凝土抹平时应均匀下坡。
②在施工支洞和主洞交叉位置，铺设轨道时采用活接头型式（即预留一段长约0.5m的轨道，根据需要自由换向）。
③1#岔管安装位置处，在洞子顶部埋设锚杆，每组锚杆起重能力不少于30吨（做拉力试验）。
④岔管单节钢管或瓦片运至主洞与施工支洞交叉位置后，利用4台千斤顶将钢管或瓦片和台车全部顶起，把钢制台车的轮子旋转90°方向，落到主洞轨道上继续行走到安装位置，利用预留天锚、卷扬机及千斤顶等调整中心及高程。
5 岔管安装
5.1 准备工作
①按设计图纸给定的尺寸，以监理人核定的安装基准为依据，在钢管洞内放出钢管安装的纵向中心线，钢管中心高程及各段里程点，并复合正确，明显标示。
②根据工作面情况布置施工电源，每个工作面设置8台逆变直流焊机，1台0.6m3空压机。
③准备施工工具，如钢支墩、钢托座、千斤顶、倒链、拉紧器、压缝器及测量工具等。
④按施工需要布置好施工用电电源并敷设到位，并在每个工作面设置1个0.4kV低压配电盘，并可靠接地。
5.2 岔管安装
①安装顺序：
②岔管安装：
把1#岔管瓦片按顺序从拼装场地运至临时施工洞口，利用50吨汽车吊车吊装拼圆后（尺寸过大的单节钢管，分瓦片安装），吊至钢管运输台车，通过临时施工支洞轨道运至主洞，当台车到达支洞与主洞交叉处时，利用千斤顶调整台车轮子旋转90°方向再继续行走至安装位置，再利用千斤顶、天锚、卷扬机等调整钢管的中心、高程及里程。其中1#岔管—8管节作为定位节，以便将来控制#3支洞钢管的中心、高程及里程。定位节安装就位后，调整其中心偏差不超过5mm，里程偏差不超过±5mm，两端管口垂直度偏差不超过±3mm。并利用洞内插筋通过拉紧器及型材等将其可靠加固，然后再安装下一节。图4为具体的流程图。
5.3 钢管安装注意的问题
①相邻管节压缝前，测量两相邻管口的周长偏差值，通过计算将错台值平均分配并使其符合规范要求。
②钢管压缝时，使用专用压缝器从分两个工作面对称进行，边压缝边进行定位焊，除应控制平均分配错台值外，还应注意管口中心偏移方向，调整好环缝的对装间隙。
③环缝组合完成后，全面检查并调整钢管中心偏差及高程值，合格后按要求进行加固。
④钢管的安装与砼浇筑采用分段交替进行的方式，每个安装及浇筑段长度按设计要求，每安装一段，浇筑一段。如钢管安装流程图所示。每安装完成一个浇筑段后，进行一次全面检查和调整，并按设计要求，通过拉紧器、圆钢等连接件将钢管与洞壁上的插筋连接固定，连接件焊接在钢管加筋环上，并焊接牢固，防止砼浇时产生位移。砼浇筑前，会同监理人进行一次中间验收，钢管的里程、高程及安装中心偏差均应符合规范要求。
6 岔管焊接
6.1 施工前准备
①人员配置（见表3）。
参加岔管焊接的焊工，必须持有人事劳动部门发给的锅炉、压力容器焊工考试合格证书，或通过能源部、水利部颁发的适用于水利水电工程压力钢管制造、安装的焊工考试规则规定的考试，并持有有效合格证书。而且焊工合格的项目，必须符合岔管焊接的要求。同时在岔管焊接时配备专业技术人员，对焊接全过程进行指导和监督。配备专业探伤人员，对焊缝进行检测，确保焊缝质量。
②焊接材料和工器具（见表4）。
钢管现场焊接采用手工电弧焊，焊接材料选用优质（大西洋）的CHE507电焊条。
③施工场地和电源准备：由于洞内渗水，岔管上方要搭设彩条布，来保持温度和防焊接过程中滴水；根据现场情况合理布置焊接所用设备以及电源和消防灭火器；同时还要布置排水设备，准备排除岔管段可能存在的积水。
6.2 岔管焊接
①焊前须将坡口表面和两侧至少20mm范围内的油污、水分及其它有害杂质清除干净。
②岔管的月牙肋与支管/主管与支管/主管与月牙肋之间的焊接前将进行利用履带式加热器对焊缝两侧100mm进行100～150℃的焊前预热。
③采用焊条电弧焊时，不随意在被焊部件的焊道以外的任何地方进行引弧操作（以防产生微裂纹）。
④焊道始端采用后退起弧法，终端填满弧坑，层间接头须错开不小于20mm的距离。
⑤单侧焊接完毕后，采用碳弧气刨进行背面清根。清根后须用角向磨光机修整刨槽，磨除渗碳层。进行焊缝清根时，将定位焊的熔敷金属清除干净，清根后的坡口形状、宽窄应一致。
⑥焊道故中断焊接时，进行对未填满的弧坑进行检查，若发现有裂纹，将未填满的弧坑进行修整，确认无裂纹后，再按上述工艺要求继续焊接。
⑦焊接过程中如果遇到较大的缝隙，先实施堆焊，待缝隙均匀后，再进行焊缝的焊接。
⑧如因停电或其它原因造成焊接中断，重新开始焊接前要再次进行预热，预热温度以及操作与第一次相同。
6.3 岔管焊接顺序
纵缝焊接——支管环缝焊接——月牙肋与支管的焊接——主管与支管、月牙肋的焊接。
①纵缝焊接顺序：
焊接层次和顺序：十层 正面（1、2、 3、8、9层），反面（4、5、6、7、10层），第7、8、9、10层各焊2道。
如图5所示，多层焊的每层厚度以4～6mm为宜，层间的起弧与收弧须错开不小于20mm的距离，以便各分段之间的层间的搭接；多道焊的每道宽度以8～10mm为宜，相临各道之间后一道续与前一道搭接40%左右。除封底焊和最后一层外，每段的每层焊接完毕后，立即采用CH6型风铲进行“锻打消应”；进行“锻打消应”时，焊缝完成后用加热片后热，后热温度为200～230℃，保温一小时后，慢慢冷却。
②环缝焊接顺序：焊接顺序如图6所示。
多层焊的每层厚度以4～6mm为宜，层间的起弧与收弧须错开不小于20mm的距离，以便各分段之间的层间的搭接；多道焊的每道宽度以8～10mm为宜，相临各道之间后一道续与前一道搭接40%左右。除封底焊和最后一层外，每段的每层焊接完毕后，立即采用CH6型风铲进行“锻打消应”。焊缝完成后用加热片后热，后热温度为200～230℃，保温一小时后，慢慢冷却。
③月牙肋的焊接：（8人对称双面焊接）
月牙肋的焊接顺序如图7所示。
首先在焊接前将焊缝预热温度达到100～120℃，焊接顺序按先1、3、5后2、4、6的顺序焊接，焊接对称进行。以月牙肋的中心线为对称线，分别向两边进行。第一遍用大西洋3.2mm的焊条封底，焊接完成后，用气铲清理焊碴，清除药皮和飞溅。第二遍按上述顺序焊接，用大西洋4.0mm焊条焊接完成一段后用风镐进行锤击焊缝，把焊缝敲平，使焊纹不可见或不明显。焊缝完成后进行消氢处理，用加热片后热，后热温度为230～250℃，保温一小时后，慢慢冷却。
保温方法是，采用岩棉毡覆盖进行，保温时间不少于60min。
加热宽度、加热温度的检测和检测的位置及数量同焊前预热。
7 无损检测
岔管所有的焊缝在焊接完毕后要按照规范和设计要求进行外观和探伤检查。当焊缝表面怀疑有裂纹时，要用着色剂进行渗透探伤。其中无损探伤要求在焊接完毕24h后进行。同一部位返修次数不超过两次，超过两次必须制定可靠的技术措施，并经技术负责人批准后方可焊补，并记录在册。探伤主要执行规范为：①《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017-2007中对焊缝检验规定标准。②设计图纸说明及技术要求中对无损探伤的要求。
8 施工效果
①按照图纸及设计要求，岔管内壁涂刷自养护的底漆和面漆（内壁底层采用超厚浆型无溶剂耐磨环氧底漆，面层采用超厚浆型无溶剂耐磨环氧面漆，厚度均为400μm）。外壁涂刷一层黏着牢固、不起粉状的苛性钠水泥浆。
表面预处理质量按规范GB8923-88规定，钢管内壁达到了Sa2.5级，钢管外壁达到了Sa1级，预处理后的表面粗糙度在60μm～100μm，符合设计要求。
②压力钢管由主管、岔管、弯管和四条支管组成，主管直径内径？准11m，岔管最大管经？准12.8m，钢板厚度δ40mm，材质采用Q390C高强度低合金调质钢。按照《压力钢管制造安装及验收规范》进行了第三方检验：安装单元工程质量评定115单元，合格率100%，优良率98%，远远大于同类工程施工标准。投入发电运行已经5年，质量回访没有问题，实际证明了该项安装技术的可靠性。
9 结束语
龙江水电站1#超大岔管安装，解决了大直径钢管的弯洞运输、利用卷扬机配合天锚的吊装、大直径钢管内支撑拆除等技术难题，采用了特制箱型梁台车运输、洞内现场拼装瓦片等新工艺、新技术，并通过对岔管安装施工工艺的进一步优化，在保证工期的同时，确保了1#岔管的安装质量，也为十一工程局以后安装此类超大岔管积累了经验。但也存在不少尚待解决的问题，如目前岔管的焊接，特别是现场焊接，主要依靠手工焊，功效低，劳动强度大，一定程度上影响了施工进度，需要提高压力钢管焊接的自动化程度。
参考文献：
[1]陈华腾，谭胜禹，等.爆破计算手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1991.
[2]GB/T 26078-2010，金属材料焊接残余应力爆炸处理法[S].
[3]GB/T 24179-2009，金属材料 残余应力测定 压痕应变法[S].