易县抽水蓄能电站尾水管安装工艺优化

摘要：易县抽水蓄能电站单台机尾水肘管分为11节，1～7节为直管段，8～11节为90度肘管段，单台套总重约71.81t；通过优化传统尾水管安装工序，降低安全风险，缩短整体施工工期，提高施工质量。

关键词：易县抽水蓄能电站、尾水肘管、优化安装工序

1 概述

目前国内抽水蓄能电站建设正处于蓬勃发展期，未来5～10年将会有大批量的抽水蓄能电站进入建设期，但专业的施工人员确无法满足抽水蓄能电站发展的需求，因此如何在保证安全、质量的前提下，合理优化施工工艺，从而提升施工效率和缩短施工工周期。尾水管安装作为第一道安装工序，也是第一个安装的部件，其施工周期将直接影响工程整体工期，本文就是描述通过何种方式缩短其安装工期。

易县抽水蓄能电站尾水肘管均采用22Q345R钢板焊接而成，厂家设计共11节，出厂分为7段：1～3小节为肘管第1段，4～6小节为肘管第1段，7小节为直管第1段，8小节为直管第2段，9小节为直管第3段， 10小节为直管第4段，11小节为直管第5段；7段需要在现场拼装焊接为整体，共计6调焊缝；单台套总重约58.754t，其中尾水管扩散段出口直径为5.4m，锥管上管口直径为3.528m。

2 主要技术要求

3 工艺改进

3.1 原安装工艺

以往在下部基础安装完成后，安装尾水管运输轨道，尾水管分段吊装，前面几节尾水管由于在下游洞室内，无法采用桥机安装，只能采用桥机吊装至机组段区域，采用运输小车、卷扬机及轨道将尾水管运输到位，安装方式如下图：

在首节尾水管运输就位后，安装设计支墩，安装完成后，拆除运输小车；首节定位完成后进行加固；第二节运输就位后，安装设计支墩，同时与上一节进行调整加固或采用临时支撑措施，防止拆除运输小车后，单节尾水管无法稳固；按按照此方法，依次将所有的尾水管安装就位；后续部分机组段区域的，采用桥机吊装就位，但固定方式与前几节一致；所有尾水管就位后，从首节开始进行焊接。

在此过程中，存在以下几点问题：

1）由于设计支墩较重，人工安装过程中存在一定的设备倾倒伤人的风险，安全风险较大。

2）部分尾水管本体上设置的支撑点不满足运输的要求，部分管节需要现场焊接滑轮支撑点，而尾水管本体为弧面，支撑点的制作难度较大，运输过程中稳定性难以保证，存在设备倾斜的安全风险。

3）整体施工周期较长，占用机组段施工共的直线工期。

3.2工艺优化论点

为避免或减少常规安装中出现的问题，在易县抽水蓄能电站，项目部根据项目施工环境的特点，对尾水管直管段单节吊装优化为直管段组焊后整体吊装，分析如下：

1）尾水管安装方向为上下游方向，厂房两台275t/50t/10t的桥机已安装完成，上下游边墙跨度约23.5m，尾水管层开挖跨度为18米，尾水管直管段整体拼装长度约17米，重量53t，能够满足尾水管直管段焊接完成后整体吊装。

2）根据设计图纸，在安装间画出每节尾水管的定位数据，用于每节组装定位调整。

3）直管段组焊完成后，需根据整体重量分布，在尾水管上重新分布8个吊点，均匀分布在尾水管两侧，每侧各4个；首尾四个吊点采用钢丝绳，中间四个采用钢丝绳加手拉葫芦配合的方式，防止尾水管中间受力不均匀的情况。

4）整体吊装前，先根据图纸安装尾水管支墩，预留设计调整千斤顶的高度；在支墩上方安装尾水管移动轨道，同时在尾水管底部安装6组万向滑轮，便于吊装就位时，尾水管能往下游方向移动。

5）整体运输就位后，在未安装滑轮的尾水管的支撑点处安装设计千斤顶，将前部千斤顶安装完成后拆除6个滑轮，然后再装上这6处千斤顶。

6）然后拆除移动轨道，进入尾水管调整阶段。

3.3 应用情况

通过易县抽水蓄能电站4台机尾水管对于此优化工艺的实际验证，尾水管的安装数据均满足规范要求及厂家要求，并可直接缩短机组段直线安装周期。

原工艺，需在机坑内进行7次调整和6次焊接工作，优化工艺只需在机坑内进行1次整体调整，可直接缩短直线工期。

4 优化工艺施工步骤

4.1 安装过程的重点控制

（1）尾水肘管管节焊接工艺控制

1）在尾水管管节焊接前，根据现场实际情况，进行焊接工艺评定，根据焊接工艺评定编制焊接作业指导书，从技术上保证焊接质量；

2）在对尾水肘管管节焊接过程中，应对焊接工艺、顺序、电流、电压、线能量，以及焊缝的加热、焊条的保温、焊后保温的各环节进行重点控制，安排专人进行记录；

3）对焊接完成后的设备，进行专业探伤。

（2）混凝土浇筑过程中，尾水肘管位移和变形控制

1）尾水肘管钢衬本身支撑的强度、刚度是保证尾水肘管体形的基本因素，尾水肘管安装、加固过程中严格按照设计参数及要求进行内撑施工，保证其强度及刚度。

2）尾水肘管外撑及拉锚是保证蜗壳位移变形的基本因素，尾水肘管加固施工严格按照设计参数及要求进行外撑及拉锚施工。由于受基坑结构体形限制，尾水管底板利用一期混凝土面布置支撑及锚拉构件撑、拉；内、外侧衬随二期混凝土分层，在混凝土面增加锚筋及支撑，分层加固。

3）尾水肘管安装完成后，混凝土浇筑前的备仓施工准备过程中加强其安装成果保护，防止因意外造成尾水肘管位移。

4）混凝土浇筑前，联合业主、监理及厂家对尾水肘管的加固情况进行检查，检查合格后进行混凝土浇筑。

5）肘管安装调整合格后，各活动部分和固定部分点焊牢固后，方可浇注混凝土，严格控制混凝土入仓速度，混凝土浇注速度不大于300mm/h，液态混凝土的高度一般控制在0.7m左右；且混凝土连续、均匀的平铺入仓，保证混凝土呈平面均匀上升，减少对尾水肘管的浮托力、侧压力。

6）在混凝土浇筑过程中，严禁在钢衬上堆放无关的材料设备，以免造成多余荷载引起钢衬发生变形。

4.2 尾水管轨道安装

1）在尾水管吊装前，根据图纸布置，安装尾水管支撑柱，要保证支撑柱的垂直度及上表面平板的水平度。

2）支撑柱安装完成后，在上表面安装尾水管运输轨道槽，运输轨道应与尾水管底部滑轮配套，其中注意滑轮的高度要与尾水管底部千斤顶高度匹配，便于后续与滑轮进行置换。

3）轨道槽安装完成后，将轨道与支撑柱焊接加固牢固。

4）轨道槽安装完成后，在尾水管支撑柱中间增加轨道支撑点，以防尾水管运输过程中轨道变形。

5）轨道槽安装完成后，安装卷扬机，便于尾水管就位倒运。

4.3 尾水管组焊

1）根据尾水管装配图，在安装间测量出首节尾水管定位点和每节对缝处的基准点，控制好焊缝间隙。

2）基准点放好以后，摆放首节和第二节尾水管组装支墩，后续根据尾水管组装再进行其余支墩摆放。

3）将首节尾水管吊装就位，根据基准点进行调整，点位和垂直度调整完成后，将首节在支墩上进行固定。

4）固定完成后，将第二节吊装就位，根据对缝基准点调整第二节尾水管，初步调整完成后，将首节和第二节焊缝用2块压板固定，利用锁板进行焊缝错牙调整，焊缝调整完成后，再用6块压板对焊缝进行加固，完成后，加固支撑。

5）第二节调整完成后，将环形焊缝做好记录，再根据厂家焊接工艺要求，进行焊接。

6）第二节焊接完成后，检查第二节进水口断面与基准点的点位偏差，作为后续尾水管对缝预留间隙的参考值。

7）进行第三节尾水管挂装，调整方式与第二节一致，调整完成后，进行第四节挂装，这样可以减少第二节和第三节、第三节和第四节的间隙偏差，从而能保证焊接质量。

8）焊缝调整完成后，根据焊接工艺进行第三节的焊缝焊接，焊接完成后，检查第四节基础点的偏差。

9）挂装第五节，调整方法与第7步一致，依次类推，直至尾水管直管段组焊完成。

4.4 尾水管吊装就位

1）尾水管直管段组焊完成后，拆除安装滑轮处的3对支墩，安装尾水管运输滑轮。

2）根据尾水管的重量分配，在尾水管上重新分布8个吊点，均匀分布在尾水管两侧，每侧各4个，所有的吊点焊接均需要进行探伤检测。

3）吊点安装完成后，在首尾四个吊点挂装钢丝绳，中间四个采用钢丝绳加手拉葫芦配合的方式，在首尾钢丝绳调整完成后，再调整中间手拉葫芦，保证尾水管整体受力均匀。

4）钢丝绳调整好以后，拆分其余尾水管组焊支墩；根据大件吊装方案，进行试吊，无任何异常后，正式开始吊装。

5）尾水管吊装至机坑后离轨道槽约150mm左右，调整好尾水管方向，将尾水管滑轮与轨道槽对正，然后将尾水管落在轨道槽上。

6）尾水管落下后，将卷扬机钢丝绳安装在尾水管首节上，拆除吊装钢丝绳，利用卷扬机将尾水管牵引至安装位置。

7）尾水管到位后，摆放尾水管安装千斤顶，利用千斤顶将尾水管顶起，拆除6对滑轮，再安装此处的千斤顶。

8）千斤顶安装完成后，拆除运输轨道，同时根据尾水管装配图纸进行微调，对好进出口基准点位，调整好整体高程和方位，完成后对尾水管进行加固。

9）至此尾水管直管段安装完成。

5 结束语

通过易县抽水蓄能电站4台机的尾水管的安装，此次工艺优化已完善，工艺已经成熟，不仅缩短了机组安装的直线工期，同时在保证质量的情况下，消除了部分安全隐患；此项技术工艺优化对于后续抽水蓄能电站均有有效的指导意义。