水电站压力钢管安装施工方案.doc
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1、 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9.0m,渐变管段长14m,钢管内径由9。0m变为7。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=2462mm,其中16MnR低合金钢壁厚=2436mm,600MPa高强钢壁厚=3662mm.附件主要包括阻水环、加劲环。根据现场的运输条件,拟
2、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96483000mm,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95963000mm,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/T 50172007)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64
3、0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-SG4351(18,22,26,30,34,38)】6、压力管道钢衬段管节图(3/4)【CD66SG-4351(19,23,27,31,35,39)】7、压力管道钢衬段管节图(4/4)【CD66-SG435-1(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#
4、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
5、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
6、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
7、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15m4.5m4.5m.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
8、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-
9、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20 t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10。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
10、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
11、,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
12、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,
13、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32mm,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b=49kg/mm2,倾斜角度为15;每根锚杆抗拉强度:P1= cos15R2b= cos1516163。141649=38065。427(kg)每组锚杆的抗拉强度:P2=38065。4276=228392。562(kg)锚杆的安全吊装载荷系数:K1= P230 t =228392。56230000=7.61锚杆在吊
14、装30 t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36mm,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b=49kg/mm2,斜拉角度为15;每根锚杆抗拉强度:P3=cos15R2b = cos1518183。141649=48176。56(kg)每组锚杆的抗拉强度:P4=48176。566=289059.36(kg)锚杆的安全吊装载荷系数:K2= P236 t =289059.3636000=8.03锚杆在吊装36 t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
15、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=360004Kcos30=51961.52,捆绑绳采用6371钢绳,直径36。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
16、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卷扬机配合两个32t单门滑轮用3根钢丝绳进行溜放.斜井钢管受力分析简图2。7、钢管溜放的方法钢管的溜放采用布置在1#-1施工支洞上游侧的20t卷扬机配合1个32t单门滑轮缠绕2根40mm的钢丝绳进行.为保证钢管在经过上弯段的平衡,在钢管的内壁焊接3个工艺吊耳.工艺吊
17、耳的焊接以钢管的+y方向为起点,三个吊耳按三等分均布在钢管的内壁上。钢管+y方向上的吊耳主要用于悬挂10t手拉葫芦调整钢管经过上弯段时的角度。其余两个吊耳用于溜放钢管和管内安装台车的挂装。为避免钢丝绳与上弯段基岩的直接接触的摩擦,在上弯段的底部圆弧段布置适当数量的托轮架。钢管经过上弯段的示意图参见下图:压力钢管溜放示意图3 钢管安装措施压力钢管采用单机单管供水,6条钢管道平行布置,沿钢管道纵剖面可分为上平段、上弯段、斜坡段、下弯段、下平段、锥管段.钢管上平段起始里程为(管)0+176.6250+266。567m,中心高程1762.7601770.289m;钢管下平段出口里程为(管)0+463。
18、4860+556。789m,中心高程1630。70m。3。1施工准备(1)首先进行钢管运输台车(参见附图一钢管运输台车)、内压缝、焊接台车(另作专题上报)制造。在安装工作面具备安装条件时进行轨道铺设(如轨道平面布置图和断面图所示)和运输台车牵引设备(卷扬机、导向滑轮、天锚、地锚)布置,并对工作面进行检查和清理。钢管在洞内运输采用铺设钢轨并配置轨道运输台车的方式进行。引水洞内的钢轨沿水流中心铺设,1#-1施工支洞内的钢轨沿支洞断面中心铺设,轨道均P38kg重轨,轨距为3m.(参见附图二安装设备布置示意图)(2)根据监理人提供的厂房系统坐标控制点,用全站仪测放压力钢管安装所需的中心、高程和里程控制
19、点,通过冲击钻打眼,打插筋,油漆标识来确定放点位置,并对所有的控制点进行复检及记录.(3)布置安装工作面的施工电源和施工设备,用于安装的照明电源使用安全电压.(4)编写钢管安装施工措施、作业指导书和进度计划,报送监理人审批后,对所有的施工人员进行技术和安全交底。(5)对钢管1#、2#拼装厂内的成品钢管进行清点,确认钢管出厂编号。(6)钢管道路运输的所有障碍,包括3#营地内的路灯杆、宣传栏以及3#路中段的大树等,请业主、监理单位协调解决。(7)主厂房80t/30t/5t小桥机安装、验收并投入使用。3.2安装方法(1)安装顺序 上平段、上弯段、斜直段、下弯段钢管安装:钢管安装的定位管节为下弯管下游
20、的第一节水平直管,长度为2m。下弯段以上的钢管按从下游至上游的顺序进行安装. 下平段钢管安装:从定位节下游开始,钢管按从上游至下游的顺序进行安装。(2)定位节(始装节)安装定位管节为下弯管下游的第一节水平直管,长度为2m。通过全站仪监测钢管的安装中心、里程及高程,利用千斤顶及手拉葫芦调整钢管安装位置,其安装偏差符合设计图纸和规范要求后,即可进行钢管的外支撑加固,钢管加固应牢固可靠,为确保钢管在混凝土浇灌时不产生变形和位移,在洞壁和管壁之间用14工字钢分八至十六个点(定位节)来支撑,并且每支撑点打锚杆进行固定.钢管的外支撑加固如下图所示.钢管外加固示意图(3)其余管段安装定位节安装完毕,将其上游
21、侧的第一节弯管慢慢下放并靠近定位节,用千斤顶将钢管顶起并在底部用型钢支架支撑管节,用手拉葫芦配合调整管节的各项安装尺寸,符合要求后,即可进行环缝对接,环缝的对接利用内压缝台车,台车上设置有可旋转的顶杠和千斤顶。钢管安装位置符合规范要求后即可进行钢管对接环缝点焊,点焊点长度为80100mm,间距控制在100400mm之间.环缝点焊完毕即可进行钢管加固,钢管加固要牢固可靠,为确保钢管在混凝土浇灌时不产生变形和位移,在洞壁和管壁之间用角钢10010分八个点来支撑(弯管处要用I14工字钢作支撑)。在钢管对接过程中随时监视钢管的高程、里程及中心变化。环缝组装完毕,作好各项记录,报监理人审批并对钢管组装质
22、量进行检查和验收.合格后交焊工对其焊缝施焊。材质为高强钢的管段,在压缝时要尽量少使用压码和楔铁,确保环缝的装配质量.当需要用压码和楔铁时,必须在点焊部位进行预热,拆除时用电弧气刨清根并打磨干净。(4)安装测量的方法安装过程中,先将压力管道的轴线测放到管道的底部。为保证测点的牢固可靠,测量放点的过程中,先将控制点的位置使用全站仪确定其初步位置之后,在定位的位置打设插筋后再次把控制点测放到插筋上。安装过程中,采用全站仪对钢管安装的中心高程、里程和钢管中心进行测量。全站仪的架设位置考虑布置在下平段和上弯段的爬梯上的适当位置。(5)钢管段混凝土回填为保证钢管的安装质量,钢管的浇筑应采用分段浇筑的方法进
23、行,分段浇筑的距离控制在1420米左右.每个浇筑单元的管口预留长度为2m.(6)拆除临时工卡具、管壁缺陷修补拆除钢管上的工卡具时,严禁使用锤击法,应用碳弧气刨或手割炬在其离管壁约3mm左右处切除,不得伤及母材,切除后对残留痕迹再用砂轮磨平,并认真检查有无微裂纹。钢管安装完毕,将钢管内壁的焊疤清除干净,局部凹坑深度不超过板厚的10,且不大于2mm时,可用砂轮打磨至平滑过渡.每个安装单元钢管各项数据验收完毕,并作好压力钢管安装质量签证表后,报监理审批并对钢管安装质量进行检查和验收。3.3安装允许偏差钢管的直管、弯管以及附件与设计轴线的平行度误差应不大于0。2%。钢管始装节的里程偏差不超过5mm.弯
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