第九章 金属结构制作与安装

第九章金属结构制作及安装xx电站地下厂房金属结构工程主要包括引水压力钢管和进水口拦污栅栅叶的安装，其次为相关工程一期埋件的埋设。其中一期埋件主要有进水口拦污栅栅槽一期埋件、进水口检修门槽一期插筋、进水口快速门槽一期埋件、快速门液压启闭机一期埋件、进水口双向门机一期埋件、变压器轨道一期埋件、变电所钢构架一期埋件。9.1引水压力钢管9.1.1工程概况xx电站地下厂房引水隧洞采用一洞一机布置型式，共有1#～4#四条平行引水隧洞，隧洞中心间距24m。引水隧洞由上平段、上弯段、斜直段、下弯段、下平段组成。引水压力钢管从上弯段上游端面以上4m处起始，经上弯段、斜直段、下弯段、下平段进入主厂房。钢管埋深一般在100～250m之间，设计水头260m，直径φ6.9m，每条钢管轴线长231.458m，钢管首端设有3道止水环，穿过主厂房上游墙的钢管设置软垫层。为了减小外水压力，防止管壁失稳，在引水压力钢管外壁设有排水系统。引水压力钢管特性如表9-1所示。引水压力钢管特性表表9-1位置材质板厚（mm）轴线长度（m）备注上平段16MnR264每条引水压力钢钢管重约16000t（不包括括运输、安安装钢管所所需的内外外支撑及安安装用埋件件的重量），加加劲环间距距为1.5-2.0m。上弯管16MnR2625.133斜直段16MnR2649.08416MnR303016MnR343060kgf/mmm23030下弯管60kgf/mmm23025.133下平段60kgf/mmm2301260kgf/mmm2406.63360kgf/mmm24815安装程序在斜井开挖、支护结束后，并结合施工进度要求，先同时安装1#、3#引水隧洞下弯段以上钢管（即非下平段），再安装2#、4#引水隧洞下弯段以上钢管。引水隧洞下平段钢管的安装在相应下弯段安装完成后并介于主厂房全面开挖结束后，开始按4#、2#引水隧洞先同时安装、3#、1#引水隧洞后安装的顺序完成。其中，1#下平段钢管安装以不影响1#机蜗壳层的安装进度为原则。9.1.3工程进度根据施工总体进度计划安排，压力钢管安装从2004年5月开始至2005年12月结束，总安装工期为20个月，年平均安装强度为3840吨，平均月强度320吨。根据单项工程进度计划，2005年为安装高峰年。压力钢管安装进度计划及强度详见第二章施工总进度计划。9.1.4安装前的准备1、出厂验收。引水压力钢管由制造厂商专门生产，安装前按制造厂商排管图的管段编号对安装管段进行核对，认真查看出厂验收单（出厂验收单必须包含有管段编号；材质证明书（复印件）；管段长度，管口上下游圆度和周长记录；上下游管口X、Y方位标记，相邻管口纵缝是否按要求错开；焊缝无损检测记录），并对相邻管节周长标记进行复查，准确无误后方可进行安装。2、运输钢轨埋设。首先在1#、3#引水遂洞内铺设P38Kg钢轨，轨距2m。待1#、3#引水隧洞内压力钢管分段安装完毕后，拆除轨道，再安装到2#、4#引水隧洞内。运输轨道断面如图9-1所示。图9-1运输轨道断面图3、内压缝台车、焊接台车和去锈喷涂台车的制作。内压缝台车简图如9-2所示。去锈喷涂台车简图如9-3所示。钢管焊接、无损检测台车简图如9-4所示。图9-2内压缝台车示意图9.1.5压力钢管的运输引水压力钢管的运输采用40t平板拖车和洞内平板小车根据运输通道形式的不同选用立运和平运两种方式。根据其工程布置部位的不同将压力引水钢管又分为非下平段（即上平段、上弯段、斜直段和下弯段）和下平段钢管的运输两种形式。钢管最大外形尺寸为φ7.5m×4m，最大运输吊装单元重量为35t。1、非下平段钢管的运输。用40t平板拖车进行立运，从钢管加工厂经过2#交通洞至6#施工支洞口，在洞口平台把钢管二次吊运为平运，再经6#施工支洞到达引水洞交叉口处。2、下平段钢管的运输。用40t平板拖车进行立运，从钢管加工厂，经过1#交通洞到达主厂房安装间，利用桥机把钢管吊运至压力钢管下平洞附近。焊缝内侧预热焊接内焊缝背缝清根背缝磨坡口后热消氢、消应力焊缝超声波探伤、X射线检测焊缝区清理、涂装下一段安装循环开始焊接外焊缝翻转点钢管转90焊缝内侧预热焊接内焊缝背缝清根背缝磨坡口后热消氢、消应力焊缝超声波探伤、X射线检测焊缝区清理、涂装下一段安装循环开始焊接外焊缝翻转点钢管转90°退出运输台车管段水平吊运上台车台车拖至钢管下部退出运输台车打磨内坡口外缝侧预热9.1.6压力钢管的安装引水压力钢管安装流程如框图所示。1、引水隧洞非下平段压力钢管安装按从下游至上游的顺序安装，把下弯管的最下游端第一节弯管作为始装节。钢管经平板拖车运至6#施工支洞与引水洞交叉口处后，利用预埋在隧洞顶部的40t锚钩配引水压力钢管安装流程图合卷扬机进行卸车。此后将钢管旋转至安装方向，把引水洞内的运输台车拖至被吊钢管下部，再把钢管安放在运输台车上，并用链子葫芦加固牢靠。用5t卷扬机配合牵引滑轮组将钢管运至上弯段上游平坦处，换用20t卷扬机进行钢管的下放拖运。因为斜直段坡度较大（斜角为60°），拖运时必须平稳缓慢，随时观察钢管的牢固情况。在上平段和下弯管指派专人，用对讲机随时联络，确保运输的安全。安装时，利用千斤顶将钢管顶离平板小车并将小车移开，同时在轨道对应于上、下游的位置焊接型钢支架并将钢管放置其上。通过测量仪器控制钢管的安装中心、里程以及高程，利用千斤顶和手拉葫芦调整钢管的安装位置，直至符合规范要求后进行加固牢靠，防止与其它管节压缝时产生位移。依照上述方法再将第二节钢管调整至安装位置，符合规范要求后用内压缝台车进行对缝、点焊和加固。为确保钢管在以后的砼浇筑过程中不产生变形和位移，在洞壁和管壁之间用角铁进行支撑，弯管处改用14#槽钢作支撑。在钢管对接过程中随时监测钢管的高程、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量进行检查和验收。(2)引水隧洞下平段压力钢管安装当桥机将下平段压力钢管吊运至下平洞附近后，用一台5t卷扬机配合牵引滑轮组将钢管拖至安装位置。下平段压力钢管的安装不留凑合节。其对缝、点焊和加固的施工方法同非下平段压力钢管的安装。下平段钢管安装完毕，作好各项记录，报监理人审批并对钢管安装质量进行检查和验收。2、现场焊缝的焊接从事一、二类焊缝焊接的焊工必须持有具有省劳动厅颁发的锅炉、压力容器焊工考试合格证或通过能源部、水利部颁发的适用于水利水电工程压力钢管制造、安装焊工考试合格证，若中断焊接工作6个月以上者，重新进行考试。无损检测人员均持有Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测资格证书，有关证书送监理人审核，批准后才进行相关的焊接和检测工作。焊接材料的品种与母材和焊接方法相适应，按监理人指示对焊接材料进行抽样检验，并将检验结果与产品质量证明书、使用说明书提交监理人。存放焊接材料的库房应通风良好，室温不应低于5℃，相对湿度不应高于70%。电焊条应在焊条烤箱内进行烘烤（2～3小时），焊时应放在焊条保温筒中，以免受潮。(1)焊接工艺评定焊前，在监理人的监督下，按规定进行焊接工艺评定，并按评定合格的工艺编写焊接工艺评定报告，报送监理人审批。焊接工艺评定的试件，其试板钢材和焊接材料与制造钢管所用的材料相同。试焊位置包含现场作业中所有的焊接位置，并按施工图纸要求作相应的预热、后热或焊后热处理。在监理人的监督下，对试板焊缝全长进行外观检查和无损探伤检查（检查方法与生产性施焊相同），并进行力学性能试验。(2)焊缝的焊接焊接前，根据已批准的焊接工艺评定报告，结合工程实际，编制压力钢管焊接工艺规程，报送监理人审批。焊道两侧各150mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物清除干净，每一焊道焊完后及时清理焊缝表面的药皮、焊渣，检查合格后再进行下一道焊缝的焊接。①焊前预热、焊后保温焊前预热温度、施焊过程中层间温度、焊后热处理温度及保温时间的控制满足焊接工艺评定规定要求。焊口采用电加热器或远红外线加热器预热。如需采用火焰加热，须报请监理工程师批准后方可实施。②焊接要求在现场焊接环缝前，校准钢管位置和管口圆度。尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定定位焊焊点，焊接顺序从构件受周围约束较大的部位开始焊接，推进至约束较小的部位。双面焊接时，在其单侧焊接后用碳弧气刨在背面清根并打磨干净，再继续焊另一面。对需预热后焊接的钢板，在清根前预热。定位焊的引弧和断弧在坡口内进行；定位焊后尽快焊接安装环缝，每条焊缝连续完成，因故中断焊接时，采取防裂措施，在重新焊接前，将表面打磨并清理干净，确认无裂纹后，才按原工艺继续施焊。多层焊的层间接头错开。焊接完毕，焊工进行自检。一、二类焊缝自检合格后应在焊缝附近用钢印打上工号，并作好记录。高强钢不打钢印，进行编号和作出记录，并由焊工在记录上签字。3、后热消氢处理、消应力热处理后热消氢处理由焊接工艺评定确定。板厚大于30mm的60kgf/mm2级的钢管按施工图纸和技术说明书的要求进行焊后消除焊接残余应力处理，并应向监理人提交处理成果报告。去应力热处理拟采用远红外电加热装置进行焊缝局部加温和控制升、降温速度，焊缝背面和加热板表面用无碱玻璃棉覆盖保温。去应力热处理的温度按设计图样规定或焊接工艺评定的温度进行控制。对60kgf/mm2级钢管的焊缝去应力热处理温度可控制在550～580℃。其加热速度、恒温时间及冷却速度按下列要求控制：(1)加热速度：升温至300℃后，加热速度不应超过220×（25/δ）℃/h，且不大于220℃/h，不小于50℃/h。(2)恒温时间：1～1.5h，保温时各部位温差不得超过50℃。(3)冷却速度：恒温后的冷却速度不超过275×（25/δ）℃/h，且不大于275℃/h，不小于50℃/h，300℃以下自然冷却。4、焊缝检验(1)外观检查所有焊缝均进行外观检查，并符合规范要求。(2)无损检测焊缝无损探伤的抽查率按施工图纸规定采用，若施工图纸未规定时，按表9—2进行抽查。抽查部位按监理人的指示选择在容易产生缺陷的部位。当超声波检验有可疑波形而不能准确判断时，用X射线透照进行复验。表9-2钢种低碳钢和低合金金钢60kgf/mmm2焊缝类别一类二类一类二类办法超声波探伤抽查查率（%）10050100100射线探伤抽查率率（%）5105(3)焊缝缺陷处理根据检验确定的焊缝缺陷，提出缺陷返修的部位和返修措施。返修后的焊缝仍按规定复检，作好记录，直至监理人认为合格为止。同一部位若返修次数超过两次，找出原因，制定可靠的技术措施，报送监理人批准后实施。5、涂装在钢管制造厂商移交钢管时，对钢管表面涂装情况进行全部检查，并把检查结果报送监理人，需要修复的涂装损坏部位须经监理人确认。现场安装焊缝两侧未涂装的钢材表面需进行涂装，安装过程中表面涂装损坏的部位也需进行涂装。钢管涂装前，先对钢管表面的焊渣、毛刺、油脂等污物清除干净，再进行表面预处理。表面预处理使用无尘、洁净、干燥、有棱角的铁砂喷射处理钢板表面。喷射用的压缩空气经过过滤，除去油水。表面预处理质量符合施工图纸的规定。钢管内壁除锈等级达到GB8923规定的Sa2.5级；外壁达到Sa1级。当钢板表面温度低于露点以上3℃时、相对湿度高于85%时，不进行表面预处理和油漆涂装。潮湿气候条件下，涂装在4h内完成，晴天和正常大气条件下，涂料涂装时间最长不超过12h。若发现流挂、皱皮、针孔、裂纹、鼓泡等现象时，进行处理。涂装结束后，会同监理人对钢管的全部涂装表面进行质量检验和验收。9.2进水口拦污栅9.2.1工程量拦污栅及附属设备工程量一览表表9－3序号项目名称数量单重（t）总重（t）最大运输、吊装装单元备注尺寸（m）重量（t）1拦污栅叶16457204.8×3.33×0.77510节/扇2吊杆163.657.63吊梁161.320.84.8×0.77×0.771.310节/根4锁定梁40.41.6总安装工程量：：800tt9.2.2工程进度根据施工总体进度计划安排，拦污栅安装从2006年11月开始至2007年4月结束，总安装工期为6个月，平均月强度133.4吨。拦污栅安装进度计划及强度详见第二章施工总进度计划。9.2.3安装前的准备拦污栅金属构件由制造厂商提供，直接运输至进水塔孔口平台进行出厂验收。验收时陪同监理根据设备清单共同进行全面检查（检查设备是否齐全，检查到货设备的损坏、变形情况及外形尺寸的正确性，检查设备的安装标记是否与制造厂提供的安装图纸或说明书相符）。在组装中发现零件损坏、缺陷、或零件丢失和不符等，立即报告监理人，根据监理的指示或制造厂代表的意见进行修整、补齐零件后才能准许进行安装。清点后办理正式移交手续，并对构件进行卸货、按施工图纸和制造厂技术说明书的要求进行必要的清理和保养、保管和贮存。9.2.4拦污栅安装拦污栅安装流程如下框图所示。拦污栅安装流程框图(1)栅体安装栅体包括：栅叶、反向滑块、侧向滑块、节间连接等。拦污栅栅体在进水塔顶部平台，利用16t汽车吊车分别对组成栅体的各个栅框和栅条按出厂编号和厂内予组装简图进行组装，并按设计要求进行连接和加固（框架边柱对齐，栅条对齐）。栅条在左右和前后方向最大错位和组装完成后的整个栅体的平整度符合设计规范要求。组装后的各个栅体按照从下到上的顺序利用进水塔前的MQ900型门机分别将其吊入栅槽内并在孔口处锁定，再依次将与其相连的上段栅体吊在其上进行边柱连接装置的组装。以此类推，直至将整扇栅体全部组装完毕并锁定在栅槽孔口平台上。整扇栅体安装完成后并经监理人检查批准后，对安装焊缝两侧的表面按规定进行清理和防腐，并对整个栅体涂刷最后一道面漆。报请监理人进行验收。拦污栅全部安装完成后，拆除所有的安装构件并对焊缝和焊渣进行清理，修补损坏的防腐保护层。(2)吊梁、吊杆安装利用MQ900型门机将吊梁吊起并与栅叶相连，再把第一组吊杆吊起并与吊梁连接，连接好后，将整个栅叶吊起退出锁锭梁，将栅叶下落并将吊杆锁锭在栅槽平台上。以此类推，直至将所有吊杆全部组装完毕并锁锭在栅槽孔口平台上。(3)涂装出厂验收时，对拦污栅构件表面涂装情况进行检查，并将检查结果上报监理，需要修复的涂装损坏部位经监理确认后进行涂装，栅叶及附属设备在安装过程中表面涂装受损的部位也需进行涂装。涂装材料的品种、性能和颜色与制造厂所使用的涂装材料一致。若采用其它代用材料时，事先进行试涂，证明其合格并经监理批准后使用。进行涂装前，将涂装部位的铁锈、氧化皮、油污、焊渣、灰尘、水分等污物清除干净并达到设计规范要求。涂装开始时，若检查发现钢材表面出现污染或返锈，要重新处理。当钢材表面温度低于露点以上3℃时、空气相对湿度高于85%时，不得进行表面预处理和油漆涂装。经预处理合格的钢材表面尽快涂装。清理后的钢材表面在潮湿气候条件下，涂料在4h内涂装完成，在晴天和正常大气条件下，涂料涂装时间最长不超过12h。涂装时应严格按批准的涂装工艺进行涂装作业，涂装的层数、涂层厚度、逐层涂装的间隔时间和涂装材料的配方等，并符合施工图纸和制造厂使用说明书的要求。涂层漏涂部位给予修补。若检查发现流挂、皱皮、针孔、裂纹、鼓泡等现象时，进行处理。涂装结束后，会同监理人对设备的全部涂装表面进行质量检验和验收。9.2.5拦污栅调试拦污栅栅体吊入栅槽后，作升降试验，检查栅体在槽中的运行情况，做到无卡阻和各节连接可靠。自动抓梁（回转吊）逐孔、逐扇进行配合操作试验，并确保挂钩动作100%可靠。9.3金属结构一期埋件制造、安装9.3.1工程量金属结构及启闭机设备一期埋件工程量表表9-4序号项目名称数量总工程量（t）备注1拦污栅栅槽一期期埋件16孔3002检修门、快速门门一期埋件件各4孔303进水口双向门机机一期埋件件1套5主要为轨道插筋筋4厂房内桥机轨道道一期埋件件1套8主要为轨道插筋筋5变压器轨道一期期埋件1套14主要为轨道插筋筋6变电所钢构架一一期埋件5主要为铁板凳7快速门液压启闭闭机一期埋埋件4套4总工程量：3666t9.3.2一期埋件制造一期埋件制造流程如下框图所示：钢材到货（附出厂合格证）钢材到货（附出厂合格证）划线、切割矫正、成型编号、出厂、验收去锈、涂装边缘加工焊接或螺栓1、材料到货金属结构一期埋件材料表表9-5序号项目材料备注1拦污栅一期埋件件钢板Q235B圆钢、型钢Q2352检修门、快速门门一期插筋筋Q2353启闭机设备一期期锚栓、插插筋及铁板板凳Q2354钢构架一期锚栓栓及铁板凳凳Q2355快速门液压启闭闭机一期埋埋件Q235B增加量埋件所用的钢材材按施工图图纸规定的的品种和规规格进行采采购，机械械性能、化化学成分以以及其它技技术性能符符合现行有有关国家标标准和行业业标准，到到货时制造造厂商附有有出厂质量量合格证明明书。钢材存放在干燥燥通风的仓仓库内，防防止锈蚀和和污染。钢钢材分类堆堆放，并挂挂牌注明品品种、规格格和批号，搁搁置稳妥，防防止变形和和损伤。2、划线、切割根据设计图纸和和来料钢材材的规格进进行划线、切切割。3、矫正和成型钢材切割后矫正正，允许偏偏差符合规规范要求。4、边缘加工刨、铣加工的边边缘，要求求光洁、无无台阶。加加工表面妥妥善保护。5、焊接(1)焊缝质质量严格按按规范进行行检验。6、螺栓连接螺栓孔采用钻孔孔成型，禁禁止气割扩扩孔，孔边边无飞边和和毛刺。连连接用普通通螺栓的最最终适合紧紧度为螺栓栓拧断力矩矩的50%～60%，并使所所有螺栓拧拧紧力矩保保持均匀。7、去锈、涂漆埋件制造质量合合格后，对对埋件进行行涂装。涂涂装前对埋埋件表面进进行除锈处处理。涂装装的涂料、层层数、厚度度、间隔时时间、涂料料调配方法法及注意事事项，均按按施工图纸纸、监理要要求以及制制造厂产品品说明书的的规定执行行。施工图图纸中注明明不涂装的的部件不误误涂，安装装待焊部位位留出30～50mm，连接部部位结合面面不涂装。(1)拦污栅栅栅槽埋件外露表面采用热热喷锌防腐腐，涂层厚厚度不小于于120uum。封闭底底漆为环氧氧清漆，干干膜厚度为为20um。中间漆漆为环氧云云铁一道，干干膜厚度为为50um。面漆为为改性耐磨磨环氧二道道，干膜厚厚度为120uum。最后一一道面漆待待安装完成成后涂装。涂涂层总厚度度为310uum，面漆颜颜色深灰色色（B01）。埋入入砼面涂刷刷无机改性性水泥浆，干干膜厚度为为300～500uum。(2)其它埋件件外露表面采用无无机富锌底底漆一道，干干膜厚度为为40um。化橡胶胶面漆一道道，干膜厚厚度为40um。涂层总总厚度为80um，面漆颜颜色为深灰灰色（B01）。埋入入砼面，涂涂刷无机改改性水泥浆浆，干膜厚厚度为300～500uum。8、埋件编号、出出厂拦污栅栅槽埋件件在编号出出厂前先在在制造厂进进行预组装装。组装前前对零、部部件进行检检验，并作作好记录，合合格后投入入组装。组组装合格后后，作出明明显标记和和编号，标标注中心线线及安装控控制基准线线，并设置置可靠的节节间定位装装置。拦污污栅栅槽埋埋件出厂验验收状态为为平卧预组组装状态，其其它埋件为为自由状态态。其它一期埋件制制造完毕后后，会同监监理进行埋埋件质量检检查。合格格后分类，编编号，装箱箱。紧固件件分类装箱箱。9.3.3一期期埋件的运运输、存放放金属结构一期埋埋件的最大大单元尺寸寸为0.9××0.3××3.3mm，吊装最最大单元重重量约为3t。埋件用5t汽车车运输，途途中注意防防止损伤涂涂层。埋件件存放场地地平整、坚坚实、干净净。埋件按按安装顺序序分区存放放，并用垫垫枕在底层层支承，以以防构件被被压坏和变变形并采取取措施防止止其受潮锈锈蚀以及油油脂等有机机物的污染染。9.3.4安装装1、安装安装时，先用测测量仪器放放出安装高高程、里程程以及中心心点，再焊焊接线架。临时安装、吊运运所需的联联接接头不不得损伤和和影响主要要构件的质质量，并报报监理人审审批后实施施。吊装到位后，利利用调节螺螺栓和千斤斤顶调