某工程钢衬安装方案.docx
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某工程钢衬安装方案
某工程放空泄洪底孔钢衬
安
装
专
项
方
案
1.概述
1.1工程概况
泄洪放空底孔事故闸门进水口（起始桩号：
左、右底上0+010.406）至泄洪洞末端设有钢衬，钢衬面板厚（4+16）mm，（材质：
2205双相耐磨不锈钢厚4mm+Q345B厚16mm），背面焊有工字钢I25。
该钢衬为左、右两孔，分别布置在5#坝段和6#坝段内，钢衬底板高程550.00m。
单孔工程量325.396t，总工程量650.792t（不含锚筋工程量）。
1.2引用规范与依据
《水电站压力钢管设计规范》（SL281-2003）；
《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（SL432—2008）；
《水电水利工程钢闸门制造、安装及验收规范》（GB/T14173-2008）；
《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—2008）；
《压力容器用钢板》（GB6654—1996）；
《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T709—2006）；
《厚钢板超声波检验方法》（GB/T2970—2004）；
《压力容器用调质高强钢》（GB19189—20O3）；
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345—2013）；
《气焊、电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》（GB985—2008）；
《埋弧焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》（GB986—1988）；
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923—2011）；
《优质碳素结构钢》（GB/T699—2015）；
《碳素结构钢》（GB/T700—2006）；
《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB3323—2005）；
《无损检测人员资格鉴定与认证》（GB/T9445—2008）；
《水工金属结构防腐蚀规范》（SL105—2007）；
《水利水电工程金属结构与机电设备安装安全技术规程》（SL400—2007）；
《水工金属结构焊工考试规则》（SL35—2011）；
《水工金属结构焊接通用技术条件》（SL36—2016）；
《厚度方向性能钢板》（GB5313—2010）；
《无损检测焊缝磁粉无损检测》（JB/T6061—2007）；
《无损检测焊缝渗透无损检测》（JB/T6062—2007）。
2.施工部署
2.1组织机构
2.1.1总则
2.1.2项目管理组织机构的组成
2.1.3各级管理人员职责
（1）项目经理
a、履行“工程承包合同”中项目经理应履行的各项条款。
b、贯彻执行国家和地方政府的有关法律、法规和政策，执行项目部的各项管理规章制度，维护项目部的整体利益和经济利益。
c、对工程项目施工进行有效的控制，执行有关技术规范和标准，在本工程中积极推广应用新技术，新工艺，新材料和项目管理软件集成系统，确保工程质量和工期、项目安全、文明施工、环境保护目标的实现，努力提高经济效益。
d、科学组织和管理进入工程施工工地的人、财、物资源，做好人力、物力和机械设备的优化配置。
沟通，协调和处理好与、建设单位、监理工程师之间的关系，及时解决施工中出现的重大问题。
e、负责组织制定项目部各类管理人员的职责权限，各项管理规章制度。
（2）项目副经理
a、协助项目经理管理本工程项目。
b、负责组织、指挥施工生产及经营管理工作。
c、负责施工过程中安全生产、文明施工及环境保护等管理工作。
d、协调主管部门与其它部门之间的关系。
（3）技术质量负责
a、负责组织编制工程项目施工组织设计，包括工程进度计划和技术方案、制定安全生产技术措施、质量保证措施、文明施工措施及环境保护措施。
b、负责本工程项目的技术管理工作，大力推进科技进步，积极推广应用新技术、新工艺、新材料和项目管理软件系统。
c、协助项目经理做好工程竣工结算，竣工资料整理归档等工作。
d、负责工程的质量安全技术、环境保护技术工作。
2.1.4拟投入本工程的主要管理及施工人员
（1）主要施工管理人员
拟投入本工程的主要管理及技术人员表
序号
职务
姓名
年龄
职称
1
2
3
4
5
（2）主要施工人员
拟投入本工程的施工人员
序号
岗位名称
数量
备注
1
2
3
4
5
6
拟投入到本工程施工的特殊、特种作业人员，均有劳动机构及其相关机构颁发的特殊特种作业人员从业资格证。
2.1.5拟投入本工程的设备
拟投入本工程的设备一览表
序号
名称
型号规格
数量
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2.2施工进度计划
序号
金属结构及设备名称
起始安装时间
末段安装时间
备注
1
2
2.3安装场地布置
2.3.1机械设备布置
现场有1台M1500-63固定式塔机，与土建施工共用，用于泄洪放空底孔钢衬的安装；需要时配备1台75t汽车吊用于辅助起吊工作。
2.3.2施工场地布置
将钢衬单片运输至M1500塔机下方，吊至坝面放空泄洪底孔安装区进行安装。
2.3.3其它布置
在安装部位附近适当部位布置工具房、电焊机、空压机等施工设备。
工具房为集装箱式，小型设备、工器具等统一放置于工具房内便于用塔机吊放，工具房可兼做值班室。
电焊机等设备摆放在起重笼内，吊放到工作位置。
2.3.4供电布置
安装现场就近从土建施工时布置的配电设施接引电缆线，设置小型配电盘，用于设备安装时的供电。
3.安装方案
3.1泄洪放空底孔钢衬安装
3.1.1钢衬结构特点
泄洪放空底孔孔道内设一期钢衬，孔身体段钢衬典型断面尺寸为4.0m（宽）×7.7m（高）。
钢衬衬板材料为不锈钢复合钢板，复层材质（过流面层）为奥氏体－铁素体型双相不锈钢022Cr23Ni5Mo3N（S22053/2205），厚度4mm，基层材质为热轧低合金高强度结构钢Q345B，厚度16mm。
钢衬由进口段、孔身段和出口段组成，结构如图3-1所示。
出口段
进口段
孔身段
图3-1：
钢衬结构示意图（肋板、通气孔和锚筋未示意）
钢衬单节设计为对接环缝不在同一截面上，施工难度大，如图3-2所示。
图3-2：
钢衬单节结构
3.1.2钢衬的吊装
钢衬底面高程为550.0m，考虑到放空底孔处于坝体下游面，暂时无任何固定吊装设备，鉴于此，在现场堆存场内放置的钢衬全部倒运至基坑水垫塘部位，水垫塘部位的顶面高程为514.0m，考虑到起吊半径、臂架长度、吊物重量等综合因素，使用M1500固定式塔机作为钢衬的起吊设备。
M1500塔机工况
3.1.3安装工艺方案简述
（1）钢衬单片进行安装
由于单节钢衬的结构形式不适于节段框架安装，因此采用单片安装。
为最大程度减少塔机占用时间，并将钢衬安装所占用的直线工期时间缩短，以减小对大坝浇筑的影响。
（2）钢衬固定方式
在钢衬下部设置支承轨道和支撑腿进行支承，在两侧设置可调节的撑杆进行支撑固定。
3.1.4安装方案
（1）安装流程图（图3-3）
图3-3：
钢衬安装工艺流程图
（2）安装顺序
单孔钢衬安装将始装节定在孔身段事故闸门门槽上下游，分别向中间进行安装，以加快安装进度（图3-4）。
孔身段底板一次吊装就位，调整好后安装侧板，最后盖板，调整固定。
图3-4：
钢衬安装顺序示意图
（3）进水口段、孔身段的安装
①安装准备、轨道敷设
大坝混凝土浇筑接近钢衬底衬高程（548.5m）后，进行钢衬轨道安装。
支承钢架是实现钢衬调整、定位安装的基础，故底座必须牢固、可靠，在混凝土浇筑至各钢衬安装高程时，分别在底座下相应部位插筋固定埋件以进行支承钢架固定。
为便于钢衬调整、移动，底座上安装I20工字钢作为移动轨道，其安装高度按照工字钢顶部低于钢衬底部理论安装高程约50~70cm布置，需避开钢衬周围的钢筋网。
对支撑轨道的顶面高程进行测量，按实测值推算出的安装高度在钢衬对应位置底部的加劲肋上焊接支腿，以减少钢衬安装时的高程调整工作，实现快速就位安装。
②安装基准控制点、线的测放
为了保证钢衬安装的准确性，在每节管口下部中心点的投影点位置设置控制样点，用以控制钢衬的安装几何位置。
另外还设立高程水准控制点来控制钢衬的高程。
根据设计图纸，采用全站仪放置钢衬安装时用的里程、中心、高程等控制样点，并经监理人检查认可。
所有测量仪器必须达到测量规范要求并经国家认可的检测部门校正。
样点位置预埋金属块，并保证金属块的牢固性，然后在其表面用钢针划出明显线条，交点打上样冲，样冲直径不宜超过1.0mm。
③始装节安装
孔身段始装节定在事故闸门门槽上下游端部，由始装节开始向中部逐节进行安装。
始装节安装的要点是控制管口中心、高程和里程，并进行牢固加固。
安装时，先进行中心的调整，用千斤顶调整钢衬，用吊线锤方法进行监控，使钢衬的下中心点的投影点对准预埋的控制点，并将钢衬调整到要求的高程。
合格后在钢衬支腿与轨道间隙之间打入楔型铁，重新检测和调整中心、高程、里程，这样反复数次，直到满足安装设计要求后进行加固。
加固完后再次进行中心、高程、里程的检测，并作好记录。
钢衬始装节的安装质量的控制好坏，直接影响到其余管节安装的质量，必须严格控制安装位置。
始装节就位后须用全站仪复核其里程、高程以及孔口中心线。
④其余管节安装
始装节安装加固合格后，进行后续钢衬安装，采用千斤顶调整，使管节的上、下游管口中心、里程、高程符合安装设计要求，进行压缝，并注意控制钢衬错边和环缝间隙。
当钢衬调整和初步加固完成后，检查钢衬的接缝错边情况，以及轴线偏差、管口的中心偏差和里程偏差。
对于钢衬起点、终点以及弯段起点、终点部位均应作为检测控制的重点。
始装节的里程偏差不超过±5mm，弯管起点里程偏差不大于±10mm，始装节两管口垂直度偏差不大于3mm。
⑤安装过程
因采用底板一次铺设、单节框架依次安装的方式，安装前需整体放样，并焊接定位板以便于吊装就位。
依次吊装两个单片侧板，用吊垂线和直角尺检查的方式控制相关尺寸。
检查上下开口的尺寸和相互位置关系合格后用内支撑在内侧进行支撑加固，以防止在焊接钢衬面板纵向焊缝时产生较大焊接变形。
内支撑采用“井”字形，与钢衬内壁接触面设置橡胶板，用螺杆调节顶紧。
内支撑及安装加固见图3-5所示。
图3-5：
进水口段、孔身段内支撑及加固示意图
当所有项目均满足要求后再次进行加固，防止环缝焊接产生移位。
钢衬安装过程下图所示。
图3-6：
钢衬孔身段安装示意图
⑤钢衬安装就位及调整的方法
钢衬安装时，利用塔机将其吊运至安装孔位置工字钢轨道上。
根据设于钢衬上的安装基准线、标记线、安装定位块，以支承钢架和轨道为依托，采用千斤顶、手拉葫芦对钢衬进行精确定位。
调整时，按照沿轨道节间间隙调整（里程调整）→左右（相对于水流方向）方向调整→高程调整→综合调整的顺序进行。
定位后须用测量仪器复核各钢衬里程、高程以及孔口中心线，对于钢衬起点、终点以及弯段起点、终点部位均应作为检测控制的重点。
（4）出口段钢衬安装
出口段钢衬安装按照混凝土浇筑高程进行，分上部钢衬和下部钢衬，下部钢衬呈V型，上部为平行且左右对称的瓦块，从底部到顶部的顺序分层进行安装。
首先安装下部钢衬，在浇筑高程537.5~540.5m混凝土时提前预埋钢架立柱或者设置预埋件，以预埋件为着力点搭设钢架，用于连接和加固钢衬。
下部单侧钢衬分6片，提前两两拼板焊接后安装，安装时，先进行中心的调整，用千斤顶调整钢衬，吊线锤进行监控，使钢衬的下中心点的投影点对准预埋的控制点，并将钢衬调整到要求的高程。
安装的要点是控制管口中心、高程及垂直方向的倾斜度。
合格后在钢衬与支墩间隙之间打入楔型铁，重新检测和调整中心、高程、里程，这样反复数次，直到满足安装设计要求后进行加固。
加固完后再次进行中心、高程、里程的检测，并作好记录。
下部钢衬的安装质量的控制好坏，直接影响到上部管节安装的质量，必须严格控制安装精度。
其次安装上部钢衬。
由于出口段分节为平行且呈左右对称的瓦块，所以根据开档尺寸将瓦块固定，固定瓦块时需控制左右钢衬上、下、左、右方向的错位及开档距离，要求偏差在2mm以内，并在内部设置内支撑，支撑杆端头设卡板与钢衬外侧基层焊接连接。
安装时通过M1500-63t塔机吊装就位，用千斤顶调整钢衬位置精度，吊线锤进行监控，使钢衬的下中心点的投影点对准预埋的控制点，并将钢衬调整到要求的高程。
调整、加固完成以后，转土建浇筑混凝土，待混凝土凝固后进行上一层安装，安装方式与上述相同，在压缝时需注意控制钢衬错边和对接缝间隙小于等于3mm。
焊接完成后，转土建浇筑，然后进行上一层的安装，直到安装全部完成。
出口段钢衬安装如图3-6所示。
图3-6：
出口段钢衬安装示意图（内支撑未示意）
（5）钢衬拼缝、固定
钢衬就位后进行拼缝、固定。
钢衬拼缝时先对钢衬底衬、侧衬、顶衬的中线进行对位、焊接固定焊，然后以此4点为起点，分四组朝同一方向进行拼缝。
钢衬固定分为底座支承固定、钢衬内部支撑、外部槽钢斜拉固定。
钢衬内支撑待混凝土浇筑完成后拆除，支承钢架与侧向拉槽钢则与钢衬一道永久埋于混凝土内。
①支承钢架固定
钢衬定位后，将焊接固定在底衬肋板上的支腿与轨道焊接连接，使钢衬与支承钢架形成一个刚性整体结构。
②侧向固定
为防止混凝土浇筑时，由于钢衬两侧混凝土浇筑不均衡而造成其发生侧向移动，在钢衬两侧沿水流方向布置槽钢侧向拉杆。
③内支撑制作安装
为防止混凝土浇筑时，由于混凝土侧向和顶部压力造成钢衬变形，在钢衬内部设置“井”字形内支撑。
根据工程施工合同，钢衬制作单位应按框架单元（包含钢衬安装内支撑）交付安装单位，但因本工程钢衬结构形式不适用于框架组装后安装，因此将钢衬单节框架组装焊接、内支撑制作及装配交由安装单位完成。
内支撑根据钢衬分节情况，一般取距管口0.5m进行布置，并将各榀内支撑连接成刚性较强的整体，结构形式详见《引汉济渭工程三河口水利枢钢衬内支撑及安装加固示意图（DKGC-JG-（1/2）、DKGC-JG-（2/2））》，约110榀内支撑，其预估工程量如下表所示。
钢衬安装内支撑材料工程量估算表
序号
名称
规格
数量
总重Kg
备注
1
竖撑
φ133*4
680m
9697.48
2
横撑
φ108*4
1760m
18057.6
3
横向连接角钢
∠50*4
880m
3740.88
4
调节丝杠
M36
780套
1170
5
橡胶板
δ10
780块
78
小计：
32744
3.1.5钢衬焊接
（1）焊接方法和焊接材料
复合钢板基层焊接采用手工电弧焊或CO2气体保护焊，过渡层和复层焊接采用手工电弧焊。
手工电弧焊焊接Q345B材质采用E5015焊条，Φ3.2、Φ4.0两种规格。
手工电弧焊焊接复层022Cr23Ni5Mo3N不锈钢材质及复合钢板的过渡层采用E2209-16焊条，Φ3.2、Φ4.0两种规格。
CO2半自动气体保护焊采用H08Mn2SiA焊丝，直径1.2mm。
（2）焊材保管
焊接材料设专人保管、烘烤和发放。
焊接材料在存放和运输过程中，需防潮，存放的库房内通风良好，室温不低于5℃，相对湿度不高于60%，材料距地面和墙面的距离大于300mm，仓库管理部门定时记录室温和相对湿度。
1）手工电弧焊焊材保管
手工电弧焊焊材E5015：
烘焙温度300～350℃，烘焙时间1小时。
焊材烘焙后保存在100～150℃的恒温箱内，药皮应无脱落和明显的裂纹。
现场使用时将焊条装入保温筒，焊条在保温筒内时间不宜超过4小时，超过后需重新烘焙，但重复烘焙次数不宜超过两次。
烘烤焊条，禁止突然将焊条放入高温炉内，或从高温炉内突然取出冷却，防止焊条骤冷骤热而产生药皮开裂脱落现象。
2）焊丝、焊剂保管
焊丝需码放在空气流通好、干燥的库房内。
埋弧焊焊剂中如有杂物混入，需对焊剂进行清理或全部更换。
HJ431使用前将焊剂置于不低于200～250℃的烘箱中烘干1～2h。
（3）焊接试验、工艺评定
采用钢衬制作单位提供的焊接工艺评定或类似工程已通过实践和评审过的焊接工艺评定，并根据焊接工艺评定确定坡口形式、焊接电流、焊接电压、焊接速度、施焊分层分道等参数。
（4）焊缝分类
设计院下按发的《钢衬制作安装技术要求》执行。
（5）焊接一般程序
坡口及其两侧清理→定位加固焊焊接→正式焊接→检验
1）焊前清理
为避免焊接缺陷（如气孔等）的产生，拟焊面及坡口两侧各50mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物需清除干净，每一道焊完后也应及时清理。
2）定位焊
定位焊长度一般取80mm，间距约300mm，厚度为6mm。
施焊前检查定位焊质量，如有裂纹、气孔及夹渣等缺陷时需清除。
3）焊接
焊接前制定作业指导书。
焊接操作人员所持证书规定的焊接位置和焊接材料应满足焊接要求。
钢衬焊接前对焊工进行技术交底，并进行上岗培训，严格按作业指导书的规定进行焊接。
4）焊接环境要求
为确保焊接质量，当环境出现如下不利于焊接作业情况时，需采取有效的防护措施，无防护措施时，应停止焊接工作：
①风速：
气体保护焊大于2m/s，其它焊接方法大于8m/s；
②相对湿度大于90%；
③环境温度低于-5℃
④雨天和雪天的露天施焊。
5）焊缝检验及缺陷处理
焊缝焊接完成后，先通过目视、检验尺等对其进行外观检查。
钢衬焊接完成后，复合钢板内壁的残留物和焊缝需及时清除和磨平，不锈钢表面上的飞溅不应用钢丝刷清理，应用不锈钢刷、不锈钢铲等同类材质的工具。
在焊接完成24h以后进行内部质量无损检测。
具体方法和要求参照设计院下发的《钢衬制作安装技术要求》执行。
无损检测人员需经过专业培训，通过国家专业部门考试，并取得无损检测资格证书。
评定焊缝质量由II级或II级以上的无损检测人员担任。
如需缺陷处理，需明确具体部位及处理措施并经监理人员批准方可实施，消缺处理不得超过两次，如出现二次返修焊缝，需重报切实可行的处理措施并经监理批准后方可实施。
（6）钢衬焊接
1）单节钢衬组拼焊接
单节钢衬组拼焊接在组拼胎模上进行。
单节钢衬组拼焊接时先焊接面板之间的组合焊缝，然后焊接加劲肋对接焊缝，最后焊接加劲肋与面板的组合焊缝。
四角的组合焊缝同时安排4名焊工焊接，单条焊缝采取跳跃分段焊接；加劲肋对接焊缝焊接时对称进行以防钢衬受热不对称引起变形。
所有复合钢板焊接必须先焊接基层焊缝，后焊接过渡层和复层焊缝。
复合钢板对接焊缝坡口尺寸及焊接层道见下图。
2）钢衬工地安装焊缝焊接
钢衬工地安装焊缝涉及平焊、立焊和仰焊等多个焊接位置的焊缝焊接，安装加固经复测合格后先进行加固定位焊，加固定位焊缝在基层外侧，定位焊缝需严格按正式焊缝的要求进行焊接。
正式焊缝焊接时，先焊内侧过渡层和复层焊缝，外侧连同定位焊一并清根后焊接基层焊缝，焊接时遵循对称和分段退步焊的原则。
钢衬焊接时需做好防风和防雨措施，在孔身段设置移动式防雨篷将焊缝部位进行保护，内侧焊缝焊接时将管口一端进行封闭防止穿堂风和挡住外来大风。
防雨防风棚使用状态见下图所示：
防雨防风棚使用状态示意图
4）锚筋焊接
钢衬外布置有锚筋，锚筋按图纸规定焊接在加劲肋上，搭接长度按设计图纸和有关规范确定。
5）检验、缺陷处理
焊缝内部或表面发现有裂纹时，必须进行分析，找出原因，制定措施并报监理人批准方可以进行返修。
焊缝内部缺陷须采用碳弧气刨或砂轮将缺陷清除干净，并用砂轮修磨处理，补焊前严格检查确认缺陷消除后方可以进行返修。
返修的焊缝用UT或RT复验，同一部位的返修次数一般不超过2次。
超过2次需制订可靠的技术措施，经监理人批准方可返修，并作记录。
6）不锈钢复合钢板焊接质量保证工艺措施
①焊前坡口清理和检查
焊前对坡口进行着色检查，如有分层、裂纹等板材自身缺陷应予以清除，然后再重新检查直至合格。
焊前采用有机溶剂清（如丙酮和酒精）清除坡口两侧至少20mm范围内的油污、铁锈等影响焊接质量的杂质。
焊接前需对坡口两侧不锈钢表面涂抹防飞溅剂。
②定位焊接
定位焊在基层上进行，焊接材料和焊接工艺与正式焊接相同。
③焊接程序
按基层→过渡→复层的焊接顺序进行焊接，基层焊缝表面距离复合界面不小于2mm。
过渡层的厚度不小于2mm，采用直径3.2mm焊条小电流焊接。
复层焊接控制层间温度不高于100℃，采用小电流焊接。
当焊接缺陷需返修处理时，焊接程序同上。
④焊接规范
焊接层次
焊接方法
焊接位置
焊条直径
（mm）
焊接电流
（A）
电弧电压
（V）
焊接速度
（cm/min）
①
手工焊
平焊
Φ3.2
100-120
22-24
8-12
立焊
Φ3.2
80-105
20-22
8-12
气保焊
平焊
Φ1.2
140-160
19-22
20-30
立焊
Φ1.2
120-140
18-21
20-30
②～⑤
手工焊
平焊
Φ4.0
120-130
22-24
13-15
立焊
Φ4.0
100-120
20-22
8-12
气保焊
平焊
Φ1.2
140-160
19-22
20-30
立焊
Φ1.2
120-140
18-21
20-30
⑥
手工焊
平焊
Φ3.2
100-110
21-23
10-15
立焊
Φ3.2
80-105
20-22
8-12
⑦
手工焊
平焊
Φ3.2
100-120
22-24
8-12
立焊
Φ3.2
80-105
20-22
8-12
3.1.7钢衬安装质量主要控制标准
钢衬安装时，须满足下表中的质量标准要求。
序号
控制项目名称
允许偏差
备注
1
轴线平行度偏差
0.2%
2
始装节纵、横向中心线
±5mm
3
顶、底衬偏差
≤2mm
4
边墙偏差
≤4mm
5
对角线偏差
≤4mm
6
始装节里程偏差
±5mm
7
始装节管口垂直度偏差
3mm
垂直端端口
8
与闸门门框相接处端部水平偏差
－2~＋5
9
与闸门门框相接处端部垂直偏差
－2~＋5
10
钢衬面板不平度
2mm且倾斜度＜1/50
每米不多于2处，且间距大于400mm
4.质量、安全及进度保证措施
4.1质量保证措施
㈠基本规定
⑴技术工作
①工程技术人员认真熟悉、阅读设计图纸和有关技术资料，理解设计意图、构件及设备的使用原理。
优化施工方案，切实起到指导生产的作
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