CN105464060A - 洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利工程建设领域，尤其是涉及一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，本发明采用的步骤如下：安装控制点放样→运输轨道、运输平台搭设及牵引系统布置→压力钢管组装焊接→钢支腿及铁鞋安装→钢管吊装→钢管运输→钢管固定、调整及安装的具体施工步骤，本发明依据地下厂房施工特点，利用支腿+铁鞋运输施工方法，采用简单工装，安全可行的工法，实现难度较大的洞内安装，其在施工中降低成本、提升效率，缩短施工工期，产生良好的经济效益。

Description

洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法

技术领域

本发明属于水利工程建设技术领域，尤其是涉及一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，适用于大、中、小型水电站引水系统平洞或较小坡度的压力钢管的运输及安装。

背景技术

中小型水电站地下厂房引水系统一般采用钢衬结构，但在施工过程中因施工支洞通道狭小，压力钢管在洞内卸车运输难度大，并且存在土建与金结同时施工干扰大，易占用直线工期，也存在很大的安全隐患。

现有施工方法，运输到洞内卸车时，因压力钢管洞内空间有限，存在照明不足及人员视线被挡等情况，造成起重伤害。同时在卸车后运输过程中，如对其不加固牢固，在卷扬机牵引的情况下，钢管会左右滚动，导致安装位置不准，就位困难，因此需要采取加固措施，并且耗费大量人力物力。

如果采用现有的施工方法，需在土建压力钢管洞开挖支护前，在洞内的上方布置锚杆及挂钩，用于在运输过程中压力钢管的起吊，这样就导致在预埋锚杆时，要对锚杆进行拉拔试验，从而计算锚杆的承受拉力，该试验需要较长时间完成，从而增加了工期。

因此，为了减少钢管在洞内的运输压力、洞内卸车的施工难度以及安装调整难度，有必要设计一种方便可行的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法。

发明内容

针对以上技术问题，本发明设计开发了一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，依据地下厂房施工特点，采用简单工装，安全可行的工法，实现难度较大的洞内安装，其在施工中降低成本、提升效率，缩短施工工期，，适用于大、中、小型水电站引水系统平洞或较小坡度的压力钢管（直管或锥管）的运输及安装，产生良好的经济效益。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，包括以下施工步骤：

步骤(1)，安装控制点放样：

压力钢管的安装控制点放样包括定位节安装控制点的放样和其余管节安装控制点放样；

安装控制点放样前，将布设于压力钢管的测量控制基准点由大地坐标转换成施工坐标，然后对测量控制点进行加密；

定位节布置在引水洞上游侧；定位节安装控制点测设前，在定位节布置位置的两侧边墙上，且与定位节压力钢管的中心轴线同高处，各焊接一个型线架于边墙锚杆上(通常引水洞边墙上会预埋许多锚杆)；然后利用全站仪在型线架上放样出定位节里程控制点，并做好标记(两侧边墙相对应的里程控制点的连线即为安装里程控制线)；接着在地面上烧制型中心线架，型中心线架与两个型线架的距离均相等(即三个线架呈等腰三角形)，之后在型中心线架上放样出压力钢管安装中心线及安装高程控制基准点；

除定位节外，其余管节安装控制点放样时，只需按照该方法放样出安装中心线及安装高程控制基准点；

步骤(2)，运输轨道、运输平台搭设及牵引系统布置：

在引水洞出口处搭设与引水洞底部同高的压力平台，然后在引水洞内铺设运输轨道，并布置牵引卷扬机(按照常规方法布置)；两平行轨道的接头位置错开；每个轨道接头左、右、上三面的错位均小于1mm，且轨道接头间隙小于1mm；轨道与引水洞内预埋件采用焊接固定；两平行轨道的间距小于压力钢管的直径；

步骤(3)，压力钢管组装焊接：

将压力钢管管节运输到地下厂房后，利用桥式起重机进行卸车并吊至临时工位进行组装焊接，焊接完成后，对焊缝进行无损检测；

步骤(4)，钢支腿及铁鞋安装：

待步骤(3)检测合格后，在压力钢管上平行于轴线安装两排钢支腿，然后再安装铁鞋；钢支腿的顶端与压力钢管的底面固定相连，钢支腿的底端与铁鞋固定相连；

安装时，要使得两排铁鞋恰好能在两平行轨道上滑动；

步骤(5)，钢管吊装：

利用桥式起重机将经步骤(4)安装完钢支腿和铁鞋的压力钢管吊装至运输轨道上，使得铁鞋恰好可在轨道上滑动；

步骤(6)，钢管运输：

在运输轨道上涂抹润滑脂，然后利用步骤(2)布设好的牵引卷扬机牵引压力钢管进行洞内运输，使得压力钢管滑动至待安装位置；

步骤(7)，钢管固定、调整及安装：

压力钢管运输到待安装位置后，利用千斤顶及手拉葫芦调整压力钢管位置至与步骤(1)放样得到的安装控制点完全吻合，然后对压力钢管进行固定，固定采用8-16根槽钢，槽钢的一端与预埋在洞壁上的锚杆固定连接；另一端与压力钢管管壁固定连接；

待压力钢管固定好后，采用常规土建方法进行浇筑，即可。

进一步，优选的是所述的型线架的宽度为98-102mm。

进一步，优选的是所述的做好标记采用洋铳打点作为标记。

进一步，优选的是安装钢支腿和铁鞋时均采用焊接的方法固定。

进一步，优选的是压力钢管所有管节底部均焊接有4条钢支腿。

进一步，优选的是采用槽钢固定压力钢管时，槽钢的两端均采用焊接的方法进行固定连接。

进一步，优选的是所述的焊接为搭接焊，槽钢与锚杆的搭接长度不得小于200mm，且采用双面焊接，焊角应大于16mm。

本发明压力钢管可以在洞内从上游到下游一节一节的安装对接，也可以在洞外将所有管节都焊接、对接完后，一起运输至洞内安装，本领域技术人员可根据实际情况选择安装方法。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1.洞内压力钢管采用支腿+铁鞋运输施工方法与运输台车就位安装相比，安装效率更高，更适用于提前在洞内预存压力钢管段的安装；特别是带锥度的压力钢管直接采用支腿+铁鞋运输，运输更安全，安装加固更方便，用安装支腿+铁鞋一个工序，替代了台车运输加固、运输就位后的脱离台车、临时加固等工序；因洞内安装均为人工安装，大大降低了劳动强度和安全风险。通过施工进度统计，采用支腿+铁鞋运输施工工法可提高20～30%安装效率。

2.通过从厂房运输，压力钢管组段方案优于施工支洞的方案，为避免对主厂房施工的影响，可将压力钢管通过支腿+铁鞋运输至洞内预存，不需考虑从施工支洞运输压力钢管的通道要求和设置起吊运输场地的要求，同时也免除了与土建施工共用施工通道干扰的问题，即根据现场条件，结合钢管尺寸，在底部加装支腿铁鞋（槽钢焊在支腿底部）后，从厂房用桥机卸车后，放在轨道上，在轨道上涂抹黄油润滑，用卷扬机拖拉到位进行安装的方法。减少了传统运输方式中的台车设备，且减少了从台车上卸下钢管的时间和安全风险，也方便了土建单位混凝土浇筑设备和其他设备的施工进出。

3.洞内压力钢管采用支腿+铁鞋运输施工工法是依据地下厂房施工特点，采用简单工装，安全可行的工法，实现难度较大的洞内安装，在施工中能大大降低成本，提升效率，意义重大，可以为其它水电工程中压力钢管的安装提供借鉴。

附图说明

其中，1、型线架；2、压力钢管；3、钢支腿；4、铁鞋；5、型中心线架；6、运输轨道；7、安装里程控制线；8、压力钢管安装中心线；9、锚杆；10、槽钢。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

如图1所示，一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，包括以下施工步骤：

步骤(1)，安装控制点放样：

压力钢管的安装控制点放样包括定位节安装控制点的放样和其余管节安装控制点放样；

安装控制点放样前，根据压力钢管道设计图纸上的安装控制点坐标及起算桩号，利用坐标转换程序，将布设于压力钢管的测量控制基准点由大地坐标转换成施工坐标，然后对测量控制点进行加密，以便于施工放样和验收测量；

定位节布置在引水洞上游侧，定位节也叫始装节、1#管节；定位节安装控制点测设前，利用全站仪，在定位节布置位置的两侧边墙上，且与定位节压力钢管的中心轴线同高处(压力钢管的中心轴线的高度与安装里程控制线的高度相同)，各焊接一个型线架，线架与预埋在边墙的锚杆焊接，所焊接线架应稳固，不受外界因素干扰，型线架宽度为98-102mm；然后利用全站仪在型线架上放样出定位节里程控制点，用洋铳打点作为标记，进行复测，确保无误；(两侧边墙相对应的里程控制点的连线即为安装里程控制线，该线穿过钢管截面所在的圆心，且与地面平行)

接着在地面上烧制型中心线架，型中心线架与两个型线架的距离均相等(即三个线架呈等腰三角形)，之后在型中心线架上放样出压力钢管安装中心线及安装高程控制基准点，即型中心线架的高度不能高于压力钢管的安装高程；压力钢管安装中心线穿过钢管截面所在的圆心，且与地面垂直；

除定位节外，其余管节安装控制点放样时，只需按照该方法放样出安装中心线及安装高程控制基准点；

步骤(2)，运输轨道、运输平台搭设及牵引系统布置：

在引水洞出口处搭设与引水洞底部同高的压力平台以便铺设轨道，然后在引水洞内铺设运输轨道，并布置牵引卷扬机(按照常规方法在符合安全标准的位置布置)；两平行轨道的接头位置错开；每个轨道接头左、右、上三面的错位均小于1mm，且轨道接头间隙小于1mm；轨道与引水洞内预埋件采用焊接固定；两平行轨道的间距小于压力钢管的直径；

步骤(3)，压力钢管组装焊接：

将压力钢管管节运输到地下厂房后，利用桥式起重机进行卸车并吊至临时工位进行组装焊接，钢管焊接按照监理部批复的压力钢管焊接作业指导书的要求进行焊接，焊接完成后，对焊缝进行无损检测；

步骤(4)，钢支腿及铁鞋安装：

待步骤(3)检测合格后，在压力钢管上平行于轴线安装两排钢支腿，然后再安装铁鞋；钢支腿的顶端与压力钢管的底面固定相连，钢支腿的底端与铁鞋固定相连；

安装时，要使得两排铁鞋恰好能在两平行轨道上滑动；铁鞋在运输作业中起到防溜，防倾倒作用。

如果压力钢管上采用加劲环进行固定，支腿也可安装在加劲环上；

优选的是压力钢管所有管节底部均焊接有4条钢支腿。

安装钢支腿和铁鞋时均采用焊接的方法固定。

步骤（5），钢管吊装：

利用桥式起重机将经步骤（4）安装完钢支腿和铁鞋的压力钢管吊装至运输轨道上，使得铁鞋恰好可在轨道上滑动；

步骤（6），钢管运输：

在运输轨道上涂抹可以减小摩擦力的润滑脂，然后利用步骤（2）布设好的牵引卷扬机牵引压力钢管进行洞内运输，使得压力钢管滑动至待安装位置；

步骤（7），钢管固定、调整及安装：

压力钢管运输到待安装位置后，利用千斤顶及手拉葫芦调整压力钢管位置至与步骤（1）放样得到的安装控制点完全吻合，然后对压力钢管进行固定，固定采用8-16根槽钢，槽钢的一端与预埋在洞壁上的锚杆焊接固定；另一端与压力钢管管壁焊接固定（也可焊接在加劲环上）；采用8-16根槽钢对压力钢管进行固定的目的是为确保压力钢管在混凝土浇筑时不产生变形和位移；

待压力钢管固定好后，采用常规土建方法进行浇筑，即可。

在步骤（5）钢支腿及铁鞋安装过程中，根据压力钢管的安装里程和安装中心高程计算钢支腿的高度，具体计算步骤为；

设压力钢管安装轨道高程为H1，钢管的中心设计高程为H2，钢管半径为R1，钢管壁厚D1，铁鞋槽钢厚度D2，支腿高度H3，则理论上钢支腿的高度为：H3=H2-H1-R1-D1-D2。

本发明为了便于牵引卷扬机的牵引，可以在压力钢管内底部焊接一个吊耳（吊耳位置根据实际情况确定），用于系卷扬机钢丝绳。

压力钢管轨道运输过程中，铁鞋主要在运输过程中起到防溜作用，而支腿主要起到支撑压力钢管的作用。

当将压力钢管运输到位后，测量其压力钢管安装高程，如发现压力钢管实际高程低于预设的安装高程时，采用楔子板（或垫板）就行调整，调整完成后进点焊，最后进行测量，确保安装高程与实际高程一致后，对楔子板（垫板）进行焊接，安装完成后，移交土建进行混凝土浇筑。

如果当压力刚管是带锥管形式时，将根据钢管安装中心位置和锥度（坡度）及支腿的安装位置、轨道的安装高程，用CAD绘图工具放样出轨道面到该锥管压力钢管中心位置，测量出支腿高度，同时对运输轨道敷设按照坡度进行调整，确保压力钢管锥管安装与常规压力钢管安装一致。

应用实例

功果桥电站地下引水隧道，共安装4套下平段压力钢管，总工程量约为993.905t。压力钢管为锥型管，单条压力钢管引水隧道长25700mm，进水口断面尺寸为φ11000mm，出水口断面尺寸为φ7730mm。引水压力钢管由13个管节组成。（材料均为Q345R，厚度为32mm）附件主要包括阻水环、加劲环、排水管、排水角钢、丝堵及补强板等。

根据设计图纸提供的厂房控制点及压力钢管安装高程，采用全站仪监测钢管的安装中心、桩号及高程确定压力钢管安装高程。

根据设计图纸提供的压力钢管安装高程，在土建开挖完成后，在压力钢管安装前，通过测量的高程控制点，在运输通道上预埋轨道基础板，并进行砼浇筑，浇筑完成后，铺设轨道。轨道安装完成后，在钢管洞的一端布置卷扬机，开始准备压力钢管的运输。

当将压力钢管吊装到压力钢管安装洞口后，在压力钢管上平行于轴线安装两排钢支腿，然后再安装铁鞋；钢支腿的顶端与压力钢管的底面固定相连，钢支腿的底端与铁鞋固定相连；

安装时，要使得两排铁鞋恰好能在两平行轨道上滑动，并在钢管内底部焊接一个吊耳（吊耳位置根据实际情况确定），用于系卷扬机钢丝绳，各项工作完成后，经检查无误后，开启卷扬机，匀速拉动压力钢管，并在运输过程中监控，确保安全。

功果桥电站压力钢管采用在厂房安装间进行组段后吊装到压力钢管安装洞口，采用支腿铁鞋运输施工方法进行运输安装，主要安装工艺如下：

（1）安装顺序

安装顺序由引水洞上游侧向下游进行安装。

（2）定位节（首装节）安装

通过全站仪监测钢管的安装中心、桩号及高程确定了定位节（即：1#管节）的安装位置后，利用千斤顶及手拉葫芦调整首装节钢管的安装位置，其安装偏差符合要求后，利用钢支腿进行压力钢管底部支撑，钢支腿设置在压力钢管底部水流方向的上、下游侧，每节钢管对称设置4个钢支腿，钢支腿加固应牢固可靠钢支腿底部与地面设置的插筋进行固定。

为加强钢管在混凝土浇灌时不产生变形和位移，在洞壁和外管壁之间用槽钢分十二个支撑来加固，（1#~6#管节用16#槽钢分12点进行均布加固，7#~13#管节用18#槽钢分12点进行均布加固）支撑设在各节管的两个加劲环上（加劲环位置无要求），加固位置根据钢管直径进行均分后加固，并且每个支撑槽钢与锚杆进行搭接焊，槽钢与锚杆的搭接长度不得小于200mm，且采用双面焊接，焊角应大于16mm，所有加固插筋与槽钢应同时进行焊接，并随时检测钢管安装位置的变化。定位节加固完成后进行验收，并移交土建进行混凝土浇筑。

（3）其余管段安装

定位节安装后，将下游侧的第二节钢管慢慢下放并靠近定位节，用千斤顶将钢管顶起，用手拉葫芦、千斤顶等配合调整，待安装管节的各项尺寸符合要求后，即可进行环缝对接。焊接完成通过无损检测合格后，进行消缺处理，完成通过验收移交土建进行砼浇筑。

通过在功果桥水电站采用洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，功果桥压力钢管4套压力钢管在短短的一个月内，安全可靠的全部将钢管运输到位，缩短了直线工期，为后续发电目标提供了保证，同时还节约了成本。

本发明设计开发了一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，依据地下厂房施工特点，采用简单工装，安全可行的工法，实现难度较大的洞内安装，其在施工中降低成本、提升效率，缩短施工工期，产生良好的经济效益。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

步骤(1)，安装控制点放样：

压力钢管的安装控制点放样包括定位节安装控制点的放样和其余管节安装控制点放样；

安装控制点放样前，将布设于压力钢管的测量控制基准点由大地坐标转换成施工坐标，然后对测量控制点进行加密；

定位节布置在引水洞上游侧；定位节安装控制点测设前，在定位节布置位置的两侧边墙上，且与定位节压力钢管的中心轴线同高处，各焊接一个型线架于预埋在边墙的锚杆上；然后利用全站仪在型线架上放样出定位节里程控制点，并做好标记；接着在地面上烧制型中心线架，型中心线架与两个型线架的距离均相等，之后在型中心线架上放样出压力钢管安装中心线及安装高程控制基准点；

除定位节外，其余管节安装控制点放样时，只需按照该方法放样出安装中心线及安装高程控制基准点；

步骤(2)，运输轨道、运输平台搭设及牵引系统布置：

在引水洞出口处搭设与引水洞底部同高的压力平台，然后在引水洞内铺设运输轨道，并布置牵引卷扬机；两平行轨道的接头位置错开；每个轨道接头左、右、上三面的错位均小于1mm，且轨道接头间隙小于1mm；轨道与引水洞内预埋件采用焊接固定；两平行轨道的间距小于压力钢管的直径；运输轨道顶面高程比

步骤(3)，压力钢管组装焊接：

将压力钢管管节运输到地下厂房后，利用桥式起重机进行卸车并吊至临时工位进行组装焊接，焊接完成后，对焊缝进行无损检测；

步骤(4)，钢支腿及铁鞋安装：

待步骤(3)检测合格后，在压力钢管上平行于轴线安装两排钢支腿，然后再安装铁鞋；钢支腿的顶端与压力钢管的底面固定相连，钢支腿的底端与铁鞋固定相连；

安装时，要使得两排铁鞋恰好能在两平行轨道上滑动；

步骤(5)，钢管吊装：

利用桥式起重机将经步骤(4)安装完钢支腿和铁鞋的压力钢管吊装至运输轨道上，使得铁鞋恰好可在轨道上滑动；

步骤(6)，钢管运输：

在运输轨道上涂抹润滑脂，然后利用步骤(2)布设好的牵引卷扬机牵引压力钢管进行洞内运输，使得压力钢管滑动至待安装位置；

步骤(7)，钢管固定、调整及安装：

压力钢管运输到待安装位置后，利用千斤顶及手拉葫芦调整压力钢管位置至与步骤(1)放样得到的安装控制点完全吻合，然后对压力钢管进行固定，固定采用8-16根槽钢，槽钢的一端与预埋在洞壁上的锚杆固定连接；另一端与压力钢管管壁固定连接；

待压力钢管固定好后，采用常规土建方法进行浇筑，即可。

2.根据权利要求1所述的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，所述的型线架的宽度为98-102mm。

3.根据权利要求1所述的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，所述的做好标记采用洋铳打点作为标记。

4.根据权利要求1所述的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，安装钢支腿和铁鞋时均采用焊接的方法固定。

5.根据权利要求1所述的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，压力钢管所有管节底部均焊接有4条钢支腿。

6.根据权利要求1所述的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，采用槽钢固定压力钢管时，槽钢的两端均采用焊接的方法进行固定连接。

7.根据权利要求6所述的洞内压力钢管支腿铁鞋运输施工方法，其特征在于，所述的焊接为搭接焊，槽钢与锚杆的搭接长度不得小于200mm，且采用双面焊接，焊角应大于16mm。